Автоматизоване проектування залізобетонних конструкцій стрижневих систем

Міністерство освіти і науки України

Харківський державний технічний університет

будівництва та архітектури

Кафедра комп'ютерного моделювання та інформаційних технологій

Контрольна робота

Автоматизоване проектування залізобетонних конструкцій стрижневих систем

з дисципліни: "Інформатика (спецкурс)"

Виконав:

Перевірив:

Сизова Наталія Дмитрівна

Харків

2009

Зміст

Введення

1 Теоретична частина

1.1 Загальні відомості про програмний комплекс ЛІРА

2 Практична частина

2.1 нерозрізна балка

2.1.1 Поняття балки як стрижневої системи

2.1.2 Постановка завдання для розрахунку напружено-деформованого стану (НДС) нерозрізний балки

2.1.3 Алгоритм обчислення ПДВ балки

2.1.4 Візуалізація результатів розрахунку

2.2 Аркова ферма

2.2.1 Поняття аркової ферми як стрижневої системи

2.2.2 Постановка завдання для розрахунку напружено-деформованого стану (НДС) аркової ферми

2.2.3 Алгоритм обчислення ПДВ аркової ферми

2.2.4 Візуалізація результатів розрахунку

2.3 Плоска рама

2.3.1 Поняття плоскої рами як стрижневої системи

2.3.2 Постановка завдання для розрахунку напружено-деформованого стану (НДС) плоскої рами

2.3.3 Алгоритм обчислення ПДВ плоскої рами

2.3.4 Візуалізація результатів розрахунку

Висновки

Література

Введення

Основним завданням при розробці проекту будь-який будується конструкції є розрахунок її міцності і довговічності. Отже, завданням будівельної механіки є визначення внутрішніх зусиль, які виникають від різних зовнішніх впливів (вимушених коливань, рівномірного навантаження, моменту, температури і т.д.). Знання цих зусиль дає можливість визначити параметри (геометричні та фізичні) початкового поведінки конструкції (тобто стійкості, надійності, економії ресурсів тощо), не приводячи конструкцію до руйнування.

У наш час продовжують рости і темпи будівництва, і кількість об'єктів, особливо в галузі цивільного будівництва, торговельних і складських приміщень. Відповідно зростає і увагу до програмного забезпечення роботи фахівців цієї сфери. Підвищується попит на працівників, які володіють сучасними програмними пакетами по автоматизації проектування різних інженерних споруд.

Сьогодні існує багато пакетів прикладних програм, які автоматизують вирішення різних інженерно-будівельних завдань і побудовані вони за різними принципами.

Використовуваний в даній роботі для розрахунків програмний комплекс ЛІРА - це багатофункціональний програмний комплекс для розрахунку, дослідження і проектування конструкцій різного призначення.

ПК ЛІРА з успіхом застосовується в розрахунках об'єктів будівництва, машинобудування, мостобудування, атомної енергетики, нафтовидобувній промисловості й у багатьох інших сферах, де актуальні методи будівельної механіки.

1 Теоретична частина

1.1 Загальні відомості про програмний комплекс ЛІРА

Програмний комплекс ЛІРА (ПК ЛІРА) є сучасним інструментом для чисельного дослідження міцності і стійкості конструкцій і їх автоматизованого конструювання.

ПК ЛІРА включає наступні основні функції:

розвинене інтуїтивне графічне середовище користувача;
потужний багатофункціональний процесор;
розвинену бібліотеку кінцевих елементів, що дозволяє створювати комп'ютерні моделі практично будь-яких конструкцій: стрижневі плоскі і просторові схеми, оболонки, плити, балки-стінки, масивні конструкції, мембрани, тенти, а також комбіновані системи, що складаються з кінцевих елементів різної мірності (плити і оболонки підперті ребрами, рамно-зв'язевим системи, плити на пружній підставі і ін);
розрахунок на різні види динамічних дій (сейсміка, вітер з урахуванням пульсації, вібраційні навантаження, імпульс, удар, відповідь-спектр);
конструюють системи залізобетонних і сталевих елементів відповідно до нормативів країн СНД, Європи і США;
редагування баз сталевих сортаментів;
зв'язок з іншими графічними і документуються системами (AutoCAD, ArchiCAD, MS Word та ін) на основі DXF і MDB файлів;
розвинену систему допомоги, зручну систему документування;
можливість зміни мови (російська / англійська) інтерфейсу і / або документування на будь-якому етапі роботи;
різні системи одиниць вимірювання і їх комбінації.

ПК ЛІРА складається з декількох взаємопов'язаних інформаційних систем.

Всі розрахунки цієї контрольної роботи будуть проводиться за допомогою системи ЛІР-Візор, яку і слід розглянути докладніше.

