Пример 1. Расчет рамы на статические нагрузки

Статический расчет плоской рамы

Стержневые системы – наиболее распространенные в строительстве и машиностроении. Поэтому в качестве первого примера этой главы мы избрали плоскую раму.

Задача

Выполнить расчет рамы на статические нагрузки. Вывести на экран деформированную схему и эпюры изгибающих моментов M и поперечных сил Q.

Схема рамы и принятое закрепление стоек показаны на рис. 1.1.

Материал рамы – железобетон В30.

Заданы нагрузки:

• постоянная равномерно распределенная g₁₌ 2.0 тс/м;
• постоянная равномерно распределенная g₂ =1,5 тс/м;
• постоянная равномерно распределенная g₃ =3,0 тс/м;
• временная длительная равномерно распределенная g₄ = 4,67тс/м;
• временная длительная равномерно распределенная g₅ = 2,0тс/м;
• ветровая (слева) Р₁ =–1.0 тс;
• ветровая (слева) Р₂ = –1.5 тс;
• ветровая (слева) Р₃ =– 0.75 тс;
• ветровая (слева) Р₄ = –1.125 тс;

• ветровая (справа) Р₁ =1.0 тс;

• ветровая (справа) Р₂ = 1.5 тс;
• ветровая (справа) Р₃ = 0.75 тс;
• ветровая (справа) Р₄ = 1.125 тс.

Рис. 1.1. Пример 1. Схема рамы

Рис.1.2. Пример 1. Сечения элементов рамы

Расчет произвести в четырех загружениях, показанных на рис. 1.3.

