Титаев В.А. Автоматизация расчёта строительных конструкций на при-мере ЛИРА-подобных программных комплексов - файл n2.doc

Титаев В.А. Автоматизация расчёта строительных конструкций на при-мере ЛИРА-подобных программных комплексов
скачать (2021.9 kb.)
Доступные файлы (5):
n1.doc26kb.07.10.2001 02:48скачать
n2.doc2437kb.09.11.2001 08:07скачать
n3.doc775kb.28.12.2001 09:13скачать
n4.doc1491kb.07.10.2001 02:44скачать
n5.doc2024kb.09.11.2001 08:12скачать

n2.doc

1   2   3   4



Таблица 2.11.2

Критерии и их значения




критерия

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Значение

1 +

1

2 +

2

3 +

3

4 +

4

7 +

7






критерия

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Значение

8 +

8

5 +

5

6 +

6

N+

N 

7 +

7


Продолжений таблицы 2.11.2



критерия

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

Значение

8 +

8

5 +

5

6 +

6

QY+, N+

QY, N+

QY+, N

QY, N






критерия

31

32

33

34




Значение

QZ+, N+

QZ, N+

QZ+, N

QZ, N





2.11.1.2. Плоское напряженное состояние
В общем случае главные напряжения в одной и той же точке конструкции при различных загружениях имеют различную ориентацию. Поэтому определение РСУ производится по огибающим экстремальным кривым нормальных и касательных напряжений по формулам:

; (2.4)

, (2.5)



Рис. 2.5. Напряжения в плоском КЭ
где - номер загружения.

Обозначения приведены на рис. 2.5.

Нормальные напряжения вычисляются в диапазоне от 90 до -90, а касательные - от 90 до 0. Шаг просмотра 5.

2.11.1.3. Плиты
Здесь применяется подход, аналогичный тому, который описан в п. 2.11.1.2. Изгибные и крутящий моменты в плите дают возможность определить нормальные и касательные напряжения на верхней и нижней поверхностях плиты. Эти напряжения по модулю равны, поэтому формулы (2.4) и (2.5) приобретают вид:

; (2.6)

. (2.7)
2.11.1.4. Оболочки
Здесь также применяется аналогичный подход. Однако вычисляются напряжения на верхней и нижней поверхностях оболочки с учетом мембранных напряжений и изгибающих усилий по следующим зависимостям:

, (2.8)

где: - толщина оболочки;

В и Н индексы, означающие принадлежность к верхней и нижней поверхностям. Шаг просмотра угла = 10°.
2.11.1.5. Объёмные элементы
Критерием для определения опасных сочетаний напряжений в общем случае НДС приняты экстремальные значения среднего напряжения (гидростатического давления) и главных напряжений девиатора. Определяются углы наклона главных напряжений в каждом элементе для каждого загружения. Вычисление производится по формулам:







,

где

- нормальное напряжение на площадке с направляющими косинусами l, т, n к осям X1, Y1, Z1;

- нормальное напряжение девиатора на этой же площадке;

- среднее напряжение.

Процесс выбора организован следующим образом. Для данного элемента вычисляются направляющие косинусы главных площадок по всем загружениям. Если в схеме задано n загружений, то будет найдено Зn площадок. Затем вычисляются напряжения на этих площадках от всех загружений и производится накопление положительных и отрицательных значений напряжений.

В соответствии с этим принято обозначение критериев как трехзначных чисел. Первые две цифры обозначают порядковый номер загружения, на площадках которого вычисляются напряжения от всех загружений. Третья цифра может принимать значения от 1 до 6, которым придается следующий смысл:

1 - положительное суммарное значение напряжения на 1-ой главной площадке;

2 - отрицательное суммарное значение напряжения на 1-ой главной площадке;

3 и 4- то же на 2-ой главной площадке;

5 и 6- то же на 3-ей главной площадке.

Так, например, критерий 143 означает, что на 2-ой главной площадке 14-го загружения получено наибольшее положительное значение напряжения. Критерий 76 означает, что на 3-й главной площадке 7-го загружения получено наибольшее отрицательное значение напряжения.

Критерии, соответствующие наибольшему и наименьшему значениям среднего напряжения, обозначаются цифрами 7 и 8 соответственно.
2.12. Документ 15 "Организация расчёта

на динамические воздействия"
В строках этого документа задаются характеристики каждого конкретного динамического загружения. Каждый вид динамического загружения имеет свои особенности. Общие сведения по оформлению документа 15 приведены в табл. 2.12.1.