Система ЛІР-Візор - це єдина графічна середовище, яке має в своєму розпорядженні великий набір можливостей і функцій:

для формування адекватних кінцево-елементних і суперелементні моделей розраховуються об'єктів,
для детального візуального аналізу і коректування створених моделей,
для завдання фізико-механічних властивостей матеріалів, зв'язків, різноманітних навантажень, характеристик різних динамічних дій, а також взаємозв'язків між завантаженими при визначенні їх найбільш небезпечних сполучень.

Можливості, що надаються за результатами розрахунку при відображенні напружено-деформованого стану об'єкта, дозволяють зробити детальний аналіз отриманих даних:

по ізополям переміщень і напруг,
по епюра зусиль і прогинів,
у мозаїк руйнування елементів,
по головних і еквівалентним напруженням і іншими параметрами.

Треба додати, що програмні комплекси сімейства ЛІРА постійно удосконалюються і пристосовуються до нових операційних систем і середовищ. Одним з останніх представників ЛІРА є ПК ЛІРА, версія 9.2, яку ми і будемо використовувати для вирішення завдань і візуалізації результатів у даній контрольній роботі.

2 Практична частина

2.1 нерозрізна балка

2.1.1 Поняття балки як стрижневої системи

У будівельній механіці при розрахунку споруд на міцність замість самої споруди розглядається її спрощене уявлення, вільний від другорядних факторів, які не грають значну роль в роботі конструкції, так звана розрахункова система.

Найбільше що часто зустрічається елемент конструкції - балки.

Балка - це стрижень, який працює на вигин, вісь балки викривляється під дією:

сил, прикладених в площинах, які проходять через вісь балки;
пари сил;
сили, перпендикулярної до його осі.

На балку діють прикладені сили і реакція опор:

шарнірно-нерухомі, тобто балка вільно повертає навколо шарніра, але не допускає переміщення в цій опорі;
шарнірно-рухливі, тобто допускає поворот і переміщення у відповідному напрямку;
затиснуті кінець, тобто відсутність сил в площині їх дії.

Розрахунок стрижневою конструкції передбачає визначення напружень у перерізі того стрижня, яким замінена конструкція, дослідження епюр згинального моменту і поперечних сил з відповідних умов рівноваги конструкції.

Серед балкових конструкцій розрізняють нерозрізні балки, тобто балка, яка проходить не перериваючись над проміжними опорами, з якими вона з'єднана шарнірно. Крайні опору можуть бути шарнірними або затиснуті.

2.1.2 Постановка завдання для розрахунку напружено-деформованого стану (НДС) нерозрізний балки

Постановка завдання та вихідні дані:

розрахувати і проаналізувати напружено-деформований стан 4-х пролітної нерозрізний балки (рис.2.1).

Рис. 2.1 нерозрізна балка 4-х прольотна

Кожен стрижень прольоту має відповідно довжину: l ₁ - 8 м, l ₂ - 10 м, l ₃ - 12 м, с - 4.9 м.

Профіль стрижнів - брус (бетон) - має прямокутну форму c розмірами h = 40 см, b = 20 см.

Механічні характеристики: модуль Юнга Е = 3е6 тс / м ^2; щільність матеріалу Ro = 2,75 тс / м ^3.

Навантаження на конструкцію:

а) власна вага (1 завантаженість);

б) зосереджені сили у 1-му та 2-му прольотах, відповідно, по 5,5 т і 11,5 т (2 завантаженість);

в) розподілене навантаження в 3-му і 4-му прольотах, відповідно, по 1,9 т / м та 1,1 т / м (3 завантаженість).

2) Вивести епюри поперечних сил і згинальних моментів в кожному завантаженні.

2.1.3 Алгоритм обчислення ПДВ балки

Для побудови балки при відкритті ПК ЛІР-Візор необхідно створити новий файл. Для цього необхідно в меню ФАЙЛ вибрати команду НОВИЙ і в діалоговому вікні, що відкрилася, «ОЗНАКА СХЕМИ» ввести такі дані:

ім'я файлу - БАЛКА,

ознака схеми - 2 (Три ступені свободи у вузлі - два переміщення і поворот в площині X0Z).

Для створення геометрії схеми необхідно вибрати команду СХЕМА / СТВОРЕННЯ / РЕГУЛЯРНІ ФРАГМЕНТИ І МЕРЕЖІ (піктограма ).

У відповідних вікнах діалогової панелі «Створення плоских фрагментів і мереж» вказати такі значення:

крок уздовж 1 - і (горизонтальної) осі		крок уздовж 2 - і (вертикальної) осі
Значення	Кількість	Значення	Кількість
L (м)	N	L (м)	N
8	1
10	1
12	1
4,9	1

Після цього натиснути на кнопку «Підтвердити».

