Расчет плоской комбинированной системы. Пример 15

В этом примере рассматривается поперечная диафрагма здания, выполненная из балок-стенок и стержней рамы. Цели и задачи примера - показать:

· поперечная диафрагма представляет собой трехъярусную раму. Высота этажа
Н = 3,5 м, пролеты l₁ = 3 м, l₂ = 3 м, l₃ = 4 м;

· в двух первых пролетах рама на полную высоту заполнена панелями толщиной
d = 20 см, играющими роль жесткого диска (рис. 1.15);

· стойки колонн имеют прямоугольное сечение 40х40 см;

· сечение ригелей тавровое b = 20 см, h = 50 см, b1 = 50 см, h1 = 25 см;

· расчет производится на два загружения: первое – собственный вес, второе – длительно действующая нагрузка.

Требуется выполнить статический расчет и получить компоненты напряженно-деформированного состояния.

Рис. 1.15. Расчетная схема поперечника здания

Этапы и операции	Команда и ее инстру-мент	Ваши действия	Рекомендации и комментарии
Формирование суперэлемента 1 в отдельном файле
15.1.Создание новой задачи	п.1.1 (1.18)	В диалоговом окне «Признак схемы» задайте имя задачи: «sup1» и признак схемы: «2».
15.2.Создание геометрической схемы
15.2.1.Генерация балки-стенки	п.1.70	В диалоговом окне «Создание плоских фрагментов и сетей» активизируйте закладку «Генерация балки-стенки», затем задайте шаг КЭ вдоль первой и второй осей. Шаг вдоль первой оси: L(м) – 0.5 N – 6. Шаг вдоль второй оси: L(м) – 0.5 N – 7.
15.2.2.		Выведите на экран номера узлов.
15.2.3.		Выделите узлы № 24, 31 – 33.
15.2.4.	п.1.77	Удалите выделенные узлы.
15.2.5.Упаковка схемы	п.1.78	В диалоговом окне «Упаковка схемы» щелкните по кнопке Упаковать.
15.3.Задание жесткостей
15.3.1.	п.1.107	Выберите тип сечения «Пластины».
15.3.1.1.Задание параметров сечения «Пластины»		В диалоговом окне «Задание жесткости для пластин» задайте параметры сечения: Е =3е6 т/м²; V= 0.2; Н= 20 см; Ro = 2.75 тс/м³.
15.3.2.		Назначение жесткостей произведите аналогично предыдущим примерам.
15.4.Задание нагрузок
15.4.1.Назначение нагрузки от собственного веса	п.1.113	Выполните команды Нагрузки † Добавить собственный вес.
15.4.2.Смена номера текущего загружения	п.1.111	В диалоговом окне «Активное загружение» задайте номер загружения 2.
15.4.3.		Выделите узлы № 13, 20, 26, 30, 37, 44.
15.4.4.Задание нагрузки в выделенных узлах	п.1.115	В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Нагрузки в узлах». Затем радио-кнопками укажите систему координат «Глобальная», направление – вдоль оси «Z». Щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызовите диалоговое окно «Параметры нагрузки». В этом окне введите значение P = 1 тс.
15.5.Назначение суперузлов
15.5.1.		Выделите узлы № 1, 7, 46, 52.
15.5.2.Присвоение выделенным узлам статуса суперузлов	п.1.106, 1.106.1	Выполните команды Схема † Суперузлы и в диалоговом окне «Суперузлы» при активной закладке «Назначить суперузлы» щелкните по кнопке Применить.	Узлы окрашиваются в оливковый цвет.
15.5.3.Назначение базисных суперузлов	п.1.106.3	В диалоговом окне «Суперузлы» активизируйте закладку «Назначить базисные с/у» и укажите на узлы №1, 7, и 46.	Это узлы, которые определяют ориентацию суперэлемента в основной схеме. Они окрашиваются в малиновый, желтый и голубой цвета.
Формирование суперэлемента 2 в отдельном файле
15.6.Создание новой задачи		Имя задачи: «sup2», признак схемы: «2».
15.7.Создание геометрической схемы
15.7.1.		Сгенерируйте балку-стенку аналогично п.15.2.1. и выведите на экран номера узлов.
15.7.2.		Выделите узлы № 31 – 33.
15.7.3.		Удалите выделенные узлы и выполните упаковку схемы (см. п. 15.2.4. и 15.2.5.).