Для организации расчёта на динамические воздействия необходимо заполнить строку 35 документа 0.

Запись имеет следующий вид:

(0/…/ 35; NS15: NZ1 NZ2...NZn/ … /),

где NZi - номера загружений;

NS15 - номер строки документа 15, где заказан модальный анализ.

При этом в документах 6 и 7 должны быть заданы веса масс, которые участвуют в загружении.
Таблица 2.12.1

Сводная таблица параметров для динамических расчётов

Наименование

воздействия

Инвариантные

параметры

Прочие параметры

MOD

KF

NST

SPR

PRP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

Сейсмические

20

+

0

+

+

KS

PH

H

TIP

G

S









E

CX

CY

CZ

Пульсационные

21

+

+

+

+

KS

PH

H

HZ

WR

A

B

TM

TZ

DCR

COR










Импульсивное

22

+

0

+

+










































Ударное

23

+

0

+

+










































Гармоническое

24

+

0

+

+









































Модальный анализ

100

+




















































2.12.1. Расчёт на сейсмическое воздействие
Последовательно задаётся следующая информация:

  1. MOD=20 – номер модуля из библиотеки динамических модулей;

  2. KF - количество учитываемых форм колебаний;

  3. NST=0 – номер соответствующего статического загружения;

  4. SPR – признак решения собственной проблемы: 0 - не решать, 1 - решать;

  5. PRP – признак печати результатов динамического расчёта; PRP=1 - печатаются формы собственных колебаний; 2 - инерционные силы; 3 - формы и силы; периоды собственных колебаний печатаются всегда;

  6. KS – поправочный коэффициент для сейсмических сил (как правило, равен 1);

  7. Р


    Рис. 2.6. Признак PH (М - точечные массы)


    Рис. 2.7. Параметр H (м)

    Н – признак ориентации высоты сооружения в соответствии с рисунком 2.6.




  1. Н – расстояние между дневной поверхностью земли и нулем расчётной схемы (см. рис. 2.7), м;

  2. TIP – тип сооружения:

  1. G – категория грунта в соответствии с [4] G={1, 2, 3};

  2. S – сейсмичность площади в баллах (7, 8, 9);

  3. – номер позиции [4, табл.3], ={1, 2, 3};

  4. – номер позиции [4, табл.4], ={1 … 8};

  5. – номер позиции [4, табл.5], ={1 … 5};

  6. – номер позиции [4, табл.6], ={1 … 4};

  7. Е – количество этажей в сооружении;

17, 18, 19. ? СХ, CY,CZ – направляющие косинусы равнодействующей сейсмического воздейст­вия по отношению к общей системе координат. 0 ? {СХ, CY, CZ} ? 1; СХ2 + CY2 + CZ2 =1. Если одно из этих чисел равно нулю, то по соответствующему направлению колебания не учитываются.

При заполнении исходных данных рекомендуется учитывать следующее:



2.12.2. Расчёт на ветровое воздействие с учетом пульсаций


  1. M


    Рис. 2.8 Параметр HZ (м)
    OD=21;

  2. KF – количество учитываемых форм;

  3. NST – номер статического ветрового загружения из документа 6;

  4. SPR – признак решения собственной проблемы;

  5. PRP – признак печати;

  6. KS – поправочный коэффициент (как правило, KS=1);

  7. РН – см. рис. 2.6;

  8. Н – см. рис. 2.7;

  9. HZ – отметка координаты нулевого уровня сооружения в соответствии с рис. 2.8;

  10. WR – ветровой район строительства [5, табл. 5] (для района 1а задаётся WR=0);

  11. А – ширина здания по фронту обдуваемости поверхности, м;

  12. В – длина здания вдоль действия ветра, м;

  13. ТМ – тип местности по [5, п.6.5]: 1 – А; 2 – В; 3 – С.

  14. TZ – тип здания; для любого типа здания TZ = 0; для зданий с постоянными по высоте жесткостью, массой и шириной наветренной грани TZ=1;

  15. DCR – логарифмический декремент колебаний:

DCR=0.3 - для железобетонных и каменных сооружений;

DCR=0.15 - для стальных башен мачт.