Поставити закріплення вузлів можна, використовуючи команду СХЕМА / ЗВ'ЯЗКУ або піктограму . Для цього необхідно:

- Виділити вузол a (лівий крайній вузол балки) командою ВИБІР / ВІДМІТКА ВУЗЛІВ;

- Подати команду СХЕМА / ЗВ'ЯЗКУ;

- Призначити в діалоговій панелі «Зв'язки у вузлах» зв'язки за переміщенням X і Z;

- Натиснути на кнопку «Підтвердити»;

- Виділити вузли з однаковими закріпленнями b, c, d і аналогічно вузлу a призначити зв'язку з переміщення вузлів у напрямку Z. Після цього натиснути на кнопку «Підтвердити». Всі вузли, яким призначені зв'язку, набувають синій колір.

Вибір необхідних жорсткостей елементів здійснюється командою ЖОРСТКОСТІ / ЖОРСТКОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ (піктограма ). Для формування списку типів жорсткості вказуємо на кнопку "Додати".

У цьому завданні в діалоговому вікні «Жорсткості елементів» необхідно вибирати таке перерізу елементів - Брус. У діалоговій панелі "Завдання стандартного перерізу» необхідно вказати наступні параметри: модуль пружності - E = 3е6 тс / м ^2, геометричні розміри перерізу - Н = 40 см, В = 20 см, об'ємна вага - Ro = 2.75 тс / м ³ (як роздільник цілої та дробової частини використовувати точку).

Натискання кнопки "Намалювати" дозволяє побачити створене перетин Для подальшого застосування обраного перерізу необхідно натиснути на кнопку «Підтвердити». При цьому відкриється діалогове вікно, в якому міститься наступний список перерізів:

"Брус 20x40"

На наступному етапі проектування конструкції призначаємо жорсткості елементів:

- Для задачі поточного типу жорсткості увійти в меню ЖОРСТКІСТЬ / ЖОРСТКІСТЬ ЕЛЕМЕНТІВ (піктограма );

- В діалоговому вікні вказати на рядок "Брус 20x40" (він виділиться синім кольором). Далі встановити цей тип жорсткості як поточний. Це можна зробити двома способами: або подвійним клацанням лівої клавіші миші на цьому рядку або натисканням на кнопку "Встановити як поточний тип";

- На розрахунковій схемі виділимо елементи перетином 20x40 (всі елементи) і натискаємо кнопку «Призначити».

Для призначення навантажень в меню НАВАНТАЖЕННЯ поруч з іншими командами знаходяться команда зміни номера завантаження (НАВАНТАЖЕННЯ / ВИБІР завантаженість) і команда задачі типу навантаження (НАВАНТАЖЕННЯ / НАВАНТАЖЕННЯ НА ВУЗЛИ І ЕЛЕМЕНТИ). Розглянемо завдання навантажень в 3-х завантаження.

Призначимо як навантаження в 1-му завантаженні - власна вага. Для цього необхідно:

- Виділити всі елементи схеми;

- Подати команду НАВАНТАЖЕННЯ / ВИБІР завантаження та встановити номер завантаження 1 (за замовчуванням);

- Увійти в меню НАВАНТАЖЕННЯ і вибрати команду ДОДАТИ ВЛАСНИЙ ВЕС.

Призначимо навантаження у 2-му завантаженні, виконавши наступну послідовність дій:

- Вибрати команду НАВАНТАЖЕННЯ / ВИБІР завантаження (піктограма ) і задати номер активної завантаження 2;

- Виділити перший елемент схеми;

- Подати команду НАВАНТАЖЕННЯ / НАВАНТАЖЕННЯ НА ВУЗЛИ І ЕЛЕМЕНТИ;

- Призначити зосереджену силу на цей елемент:

а) у діалоговій панелі "Завдання навантажень» за допомогою перемикача вказати систему координат "Місцева";

б) за допомогою перемикача задати напрямок дії навантаження вздовж місцевої осі Z;

в) для того, щоб задати зосереджену силу, в діалоговому вікні вибрати піктограму ;

г) у діалоговому вікні задати величину сили Р = 5.5 т і відстань точки прикладання сили від першого вузла елемента b = 2.1 м;

д) натиснути кнопку «Підтвердити».

Аналогічно призначаємо навантаження для другого елементу:

в діалоговому вікні для завдання зосередженої сили задаємо величину сили Р = 11.5 т і відстань точки прикладання сили від першого вузла елемента b = 2.1 м, натискаємо кнопку «Підтвердити».

Призначимо навантаження в 3-му навантаженнi. Для задачі розподіленої сили на елемент 3 необхідно:

- Виділити на схемі елемент 3;

- Змінити номер завантаження на 3 (НАВАНТАЖЕННЯ / ВИБІР завантаженість);

- Подати команду НАВАНТАЖЕННЯ / НАВАНТАЖЕННЯ НА ВУЗЛИ І ЕЛЕМЕНТИ:

а) у діалоговій панелі вказати систему координат "Місцева";

б) задати напрямок дії навантаження вздовж місцевої осі Z;

в) для того, щоб задати рівномірно-розподілену навантаження в діалоговому вікні вибрати кнопку ;

г) у діалоговому вікні, що з'явилося, задати величину сили Р = 1,9 т / м;

д) натиснути на кнопку «Підтвердити».