Рис.1.3. Схемы загружений рамы

Этапы и операции	Команда и ее инстру-мент	Ваши действия	Рекомендации и комментарии
1.1.Запуск системы ЛИР-ВИЗОР		Выполните команды Windows: Пуск † Программы † Lira 9.0 † ЛИРА 9.0.
1.2.Создание новой задачи	п.1.1 (1.18)	В диалоговом окне «Признак схемы» задайте имя задачи: «Пример1» и признак схемы: «2».
1.3.Создание геометрической схемы рамы
1.3.1.Генерация рамы	п.1.70	В диалоговом окне «Создание плоских фрагментов и сетей» активизируйте закладку «Генерация рамы», затем задайте шаг конечных элементов вдоль горизонтальной оси и количество шагов, а также шаг КЭ вдоль вертикальной оси и количество шагов. Шаг вдоль первой оси: L(м) – 4.00 3.00 N – 1 1. Шаг вдоль второй оси: L(м) – 6.00 4.00 N – 1 1. После этого щелкните по кнопке Применить.	Это окно, как и многие другие, является немодальным. То есть с расчетной схемой можно работать, не закрывая его, что удобно для создания и корректировки расчетной схемы.
1.4.Сохранение данных	п.1.21	В диалоговом окне «Сохранить как» задайте имя задачи и папку, в которую будет сохранена эта задача.	Папка:LDdata, Имя файла: Пример1.
1.5.Задание граничных условий
1.5.1.Вывод на экран номеров узлов	п.1.137, 1.137.2, 1.137.2.1	В диалоговом окне «Показать» активизируйте закладку «Узлы». После этого выберите команду Номера узлов и щелкните по кнопке Применить.	На расчетной схеме отобразятся номера узлов.
1.5.2.Выделение узлов № 1 и 2	п.1.48	Выделите узлы № 1и 2.	Узлы окрашиваются в красный цвет.
1.5.3.Назначение граничных условий в выделенных узлах	п.1.102	В диалоговом окне «Связи в узлах» активизируйте закладку «Назначить связи», отметьте направления, по которым запрещены перемещения узлов (X, Z, UY) и щелкните по кнопке Применить.	Узлы окрашиваются в синий цвет.
1.5.4.Выделение узла № 3	п.1.48	Выделите узел № 3.
1.5.5.Назначение граничных условий в выделенном узле		В диалоговом окне «Связи в узлах» отметьте направления, по которым запрещено перемещение узла (X, Z) и щелкните по кнопке Применить.
1.6.Задание жесткостных параметров элементов рамы
1.6.1.Формирование типов жесткости	п.1.107	В диалоговом окне «Жесткости элементов» сформируйте список типов жесткости.
1.6.1.1.Выбор типа сечения «Брус»		Щелкните по кнопке Добавить и, выбрав закладку «Стандартные типы сечений», активизируйте сечение «Брус».	Для того, чтобы вызвать окно задания параметров сечения, дважды щелкните на пиктограмме сечения.
1.6.1.2.Задание параметров сечения «Брус»		В диалоговом окне «Задание стандартного сечения» введите параметры сечения: - модуль упругости – Е =3е6 т/м^2; - геометрические размеры – В =60 см; Н =40 см.
1.6.1.3.Выбор типа сечения «Тавр_Т»		В диалоговом окне «Жесткости элементов» выберите тип сечения «Тавр_Т».
1.6.1.4.Задание параметров сечения «Тавр_Т»		В диалоговом окне «Задание стандартного сечения» введите параметры сечения: - модуль упругости – Е =3е6 т/м^2; - геометрические размеры – В =20 см; Н =60 см; В1 = 40 см;Н1 = 20 см.
1.6.2.Назначение жесткостей элементам рамы
1.6.2.1.Назначение текущего типа жесткости «1.Брус 60х40»		Выделите нужную жесткость в окне списка и щелкните по кнопке Установить как текущий тип.	В окне текущего типа отобразится выбранная жесткость.
1.6.2.2.Выделение вертикальных элементов	п.1.52	Выделите вертикальные элементы.	Выделенные элементы окрашиваются в красный цвет.
1.6.2.3.Назначение выделенным элементам текущего типа жесткости		В диалоговом окне «Жесткости элементов» щелкните по кнопке Назначить.	С элементов снимается выделение. Это свидетельство того, что выделенным элементам присвоена текущая жесткость.
1.6.2.4.Назначение текущего типа жесткости «2.Тавр_Т 20х60»		Выделите нужную жесткость в окне списка и щелкните по кнопке Установить как текущий тип.
1.6.2.5.Выделение горизонтальных элементов	п.1.53	Выделите горизонтальные элементы.
1.6.2.6.Назначение выделенным элементам текущего типа жесткости		В диалоговом окне «Жесткости элементов» щелкните по кнопке Назначить.
1.6.2.7.Закрытие диалогового окна «Жесткости элементов»		В диалоговом окне «Жесткости элементов» щелкните по кнопке Закрыть.

	Этапы и операции	Команда и ее инстру-мент	Ваши действия	Рекомендации и комментарии
	1.7.Задание нагрузок
	1.7.1.Вывод на экран номеров элементов	п.1.137.1, 1.137.1.1	В диалоговом окне «Показать» активизируйте закладку «Элементы». После этого выберите команду Номера элементов и щелкните по кнопке Применить.	На расчетной схеме отобразятся номера элементов.
	Формирование загружения № 1
	1.7.2.Выделение элементов № 7 и 8	п.1.51	Выделите горизонтальные элементы № 7 и 8.
	1.7.3.Задание нагрузки q1 на выделенных элементах	п.1.115	В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Нагрузки на стержни». Затем радио-кнопками укажите систему координат «Глобальная», направление – вдоль оси «Z». Щелчком по кнопке равномерно распределенной нагрузки вызовите диалоговое окно «Параметры местной нагрузки». В этом окне введите интенсивность q1 = 2.0 тс/м и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить.	Первое загружение принимается по умолчанию.
	1.7.4.Выделение элемента № 9	п.1.51	Выделите элемент № 9.
	1.7.5.Задание нагрузки q2 на выделенный элемент		В диалоговом окне «Задание нагрузок» щелчком по кнопке равномерно распределенной нагрузки вызовите диалоговое окно «Параметры местной нагрузки». В этом окне введите интенсивность q2 = 1.5 тс/м и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить.
	1.7.6.Выделение элемента № 10	п.1.51	Выделите элемент № 10.
	1.7.7.Задание нагрузки q3 на выделенный элемент		В диалоговом окне «Задание нагрузок» щелчком по кнопке равномерно распределенной нагрузки вызовите диалоговое окно «Параметры местной нагрузки». В этом окне введите интенсивность q3 = 3.0 тс/м и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить.
	Формирование загружения № 2
	1.7.8.Смена номера текущего загружения	п.1.111	В диалоговом окне «Активное загружение» задайте номер загружения 2.	При необходимости можно задать другое имя загружения.
	1.7.9.Выделение элемента № 7	п.1.51	Выделите элемент № 7.
	1.7.10.Задание трапециевидной нагрузки с интенсивностями q4, q5		В диалоговом окне «Задание нагрузок» щелчком по кнопке трапециевидной нагрузки вызовите диалоговое окно «Параметры местной нагрузки». В этом окне введите параметры: Р1 = 4.67 тс/м, А1 =0.5 м,Р2 = 2.0 тс/м, А1 =3.5 м и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить.
	Формирование загружения № 3
	1.7.11.Смена номера текущего загружения	п.1.111	В диалоговом окне «Активное загружение» задайте номер загружения 3.
	1.7.12.Выделение узла № 4	п.1.48	Выделите узел № 4.
	1.7.13.Задание узловой нагрузки P1		В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Нагрузки в узлах». Затем радио-кнопками укажите систему координат «Глобальная», направление – вдоль оси «X». Щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызовите диалоговое окно «Параметры нагрузки». В этом окне введите значение P = -1 тс и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить.
	1.7.14.Выделение узла № 7	п.1.48	Выделите узел № 7.
	1.7.15.Задание узловой нагрузки P2		В диалоговом окне «Задание нагрузок» щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызовите диалоговое окно «Параметры нагрузки». В этом окне введите значение P = -1.5 тс и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить.
	1.7.16.Задание нагрузок в соответствии со схемой загружения № 3 P3 и P4		Аналогично предыдущим двум операциям задайте нагрузки: - в узле № 6 – P3 =-0.75 тс; - в узле № 9 – P4 =-1.125 тс.
	Формирование загружения № 4
	1.7.17.Смена номера текущего загружения	п.1.111	В диалоговом окне «Активное загружение» задайте номер загружения 4.
	1.7.18.Выделение узла № 4	п.1.48	Выделите узел № 4.
	1.7.19.Задание узловой нагрузки P3		В диалоговом окне «Задание нагрузок» щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызовите диалоговое окно «Параметры нагрузки». В этом окне введите значение P = 0.75 тс и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить.
	1.7.20.Задание нагрузок в соответствии со схемой загружения № 4 P1, P2 и P4		Аналогично предыдущим двум операциям задайте нагрузки: - в узле № 6 – P1 =1.0 тс; - в узле № 9 – P2 =1.5 тс; - в узле № 7 – P4 =1.125 тс.
	1.8.Запуск задачи на расчет	п.1.29	Щелкните по кнопке инструмента или введите команды Режим † Выполнить расчет.
	1.9.Переход в режим визуализации результатов расчета	п.1.30	Щелкните по кнопке инструмента или введите команды Режим † Результаты расчета.
	1.10.Вывод на экран деформированной схемы	п.1.168
	1.11.Вывод на экран эпюры MY	п.1.178, 1.178.4
	1.12.Вывод на экран эпюры QZ	п.1.178.3
Рис. 1.4. Нумерация узлов расчетной схемы рамы	Рис. 1.5. Нумерация элементов расчетной схемы рамы

Дата добавления: 2017-01-14