  1. COR – признак ориентации обдуваемой поверхности в расчётной схеме при направлении ветра вдоль оси Х (на плоскость YOZ) COR=1; при направлении ветра вдоль оси Y (на плоскость XOZ) COR=2. Ветровое статическое загружение (с номером NST) задается всегда, как расчётное и может быть описано в документах 6 и 7 как распределенным, так и узловым по [5, формуле (6)] с учетом коэффициента надежности по нагрузке.

Задание NST=0 не допускается.
2.12.3. Исходные данные для расчёта

на импульсивное воздействие


  1. MOD=22;

  2. KF – количество учитываемых форм;

  3. NST=0;

  4. SPR – признак решения собственной проблемы (см. п.2.12.1);

  5. PRP – признак печати (см. п. 2.12.1);

  6. – коэффициент неупругого сопротивления материала (коэффициент внутреннего тре­ния). Для металла =0.2; для бетона =0.1 При =0 расчёт выполняется без учёта поглоще­ния энергии.


2.12.4. Исходные данные для расчёта на ударное воздействие
В этом случае задается MOD=23. Остальные величины задаются аналогично п. 2.12.3.
2.12.5. Исходные данные для расчёта

на гармонические колебания


  1. MOD=24;

  2. KF – количество учитываемых форм;

  3. NST=0;

  4. SPR – признак решения собственной проблемы;

  5. PRP – признак печати:

  6. – коэффициент (см. п.2.12.3). Здесь ?0;

  7. – вынужденная частота внешнего воздействия (рад/сек).


2.12.6. Пример оформления расчёта

на динамические воздействия
(0/… /35; 1:10; 2:12 13; 3:14; 4:15; 5: 11/... /)

Эта запись означает, что строка 1 документа 15 распространяется на загружение 10, строка 2 - на загружения 12 и 13 и т.д.

При этом документ 15 имеет вид:

(15/21 3 7 1 3 1 3 5.1 2.3 0 12 18 1 0 0.3 2/

20 5 0 1 3 1 5.1 1 2 7 1 2 1 3 9 0.7071 0.7071 0/

22 3 0 0 3 0.2/

23 3 0 0 3 0.2/

24 3 0 0 3 0.2 40/)

В первой строке задана информация для расчёта на ветровую нагрузку с учетом пульсации (модуль 21). Заказано 3 формы колебаний, номер статического ветрового загружения - 7; необходимо решить собственную проблему и напечатать все результаты работы модуля. Указана ориентация высоты сооружения вдоль оси Z общей системы координат. Расстояние между днев­ной поверхностью земли и началом координат - 5.1 м; нулевой уровень сооружения поднят на 2.3 м от начала координат; ветровой район - 1а, ширина здания по фронту обдуваемой поверх­ности - 12 м, длина здания вдоль действия ветра - 18 м, тип местности - А; тип здания - любой, декремент колебаний - 0.3, ветер направлен вдоль оси Y общей системы координат.

Во второй строке описана информация для расчёта на сейсмическое воздействие. Первые восемь параметров не требуют пояснений вследствие аналогии с предыдущим модулем. Далее указываются: тип сооружения - жилое здание, категория грунта - 2, сейсмичность площадки - 7 баллов, позиция 1 [4, табл.3], позиция 2 [4, табл.4], позиция 1 [4, табл.5] и позиция 3 [4, табл.6]; количество этажей - 9, сейсмическая нагрузка учитывается вдоль осей Х и Y общей системы координат (CZ=0).

В следующих строках первых пять параметров не нуждаются в расшифровке. Следует лишь обратить внимание на то, что в них записан отказ от решения собственной проблемы. Такая запись возможна, если распределение масс на схеме в предшествующем загружении такое же, как и в последующих загружениях. Далее, в этих трёх строках задаётся коэффициент неупругого сопротивления материала - 0.2. В последней строке задаётся еще вынужденная частота внешнего воздействия - 40 рад/сек.
2.12.7. Особенности задания инерционных масс и воздействий

в документах 6 и 7
Допускаются следующие 3 способа задания весов масс.

Первый из них реализует задание распределенных весов масс и автоматическое распределе­ние их в узлах расчётной схемы. В документе 6 задаётся следующая информация:

(6/… /NЭ 4 0 NСТР7 NZ/... /), где

NЭ - порядковый номер элемента (по документу 1);

4 - код автоматического распределения нагрузки по линейным координатам X, Y, Z в узлы данного элемента;

0 - признак распределённого веса массы;

NСТР7 - номер строки документа 7, где находится величина распределённого на элемент веса массы;

NZ - номер загружения.