Аналогічно ставимо розподілену силу на елемент 4:

-В діалоговому вікні НАВАНТАЖЕННЯ / НАВАНТАЖЕННЯ НА ВУЗЛИ І ЕЛЕМЕНТИ задаємо величину рівномірно-розподілену навантаження - сила Р = 1,1 т / м,

- Натискаємо на кнопку «Підтвердити».

Формування таблиці розрахункових сполук зусиль (РСР):

- В меню НАВАНТАЖЕННЯ вибрати команду РСР, а потім - пункт Генерація таблиці РСР;

- Вибрати вид завантаження для 1-го завантаження (пункт постійне в наявному списку);

- Вказати на кнопку «Підтвердити» (після цього введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСР і автоматично переключиться номер завантаження на 2-і);

- Вибрати вид завантаження для другої завантаження (пункт короткочасне в наявному списку);

- Вибрати вид завантаження для четвертої завантаження (пункт тимчасове тривале в наявному списку);

- Вказати на кнопку «Підтвердити» (після цього введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСР);

- Вказати на кнопку "Завершити".

Для виконання розрахунку необхідно вибрати команду РЕЖИМ / ВИКОНАТИ РОЗРАХУНОК (піктограма ). Після виконання розрахунку ЛІР-Візор залишається в режимі формування розрахункової схеми конструкції.

2.1.4 Візуалізація результатів розрахунку

Для відображення на екрані результатів розрахунку графічно:

- Увійдемо в меню РЕЖИМ / РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ (піктограма );

- Виведемо на екран епюри навантажень у різних завантаженні на деформованої або на недеформованою схемою (команда ЗУСИЛЛЯ / епюри);

- Виведемо на екран епюри Qz в 1-м завантаженні недеформованою схеми (команда ЗУСИЛЛЯ / Епюри / Епюри ПОПЕРЕЧНИХ СИЛ чи піктограма ). Отримуємо схему такого вигляду:

- Виведемо на екран епюри My в 1-м завантаженні недеформованою схеми (команда ЗУСИЛЛЯ / Епюри / Епюри Згинальні моменти чи піктограма ). Отримуємо схему такого вигляду:

Схема буде мати такий вигляд:

Аналогічно виводяться епюри для інших номерів завантаженості:

епюра Qz у 2-му завантаженні недеформованою схеми:

епюра My в 2-м завантаженні недеформованою схеми:

епюри Qz в 3-м завантаженні недеформованою схеми:

епюри My в 3-м завантаженні недеформованою схеми:

Отримані результати були вставлені в звіт виконаної роботи за допомогою ДОКУМЕНТАТОРА.

2.2 Аркова ферма

2.2.1 Поняття аркової ферми як стрижневої системи

ФЕРМА (франц. ferme - від лат. Firmus - міцний), у будівельній механіці - геометрично незмінна стрижнева система, у якій всі вузли приймаються при розрахунку шарнірними. Металеві, залізобетонні, дерев'яні та комбіновані ферми застосовують у покриттях будівель, мостах та ін В даний час термін «ферма» має більш широке трактування, ніж раніше - зараз їм позначають і ферми з криволінійним верхнім поясом (т.зв. арочні ферми), і замкнуті рами (безраскосние ферми), а навантаження можлива і внеузловая.

Інший, ще більш досконалої і складною конструкцією, яка майже не використовувалася до 20 століття, є арка. Арочні конструкції застосовуються для перекриття значних прольотів, порівнянних з прольотами ферм, але на відміну від них, арки при однакових умовах менш матеріаломісткі, тобто легені. Низька матеріаломісткість арок забезпечується складним розрахунком при проектуванні і відповідним рівнем монтажних робіт. Найбільш поширені види арок - це лучкові, циркульні і стрілчасті арки.

Аркові ферми - це особливий вид конструкцій, які схожі і з арками та з фермами, але при цьому вигідно відрізняються і від тих і від інших. На відміну від арок, арочні ферми не мають розпору, а від ферм вони відрізняються більшою несучою здатністю при меншій матеріаломісткості. Всі ці особливості роблять арочні ферми конструкцією, унікальною за своїми споживчими властивостями.

Аркові ферми - це ферми, в яких шарніри працюють на стиск.

2.2.2 Постановка завдання для розрахунку напружено-деформованого стану (НДС) аркової ферми

Постановка завдання та вихідні дані:

1) розрахувати і проаналізувати напружено-деформований стан аркової ферми (рис. 2.2).

Арочна ферма складається з труб, зовнішній діаметр якої D = 12 мм і внутрішній діаметр d = 10 мм.

Рис. 2.2 Аркова ферма

Проліт аркової ферми має довжину 12 м, висоту 4,5 м.