15.8.		Задайте жесткости элементам аналогично суперэлементу 1.
15.9.Задание нагрузок
15.9.1.Назначение нагрузки от собственного веса	п.1.113	Выполните команды Нагрузки † Добавить собственный вес.
15.9.2.Смена номера текущего загружения	п.1.111	В диалоговом окне «Активное загружение» задайте номер загружения 2.
15.9.3.		Выделите узлы № 13, 20, 27, 31, 38, 45.
15.9.4.Задание нагрузки в выделенных узлах	п.1.115	В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Нагрузки в узлах». Затем радио-кнопками укажите систему координат «Глобальная», направление – вдоль оси «Z». Щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызовите диалоговое окно «Параметры нагрузки». В этом окне введите значение P = 1 тс.
15.10.Назначение суперузлов
15.10.1.		Выделите узлы № 1, 7, 47, 53.
15.10.2.Присвоение выделенным узлам статуса суперузлов	п.1.106, 1.106.1	Выполните команды Схема † Суперузлы и в диалоговом окне «Суперузлы» при активной закладке «Назначить суперузлы» щелкните по кнопке Применить.
15.10.3.Назначение базисных суперузлов	п.1.106.3	В диалоговом окне «Суперузлы» активизируйте закладку «Назначить базисные с/у» и укажите на узлы №1, 7, и 47.
Формирование основной схемы
15.11.Создание новой задачи		Имя задачи: «пример15», признак схемы: «2».
15.12.Создание геометрической схемы
15.12.1.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) – 3.00 4.00 N – 2 1. Шаг вдоль второй оси: L(м) – 3.5 N – 3.
15.12.2.		Выведите на экран номера элементов.
15.12.3.		Выделите элементы № 1 – 9, 13, 14, 16, 17, 19, 20.
15.12.4.Удаление выделенных элементов	п.1.77
15.12.5.Упаковка схемы	п.1.78	В диалоговом окне «Упаковка схемы» щелкните по кнопке Упаковать.
15.13.Задание граничных условий
15.13.1.		Выделите узлы на нижней части схемы.
15.13.2.Назначение граничных условий в выделенных узлах	п.1.102	В диалоговом окне «Связи в узлах» отметьте направления, по которым запрещены перемещения узлов (X, Z и UY).
15.14.Задание жесткостей
15.14.1.	п.1.107	Выберите стандартный тип сечения «Брус».
15.14.2.Задание параметров сечения «Брус»		В диалоговом окне «Задание стандартного сечения» введите параметры сечения: Е =3е6 т/м²; В =40 см; Н =40 см; Ro = 2.75 тс/м³.
15.14.3.		Выберите стандартный тип сечения «Тавр_L».
15.14.4.Задание параметров сечения «Тавр_L»		В диалоговом окне «Задание стандартного сечения» введите параметры сечения: Е =3е6 т/м²; В =20 см; Н =50 см; В1 =50 см; Н1 = 25 см; Ro = 2.75 тс/м³.
15.14.5.		Назначьте вертикальным элементам жесткость «1.Брус 40 x 40», а горизонтальным – «2.Тавр_L 20 x 50».
15.15.Установка суперэлементов в основную схему
15.15.1.Выбор текущего типа суперэлемента 2	п.1.87	В диалоговом окне «Добавить суперэлемент» щелкните по кнопке Выбрать. В новом окне «Выбор текущего типа суперэлемента» откройте файл «sup2».
15.15.2.Установка суперэлемента 2 в основную схему		Укажите последовательно на узлы стыковки суперэлемента 2 с основной схемой (тройки узлов 1,2,5; 5,6,9; 9,10,13).	После указания каждой тройки узлов стыковки, необходимо подтверждать назначение, щелкая по кнопке Применить диалогового окна «Добавить суперэлемент».
15.15.3.Выбор текущего типа суперэлемента 1		В диалоговом окне «Добавить суперэлемент» щелкните по кнопке Выбрать. В новом окне «Выбор текущего типа суперэлемента» откройте файл «sup1».
15.15.4.Установка суперэлемента 1 в основную схему		Укажите последовательно на узлы стыковки суперэлемента 1 с основной схемой (тройки узлов 2,3,6; 6,7,10; 10,11,14).	После указания каждой тройки узлов стыковки, необходимо подтверждать назначение, щелкая по кнопке Применить диалогового окна «Добавить суперэлемент».

Этапы и операции	Команда и ее инстру-мент	Ваши действия	Рекомендации и комментарии
15.16.Задание нагрузок
15.16.1.	п.1.113	Задайте элементам основной схемы нагрузку от собственного веса.
15.16.2.Назначение супернагрузки на суперэлементы в первом загружении
15.16.2.1.		Отметьте суперэлементы на основной схеме.	Если суперэлементы изображены в развернутом виде, то выбор осуществляется путем указания на один из узлов, принадлежащих суперэлементу.
15.16.2.2.Назначе-ние нагрузки на суперэлементы	п.1.115	В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Супернагрузка». Щелчком по кнопке нагрузки на суперэлемент вызовите диалоговое окно «Супернагрузка». В этом окне введите: -Номер загружения суперэлемента – 1; -Коэффициент –1.	Укажите номер заданного для суперэлемента загружения, соответствующего супернагрузке, и коэффициент, с которым на суперэлемент в основной схеме будет приложена супернагрузка.
15.16.3.		Смените номер текущего загружения на 2.
15.16.4.		Выделите элемент № 4.
15.16.5.Назначение нагрузки на выделенный элемент		В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Нагрузки на стержни». Щелчком по кнопке сосредоточенной нагрузки вызовите диалоговое окно «Параметры местной нагрузки». В этом окне введите параметры: P = 5 тс; A = 2 м.
15.16.6.		Выделите элементы № 5 и 6.
15.16.7.Назначение нагрузки на выделенные элементы		В диалоговом окне «Задание нагрузок» щелчком по кнопке трапециевидной нагрузки вызовите диалоговое окно «Параметры местной нагрузки». В этом окне введите параметры: P1 = 1 тс; A1 = 1 м; P2 = 1 тс; A2 = 3 м.
15.16.8.Назначение супернагрузки на суперэлементы во втором загружении
15.16.8.1.		Отметьте суперэлементы на основной схеме.
15.16.8.2.Назначе-ние нагрузки на суперэлементы		В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Супернагрузка». Щелчком по кнопке нагрузки на суперэлемент вызовите диалоговое окно «Супернагрузка». В этом окне введите: -Номер загружения суперэлемента – 2; -Коэффициент –1.
15.17.		Запустите задачу на расчет и перейдите в режим визуализации результатов расчета.
15.18.Вывод на экран эпюры M_Y в стержневых элементах	п.1.178, 1.178.4		Суперэлементы на основной схеме изображены в свернутом виде (трехлучевая звезда зеленого цвета с центром в геометрическом центре суперэлемента и лучами, расходящимися к его базисным узлам).
15.19.Вывод на экран изополей Nz в пластинчатых элементах суперэлементов в первом загружении деформированной схемы
15.19.1.		Выделите суперэлементы на основной схеме.
15.19.2.Отображе-ние отмеченных суперэлементов в развернутом виде	п.1.45	Выполните команды Вид † Показать отм. суперэлементы в развернутом виде.
15.19.3.Скрытие отображения на схеме приложенных нагрузок	п.1.137, 1.137.3, 1.137.3.1	В диалоговом окне «Показать» активизируйте закладку «Общие». После этого выберите команду Нагрузкии щелкните по кнопке Применить.
15.19.4.Вывод изображения деформированной схемы	п.1.168
15.19.5.Вывод изополей Nz	п.1.180, 1.180.3
Для второго загружения просмотр эпюр усилий и изополей произведите аналогично первому загружению.