Вид строки документа 7:

(7/... / NСТР7 q/... /), где

q - интенсивность нагрузки, размерность которой соответствует типу конечного элемента. Для стержней это F/L, для плоскостных конечных элементов - F/L2, для объемных - F/L3,

где F - единица измерения силы; L - единица измерения длины.

Второй способ является традиционным. Здесь необходимо самостоятельно назначать узлы схемы, в которые будут приложены нагрузки, осуществлять их сбор самостоятельно и задавать направление их действия. Нагрузки записываются по правилам заполнения узловых нагрузок (пп. 2.9, 2.10).

Примечание:

Если для расчёта на импульсивное, ударное или гармоническое воздействия используется традиционный способ задания весов масс, то обязателен следующий порядок задания информации: - в документе 6 сперва описываются узлы, в которые будут введены веса масс, а в документе 7 после величины веса массы необходимо задать 0. Затем в документе 6 следуют строки, описывающие собственно упомянутые воздействия. Если в этих (последних) строках вес массы не равен нулю, то он учитывается как присоединённый.

Третий способ – формирование динамического загружения из статического, с автоматизированным распределением весов масс. Следует учесть, что инерционные массы будут сформированы только из местных нагрузок статического загружения, направленных вдоль оси Z.

(6/ … /NSZ 4 3 NСТР7 NZ/ ... /),

где NSZ - номер статического загружения;

4 3 - код преобразования загружения;

NZ - номер динамического загружения;

NСТР7 - номер строки документа 7, где задаётся поправочный коэффициент преобразования.

Возможно применения всех способов в одном загружении.

Для воздействий ударной, импульсивной, вибрационной нагрузками в документе 6 необходимо указать ещё направление этих нагрузок и узлы, в которые они приложены, а в документе 7 некоторые их характеристики.

Задание строк документа 7 при расчёте на импульсивную и ударную нагрузки производится следующим образом:

(7/ ... / NСТР7 Q P f /0 T0 n/ … /),

где Q - вес массы, приходящей в узел. Задаётся Q=0, если используется автоматизированное распределение масс. Q?0, если применяется третий способ задания нагрузок или вносятся коррективы в какой лило узел при автоматизированном распределении масс;

P - величина силы импульса или удара (тонны), усреднённая в зависимости от формы;

f - номер формы импульса (табл. 2.12.2);

- продолжительность действия импульсивного или ударного воздействия (сек);

Т0 - период повторения действия импульсивного или ударного воздействия (сек);

n - количество повторений.

При расчёте на гармонические воздействия:

(7/... / NСТР7 Q P SC /… /),

где Q - задаётся аналогично импульсному воздействию;

P - амплитуда внешнего гармонического воздействия в данном узле (тонны);

SC - признак, указывающий закон действия гармонического воздействия: задаётся 1 - по закону косинуса, 2 - по закону синуса;

- сдвиг фазы (радианы).

Таблица 2.12.2

Форма импульсивных или ударных воздействий


Форма

импульса или

удара

1

2

3

4

5

6




Если в пределах одного задания на расчёт требуется произвести расчёт на несколько разнородных динамических загружений, и при этом величины масс в них и порядок их описания остаются постоянными, то решение собственной проблемы достаточно произвести только для первого из этих загружений, так как периоды и формы собственных колебаний будут аналогичными для оставшихся загружений.

Знаки величин нагрузок обычно положительны. Для удара и импульса они могут быть отрицательными.
2.12.8. Примеры заполнения документов 6 и 7
Пример расчёта на ветровое и сейсмическое воздействия:

(6/ ... /10 4 0 5 12/R 1 3/1/2 4 3 8 12/22 0 3 7 12/ … /)

(7/ ... /5 0.75/6 5.7 2.4/7 13.8/8 0.9/ ... /)

В данном примере для загружения 12 в соответствующих узлах расчётной схемы будут сформированы инерционные массы, обладающие тремя линейными степенями свободы; эти массы образованы от:

Последняя строка документа 6 добавляет массу от сосредоточенного веса в узле 22 величиной 13.8 т, но этой массе разрешается колебаться только в направлении Z (направлении 3) общей системы координат. Для того, чтобы разрешить степени свободы 1 и 2, необходимо дописать в документ 6 еще две строки: 22 0 1 7 12/22 0 2 7 12/.