Вписаний вигин арки розрахувати за формулою:

Механічні характеристики: модуль Юнга Е = 2,1 Е7 тс / м ^3; щільність матеріалу Ro = 2,75 тс / м ^3.

Навантаження на конструкцію:

а) зосереджені сили у 1-му та 2-му прольотах, відповідно, по 6 т і 13 т (1 завантаженість);

б) розподілене навантаження в 3-му і 4-му прольотах - 1,3 т / м в 3-му і 4-му прольотах - 1,3 т / м і в 5-му та 6-му прольотах - 3 т / м (2 завантаженість).

2) Вивести епюри поперечних сил і згинальних моментів у каждм завантаженні.

2.2.3 Алгоритм обчислення ПДВ аркової ферми

ім'я файлу - БАЛКА,

ознака схеми - 2 (Три ступені свободи у вузлі - два переміщення і поворот в площині X0Z).

У відповідних вікнах діалогової панелі «Створення плоских фрагментів і мереж» вказати такі значення:

крок уздовж 1 - і (горизонтальної) осі		крок уздовж 2 - і (вертикальної) осі
Значення	Кількість	Значення	Кількість
L (м)	N	L (м)	N
12	1	4.5	1

Тепер необхідно розділити вертикальні елементи на 2 рівні частини додатковим вузлом посередині і горизонтальний елемент на 6 рівних частин. Для цього вибираємо команду СХЕМА / корегування / ДОДАТИ ЕЛЕМЕНТ / Поділити на N рівних частин і, виділивши вертикальні елементи, в який з'явився віконці ввести цифру 2 і натиснути «Применить». Аналогічно для горизонтального елемента - цифру 6 і натиснути «Применить». При цьому вищевказані елементи будуть розділені з'явилися вузлами.

Для того, щоб намалювати частина кола, вписаного в раму, необхідно спочатку визначити значення координати z за формулою fR. У цьому прикладі f = 2,25 м, R = 9,12 м, тому координата точки z дорівнює «-4,62 м».

Тепер необхідно вписати в раму коло, центр якого знаходиться в точці х = 6м, z =- 4,62 м. Виберемо пункт меню СХЕМА / корегування / ДОДАТИ ВУЗОЛ. Введемо в діалогове вікно Додати вузол значення параметрів x = 6, y = 0, z = -4.62, Вибір площині - XOZ, R = 9.12, n = 60, Fi 2 = 180 і натиснути «Применить».

На екрані з'явиться конструкція, в якій необхідно видалити зайві елементи, виділивши розтяжкою зайві вузли та елементи і натиснувши Del.

Створити вертикальні ребра жорсткості. Для цього необхідно поєднати вузли горизонтальної балки з вузлами, які знаходяться на колі з допомогою стрижнів (пункт меню СХЕМА / корегування

/ Додавши елемент / ДОДАТИ СТЕРЖЕНЬ).

Після цього натиснути на кнопку «Застосувати».

Для того, щоб додати шарнір у центрі вертикальної балки необхідно: виділити елемент, де буде розташований шарнір; обрати меню ЖОРСТКОСТІ / шарнір; встановити у вікні Шарнір перемикач для другого вузла у напрямку UY.

У результаті виконаних побудов наша конструкція прийме вигляд:

- Виділити нижні вузли командою ВИБІР / ВІДМІТКА ВУЗЛІВ;

- Подати команду СХЕМА / ЗВ'ЯЗКУ;

- Призначити в діалоговій панелі «Зв'язки у вузлах» зв'язки за переміщенням X і Z;

- Натиснути на кнопку «Підтвердити».

Всі вузли, яким призначені зв'язку, набувають синій колір.

У цьому завданні в діалоговому вікні «Жорсткості елементів» необхідно вибирати таке перерізу елементів - Кільце. У діалоговій панелі "Завдання стандартного перерізу» необхідно вказати наступні параметри: модуль пружності - E = 2.1е7 тс / м ^2, геометричні розміри перерізу - D = 12 мм, d = 10 мм, об'ємна вага - Ro = 2.75 тс / м ³ Для подальшого застосування обраного перерізу необхідно натиснути на кнопку «Застосувати». При цьому відкриється діалогове вікно, в якому міститься наступний список перерізів:

"Кільце 12х10"

На наступному етапі проектування конструкції призначаємо жорсткості елементів:

- Для задачі поточного типу жорсткості увійти в меню ЖОРСТКІСТЬ / ЖОРСТКІСТЬ ЕЛЕМЕНТІВ;

- В діалоговому вікні вказати на рядок "Кільце 12х10". Далі встановити цей тип жорсткості як поточний, подвійним клацанням лівої клавіші миші;

- На розрахунковій схемі виділимо всі елементи перетином і натискаємо кнопку «Призначити».

Призначимо навантаження в 1-му завантаженні, виконавши наступну послідовність дій:

- Вибрати команду НАВАНТАЖЕННЯ / ВИБІР ЗАВАНТАЖЕНА і задати номер активної завантаження «1»;

- Виділити крайній лівий верхній вузол;

- Подати команду НАВАНТАЖЕННЯ / НАВАНТАЖЕННЯ НА ВУЗЛИ І ЕЛЕМЕНТИ;

- Призначити зосереджену силу на цей елемент:

а) у діалоговій панелі "Завдання навантажень» за допомогою перемикача вказати систему координат "Місцева";

б) за допомогою перемикача задати напрямок дії навантаження вздовж місцевої осі Z;

в) для того, щоб задати зосереджену силу, в діалоговому вікні вибрати відповідний типу навантаження ярличок;

г) у діалоговому вікні задати величину сили Р = 6 т;

д) натиснути кнопку «Підтвердити».

Аналогічно призначаємо навантаження для другого елементу: у діалоговому вікні для завдання зосередженої сили задаємо величину сили Р = 13 т і натискаємо кнопку «Підтвердити».

Призначимо навантаження в 2-му навантаженнi. Для задачі розподіленої сили на елементи 3 і 4 необхідно:

- Виділити на схемі елементи 3 і 4;

- Змінити номер завантаження на 2 (НАВАНТАЖЕННЯ / ВИБІР завантаженість);

- Подати команду НАВАНТАЖЕННЯ / НАВАНТАЖЕННЯ НА ВУЗЛИ І ЕЛЕМЕНТИ:

а) у діалоговій панелі вказати систему координат "Місцева";

б) задати напрямок дії навантаження вздовж місцевої осі Z;

в) для того, щоб задати рівномірно-розподілену навантаження в діалоговому вікні вибрати кнопку ;

г) у діалоговому вікні, що з'явилося, задати силу Р = 1,3 т / м;

д) натиснути на кнопку «Підтвердити».

Аналогічно ставимо розподілену силу на елемент 5 і 6:

- В діалоговому вікні НАВАНТАЖЕННЯ / НАВАНТАЖЕННЯ НА ВУЗЛИ І ЕЛЕМЕНТИ задаємо величину рівномірно-розподілену навантаження - сила Р = 3 т / м,

- Натискаємо на кнопку «Підтвердити».

Формування таблиці розрахункових сполук зусиль (РСР):

- В меню НАВАНТАЖЕННЯ вибрати команду РСР, а потім - пункт Генерація таблиці РСР;

- Вибрати вид завантаження для 1-го завантаження (пункт постійне в наявному списку);

- Вибрати вид завантаження для другої завантаження (пункт тимчасове тривале в наявному списку);

- Вказати на кнопку «Підтвердити» (після цього введені дані відобразяться окремим рядком в інформаційній таблиці РСР);

- Вказати на кнопку "Завершити".

2.2.4 Візуалізація результатів розрахунку

Для відображення на екрані результатів розрахунку графічно:

- Увійдемо в меню РЕЖИМ / РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ;

- Для наочності вироблених системою розрахунків виведемо на екран порівняльну схему зайшовши в меню СХЕМА Початкова + деформована.

Отримуємо схему такого вигляду:

- Виведемо на екран епюри N в 1-м завантаженні недеформованою схеми (команда ЗУСИЛЛЯ / Епюри / Епюри поздовжніх сил). Отримуємо схему такого вигляду:

- Виведемо на екран епюри My в 1-м завантаженні недеформованою схеми (команда ЗУСИЛЛЯ / Епюри / Епюри згинального моменту). Отримуємо схему такого вигляду:

Аналогічно виводяться епюри для 2-го завантаження:

- Епюра N під 2-м завантаженні недеформованою схеми:

- Епюра Qz у 2-му завантаженні недеформованою схеми:

- Епюра My в 2-м завантаженні недеформованою схеми:

Отримані результати були вставлені в звіт виконаної роботи за допомогою ДОКУМЕНТАТОРА.

2.3 Плоска рама

2.3.1 Поняття плоскої рами як стрижневої системи

РАМА (від пол. Rama та нім. Rahmen) - плоска або просторова, геометрично незмінна стрижнева система, елементи якої (стійки і ригелі) у всіх або деяких вузлах жорстко з'єднані між собою. Застосовують в якості несучих конструкцій в будівлях, інженерних спорудах (мости, шляхопроводи, естакади та ін), в авіаційних і суднобудівних конструкціях і так далі, є несучими частинами машин (наприклад, вагонна рама).

Рама - це балка з ламаної віссю, горизонтальні її стрижні - це ригель, вертикальні стрижні - стійки рами. Ригель і стійка з'єднані між собою твердим вузлом, який створює безперервну в систему. На раму можуть діяти кранові та надкрановие навантаження.

2.3.2 Постановка завдання для розрахунку напружено-деформованого стану (НДС) плоскої рами

Постановка завдання та вихідні дані:

1) розрахувати і проаналізувати напружено-деформований стан рами (рис. 2.3).

Арочна ферма складається з труб, зовнішній діаметр якої D = 12 мм і внутрішній діаметр d = 10 мм.

Рис. 2.3 Рама

Рама має П-образний проліт у 12 м і два симетричних горизонтальних елемента по 6 м, надкрановую і підкранових частини відповідно заввишки по 4 м.

Профіль стрижнів колон має прямокутну форму - Брус - розмірами h = 60 см, b = 40 см, перетин ригелів - тавр з розмірами B = 10 см, H = 80 см, B 1 = 30 см, H 1 = 12 см.

Механічні характеристики: модуль Юнга Е = 3 e 6 тс / м ^2; щільність матеріалу Ro = 2.75 тс / м ^3.

Навантаження на конструкцію (рис.2.3):

а) постійні місцеві навантаження F ₁ = 50 кН, F ₂ = 55 кН, F ₃ = 135 кН (1 завантаженість);

б) постійні рівномірно розподілені навантаження q ₁ = 10 кН / м, q ₂ = 12 кН / м, q ₃ = 15 кН / м (2-е завантаженість).

2) Вивести епюри поздовжніх, поперечних сил і згинальних моментів в кожному завантаженні.

2.3.3 Алгоритм обчислення ПДВ плоскої рами

Для створення файлу необхідно в меню ФАЙЛ вибрати команду НОВИЙ і в діалоговому вікні, яке відкриється, «ОЗНАКА СХЕМИ» ввести такі дані:

ім'я файлу - РАМА;

ознака схеми - 2 (Три ступені свободи у вузлі - два переміщення і поворот в площині X0Z).

Для створення геометрії схеми необхідно увійти в меню СХЕМА / СТВОРЕННЯ / РЕГУЛЯРНІ ФРАГМЕНТИ І МЕРЕЖІ (піктограма ).

У відповідних вікнах діалогової панелі «Створення плоских фрагментів і мереж» вказуються наступні значення:

Крок уздовж 1-й (горизонтальної) осі		крок уздовж 2-й (вертикальної) осі
Значення	Кількість	Значення	Кількість
L (м)	N	L (м)	N
6	1	4	1
12	1	4	1
6	1

Введення відповідних значень для генерації рами закінчити натисканням кнопки «Застосувати».

Рис. 2.4 Загальна схема створеної рами

Для того, щоб задати закріплення у вузлах необхідно:

- Виділити вузол 2 (рис. 2.4);

- Призначити зв'язку в цьому вузлі за напрямками X, Z і натиснути кнопку «Застосувати»;

- Виділити вузли 1, 6 і 9, призначити зв'язку з Z і клацнути по кнопці «Применить».

Всі вузли, яким призначені зв'язку, мають синій колір.

Для того, щоб додати шарнір у центрі вертикальної балки необхідно: виділити елемент 4, де буде розташований шарнір; обрати меню ЖОРСТКОСТІ / шарнір; встановити у вікні Шарнір перемикач для другого вузла у напрямку UY.

Для в ибгр необхідних жорсткостей елементів необхідно:

- Увійти в меню ЖОРСТКОСТІ / ЖОРСТКОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ (піктограма ) І сформувати список типів жорсткості, для чого

вказати на кнопку "Додати";

- В діалоговому вікні «Жорсткості елементів» вибрати перерізу елементів:

а) для вертикальних елементів - Брус (бетон).

У діалоговій панелі вказуються наступні параметри: модуль пружності - E = 3е6 тс / м ^2, геометричні розміри перерізу - В = 60 см, Н = 40 см, об'ємна вага Ro = 2.75 тс / м ^3.

Для подальшого використання розробленого перерізу необхідно натиснути кнопку «Підтвердити».

б) для горизонтальних елементів - Тавр (бетон). У відповідній діалогової панелі вказуються наступні параметри: модуль пружності - E = 3е6 тс / м ^2, геометричні розміри перерізу - В = 10 см, Н = 80 см, В1 = 30 см, Н1 = 12 см, об'ємна вага - Ro = 2.75 тс / м ^3.

Для підтвердження введення необхідно натиснути кнопку «Підтвердити», перейти в наступне вікно і натиснути на кнопки «Підтвердити» і "Завершити". При цьому відкриється діалогове вікно, в якому знаходиться наступний список перерізів:

«Брус 40x60»,

«Тавр_Т 10х80»;

- Не закриваючи діалогове вікно «Жорсткості елементів», зазначити на схемі відповідні елементи, і натиснути кнопку «Призначити ь».

Наступним етапом буде н азначеніе навантажень.

Розглянемо завдання навантажень у 2-х завантаженні.

1 завантаженості:

- Виділити елемент 3 (піктограма ). Поставити зосереджену силу Р =-5т, а = 2м і вказати систему координат «Глобальна», напрямок - вздовж осі Х ;

- Виділити елемент 4. Поставити зосереджену силу Р = 13.5т, а = 3м і вказати систему координат «Глобальна», напрямок - вздовж осі Z;

- Виділити елемент 6. Поставити зосереджену силу Р = 5.5т, а = 2м і вказати систему координат «Глобальна», напрямок - вздовж осі Х.

2 завантаженості:

- Виділити елемент 1. Задати рівномірно розподілене навантаження q ₂ = 1.2 т / м і вказати систему координат «Глобальна», напрямок - вздовж осі Z;

- Виділити елементи 4 і 5. Поставити рівномірно розподілене навантаження q ₁ = ₁ т / м і вказати систему координат «Глобальна», напрямок - вздовж осі Z;

- Виділити елемент 7. Поставити рівномірно розподілене навантаження q ₃ = 1.5 т / м і вказати систему координат «Глобальна», напрямок - вздовж осі Х.

Формування таблиці розрахункових сполук зусиль (РСР):

- В меню НАВАНТАЖЕННЯ вибрати команду РСР, а потім - пункт Генерація таблиці РСР;

- Вибрати вид завантаження для 1-го завантаження (пункт кратковремееное в наявному списку);

- Вибрати вид завантаження для другої завантаження (пункт тимчасове тривале в наявному списку);

- Вказати на кнопку "Завершити".

2.3.4 Візуалізація результатів розрахунку

Для відображення на екрані результатів розрахунку графічно:

- Увійдемо в меню РЕЖИМ / РЕЗУЛЬТАТИ РОЗРАХУНКУ;

- Для наочності вироблених системою розрахунків виведемо на екран порівняльну схему для «завантажена 1» зайшовши в меню СХЕМА Початкова + деформована.

Отримуємо схему такого вигляду:

Аналогічно виводяться епюри для 2-го завантаження:

- Епюра N під 2-м завантаженні недеформованою схеми:

- Епюра Qz у 2-му завантаженні недеформованою схеми:

- Епюра My в 2-м завантаженні недеформованою схеми:

Отримані результати були вставлені в звіт виконаної роботи за допомогою ДОКУМЕНТАТОРА.

Висновки

У даній роботі були розглянуті кілька прикладів розрахунку напружено-деформованого стану заданих конструкцій. Приклади, що містять основні види систем і навантажень, надали можливість детально ознайомитися на практиці з основними можливостями даної програми, що дозволить надалі самостійно вирішувати поставлені завдання за допомогою ЛІР-Візор.

Послідовно - від простого до складного - розглядаються в даній роботі поетапні техніки, що використовуються при формуванні розрахункових схем та їх атрибутів, при аналізі результатів розрахунку. Наводяться також прийоми автоматизованого проектування залізобетонних та сталевих конструкцій.

У кожному прикладі були виконані необхідні дії, пов'язані з коректним застосуванням необхідних діалогових вікон і вибором ланцюжка необхідних команд. Крім того, кожен приклад був детально описаний і постачений необхідними коментарями, що пояснюють ті чи інші особливості структури вихідних даних і прийнятих алгоритмів розрахунку, що дозволяє закріпити навички роботи з програмою, а також в подальшому звертатися до цієї роботи як до довідкової за інформацією з розрахунку основних типів споруд і конструкцій.

Література

. Баженов В.А., Гранат С. Я., Шишов О.В. Будівельна механіка. - К.: Вища школа, 1999.
. Барабаш М.С., Гензерскій Ю.В., Марченко Д.В., Тіток В.П. Ліра 9.2. Приклади розрахунку і проектування .- Київ: Факт, 2005.-106 с.
. Сніп 2.01.07-85. Навантаження і впливи. Г.: Стройиздат, 1986.
. Сніп 2.03.01-84. Бетонні і залізобетонні конструкції. Г.: Стройиздат, 1985.
. Динамічний розрахунок будівель і споруд. Довідник проектувальника. - Г.: Стройиздат, 1984.
. Городецький О.С., Олін А.І., Батрак Л.Г., Домащенко В.В., Маснуха А.М., "ЛІРА-ПК" - програмний комплекс для розрахунку і проектування конструкцій, Київ, вип. НДІАСБ, 2002.
. Городецький О.С., Шмуклер А.В., Бондарєв А.В. Інформаційні технології розрахунку і проектування будівельних конструкцій .- Харків: НТУ «ХПІ», 2003 - 889 с.
. Методичні вказівки, контрольні завдання і типові приклади до вивчення курсу «Будівельна механіка» / Упоряд. С.В. Олешкевич та ін - Харків: ХДТУБА, 2001 .- 116 с.
. Розрахунок напружено-деформованих станів стрижневих конструкцій за допомогою ПК «ЛІРА-Windows». Методичний посібник - Харків: ХДТУБА, 2006 .- 50 с.