В решении собственной проблемы (в определении периодов и форм собственных колебаний) будут участвовать только те массы, которые описаны в загружении 12.

Пример расчёта на импульсивные, ударное и гармоническое воздействия:

(6/ ... /10 4 0 5 12/R 1 3/1/2 4 3 10 12/

22 0 3 7 12/13 0 2 8 12/15 0 2 9 12/)

(7/ … /5 0.75/6 5.7 2.4/7 13.8/8 23.1 5.2 6 0.9/0 2.1 4/

9 0 5.2 6 0.9/0 2.1 4/10 0.9./… /)

В отличие от предыдущего примера здесь в узлы 13 и 15 (последние две 2 строки документа 6) приложена импульсивная нагрузка, причём к весу массы, приходящейся в узел 13, добавится масса от 23.1 т (Строка 8 документа 7) и решение собственной проблемы произойдёт, исходя из новых условий. Далее, в узлы 13 и 15 приходится импульс от силы в 5.2 т продолжительностью 0.9 сек, период повторения задан 2.1 сек при числе повторений 4.
2.13. Сокращение объёма исходной информации
Сокращение исходной информации осуществляется за счет применения признаков повто­рений (имеющих разную структуру в заглавном документе и в остальных документах исходных данных) и использования специальных систем координат.

Сокращение объема информации в строках документа 0 производится следующим образом. Если номера элементов (или узлов) в строке документа описываются подряд, то применима запись вида 1 -N (т.е. с 1-го по N-й).

Номера элементов (узлов) 1, 2, ..., N могут быть описаны с шагом повторения R. Например: запись: 1 R 17 4 означает перечисление элементов с 1-го по 17-й с шагом 4 и аналогична записи - 1 5 9 13 17. Повтор относится к одному числу, стоящему перед символом - R.

В документах с 1-го по 7-й используется оператор повторений, размещаемый в двух строках:

R N1 N2 N3/ К1 К2 К3 К4, и т.д. по числу граф документов.

Первая строка начинается с символа R, за которым (через пробелы) следует 3 целых числа:

N1 – число повторяемых строк;

N2 – количество повторений;

N3 – номер строки, от которой отсчитывается число повторяемых строк.

Число N3 может отсутствовать. В этом случае повторяются строки, непосредственно пред­шествующие оператору повторения.

Во второй строке указываются шаги повторений, которые для каждой графы могут быть различными как по величине, так и по знаку:

К1 – шаг, с которым меняется 1-я графа,

К2 – шаг, с которым меняется 2-я графа и т.д.

Например, запись в документе 1: - 11 2 5 6 19 20/R 1 3/0 0 1 2 -1 -1/,

означает, что задана информация о четырех элементах:

11 2 5 6 19 20/11 2 6 8 18 19/11 2 7 10 17 I8/11 2 8 12 16 17/.

Операторы повторений могут следовать один за другим. При этом порядковый номер строки и число строк, отсчитываемых операторами повторений, определяются для документа в развёрнутом виде (с учетом предыдущих повторений).

Например, для плиты (см. рис. 7.4.2).

Заполнение документа 1:

(1/11 1 1 2 8 9/R 1 5/0 0 1 1 1 1/R 6 4/0 0 7 7 7 7/)

Заполнение документа 4:

(4/0/R 1 6/1/R 7 5/0 0.5/)

Заполнение документа 6 при действии равномерно распределённой вертикальной нагрузки на всю плиту (величина нагрузки указана в строке 1 документа 7, загружение 1): (6/1 6 3 1 1/R 1 29/1/).

В документе 5 при объединении перемещений, например по направлению 5 узлов с 4 по 39 в середине плиты: (5/4 5/11/R 1 4/7/… /).

Для конечных элементов, описываемых в документе 1 двумя строками, также применим оператор повторения.

В записи: - (1/31 9 2 3 28 29/0 0 34 35 84 85/R 2 5/0 0 1 1 1 1/) описаны 6 элементов типа 31.

Возможно повторение строк, содержащих буквенную информацию. В этом случае в соответству­ющей графе проставляется шаг повторения – ноль.
1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации