Расчет рамы в геометрически нелинейной постановке и односторонняя работа грунтового основания. Пример 18

Задачи и цели этого примера состоят в следующем.

Произвести расчет плоской рамы с предварительно напряженной фермой, связями конечной жесткости и односторонними связями. Размеры рамы приведены на рис. 1.17. Сечения элементов:

Расчет произвести на следующие виды загружений: 1 – натяжение вантовой фермы форкопфом и нагрузка от собственного веса рамы; 2 – полезная нагрузка.

Рис. 1.17. Расчетная схема поперечника здания

Этапы и операции	Команда и ее инстру-мент	Ваши действия	Рекомендации и комментарии
18.1.Создание новой задачи	п.1.1 (1.18)	В диалоговом окне «Признак схемы» задайте имя задачи: «пример18» и признак схемы: «2».
18.2.Создание геометрической схемы
18.2.1.Генерация рамы	п.1.70	В диалоговом окне «Создание плоских фрагментов и сетей» задайте параметры рамы. Шаг вдоль первой оси: L(м) – 3.00 N – 1. Шаг вдоль второй оси: L(м) – 4.00 N – 2.
18.2.2.		Выведите на экран номера узлов.
18.2.3.Добавление элементов балочного ростверка	п.1.86, 1.86.1	В диалоговом окне «Добавить элемент» активизируйте закладку «Добавить стержень» и добавьте стержень между узлами 1 – 2.
18.2.4.		Выведите на экран номера элементов.
18.2.5.		Выделите элементы № 1 и 3.
18.2.6.Задание шарниров выделенным элементам	п.1.104	В диалоговом окне «Шарниры» укажите направления, по которым разрешены перемещения узлов: -1-й узел – UY и щелкните по кнопке Применить.
18.2.7.		Выделите элемент № 7.
18.2.8.Разделение стержня на 6 равных частей	п.1.86, 1.86.5	В диалоговом окне «Добавить элемент» активизируйте закладку «Разделить на N равных частей» и задайте N = 6.
18.2.9.		Выделите элементы № 8 и 9.
18.2.10.Выделение узлов, принадлежащих выделенным элементам	п.1.49
18.2.11.Копирова-ние выделенного фрагмента по одному узлу	п.1.80, 1.80.2	Укажите на узел № 8, а затем на узел № 1.
18.2.12.	п.1.57	Отмените выделение.
18.2.13.		Выделите элементы № 7 и 12.
18.2.14.Выделение узлов, принадлежащих выделенным элементам	п.1.49
18.2.15.Копирова-ние выделенного фрагмента по одному узлу		Укажите на узел № 10, а затем на узел № 2.
18.2.16.	п.1.57	Отмените выделение.
18.2.17.		Упакуйте схему.
18.2.18.Добавление элемента форкопфа
18.2.18.1.		Выделите узел № 6.
18.2.18.2.Копирова-ние выделенного узла на 0.1 м	п.1.80, 1.80.1	В диалоговом окне «Копирование объектов» активизируйте закладку «Копирование по параметрам» и введите следующие параметры: dx = 0.1 м, N= 1.
18.2.18.3.		Отмените выделение.
18.2.18.4.Добавле-ние элемента форкопфа	п.1.86, 1.86.1	В диалоговом окне «Добавить элемент» активизируйте закладку «Добавить стержень» и добавьте стержень между узлами 6 – 16.
18.2.19.		Выделите элемент № 17.
18.2.20.Смена типа конечного элемента	п.1.91	В диалоговом окне «Смена типа конечных элементов» выделите в списке типов конечных элементов строку «Тип 308…».
18.2.21.Задание вантовой фермы
18.2.21.1.		Выделите узел № 16.
18.2.21.2.Копирова-ние выделенного узла	п.1.80, 1.80.1	В диалоговом окне «Копирование объектов» активизируйте закладку «Копирование по параметрам» и введите следующие параметры: dx = 12 м, dz= 1.03 м, N= 1.
18.2.21.3.Копирова-ние выделенного узла		В диалоговом окне «Копирование объектов» введите следующие параметры: dx = 7.81 м, dz= 0.91 м, N= 1.
18.2.21.4.Копирова-ние выделенного узла		В диалоговом окне «Копирование объектов» введите следующие параметры: dx = 3.76 м, dz= 0.56 м, N= 1.
18.2.21.5.		Отмените выделение.
18.2.21.6.Добавле-ние элементов верхнего пояса	п.1.86, 1.86.1	В диалоговом окне «Добавить элемент» активизируйте закладку «Добавить стержень» и добавьте стержни между узлами 16 – 19, 19 – 18, 18 – 17.
18.2.21.7.		Выделите элементы № 18 – 20.
18.2.21.8.Выделение узлов, принадлежащих выделенным элементам	п.1.49
18.2.21.9.Добавле-ние элементов нижнего пояса	п.1.80, 1.80.5	В диалоговом окне «Копирование объектов» активизируйте закладку «Копирование симметрично» и укажите плоскость, вокруг которой производится копирование (X0Y). Затем укажите курсором на узел № 16 и щелкните по кнопке Применитьв диалоговом окне.
18.2.21.10.Добавле-ние элементов стоек	п.1.86, 1.86.1	В диалоговом окне «Добавить элемент» активизируйте закладку «Добавить стержень» и добавьте стержни между узлами 19 – 23, 18 – 22, 17 – 21.
18.2.21.11.		Выделите элементы вантовой фермы.
18.2.21.12.Смена типа конечных элементов	п.1.91	В диалоговом окне «Смена типа конечных элементов» выделите в списке типов конечных элементов строку «Тип 310…».
18.2.21.13.		Упакуйте схему.
18.2.22.Добавление одноузловых КЭ
18.2.22.1.		Выделите узлы, принадлежащие элементам балочного ростверка.
18.2.22.2.Добавле-ние одноузловых КЭ № 51	п.1.86, 1.86.4	В диалоговом окне «Добавить элемент» активизируйте закладку «Добавить одноузловые КЭ», затем активизируйте радио-кнопку КЭ 51.
18.2.22.3.		Выделите узлы, принадлежащие элементам балочного ростверка.
18.2.22.4.Добавле-ние одноузловых КЭ № 261		В диалоговом окне «Добавить элемент» активизируйте радио-кнопку КЭ 261.
18.3.Задание жесткостей
18.3.1.	п.1.107	Выберите стандартный тип сечения «Брус».
18.3.2.Задание параметров сечения «Брус»		В диалоговом окне «Задание стандартного сечения» введите параметры сечения: Е =3е6 т/м²; В =40 см; Н =50 см.
18.3.3.		Выберите стандартный тип сечения «Тавр_L».
18.3.4.Задание параметров сечения «Тавр_L»		В диалоговом окне «Задание стандартного сечения» введите параметры сечения: Е =3е6 т/м²; В =40 см; Н =40 см; В1 = 100 см;Н1 = 20 см.
18.3.5.		Из базы типовых сечений выберите сечение «Труба».
18.3.6.Задание параметров сечения «Труба»		В диалоговом окне «Стальное сечение» задайте параметры сечения: -Сортамент – Труба электросварная прямошовная; -Профиль – 83 x 2.
18.3.7.		Выберите сечение численного описания жесткости «КЭ 310 (нить)».
18.3.8.Задание параметров сечения «КЭ 310 (нить)»		В диалоговом окне «Численное описание КЭ 310 (нить)» с помощью радио-кнопки выберите способ задания сечения – Круглое и после этого задайте параметры сечения: -E = 2.1е7 т/м²; -D = 1.5 см.
18.3.9.		Выберите сечение «КЭ 51 численное».
18.3.10.Задание параметров сечения «КЭ 51 численное»		В диалоговом окне «Численное описание для КЭ 51» задайте параметры: -EF = 10000 тс; -Ориентация связи – X.
18.3.11.		Выберите сечение «КЭ 261 численное».
18.3.12.Задание параметров сечения «КЭ 261 численное»		В диалоговом окне «Численное описание для КЭ 261» задайте параметры: -EF = 10000 тс; -Ориентация связи – Z. Остальные параметры примите по умолчанию.
18.3.13.		Выберите сечение «КЭ 1 численное».
18.3.14.Задание параметров сечения «КЭ 1 численное»		В диалоговом окне «КЭ 1 численное» задайте параметры: -EF = 6е5 тс. Остальные параметры примите по умолчанию.	Так как жесткость форкопфа известна заранее, задаем её численно.
18.3.15.Назначение жесткостей
18.3.15.1.		Назначьте текущим тип жесткости «1. Брус 40 x 50».
18.3.15.2.		Выделите элементы № 1 – 6.
18.3.15.3.		Назначьте выделенным элементам текущий тип жесткости.
18.3.15.4.		Назначьте текущим тип жесткости «2. Тавр_L 40 x 40».
18.3.15.5.		Выделите горизонтальные элементы балочного ростверка.
18.3.15.6.		Назначьте выделенным элементам текущий тип жесткости.
18.3.15.7.		Назначьте текущим тип жесткости «3. Труба 83 x 2».
18.3.15.8.		Выделите вертикальные элементы № 24 – 26.
18.3.15.9.		Назначьте выделенным элементам текущий тип жесткости.
18.3.15.10.		Назначьте текущим тип жесткости «4. КЭ 310 (нить)».
18.3.15.11.		Выделите элементы № 18 – 23.
18.3.15.12.		Назначьте выделенным элементам текущий тип жесткости.
18.3.15.13.		Назначьте текущим тип жесткости «5. КЭ 51 численное».
18.3.15.14.Выделе-ние КЭ № 51	п.1.63, 1.63.2	В диалоговом окне «ПолиФильтр» активизируйте закладку «Фильтр для элементов». После этого активизируйте строку «По типу КЭ» и в активизировавшемся поле укажите на строку «Тип 51…» и щелкните по кнопке Применить.
18.3.15.15.		Назначьте выделенным элементам текущий тип жесткости.
18.3.15.16.		Назначьте текущим тип жесткости «6. КЭ 261 численное».
18.3.15.17.Выделе-ние КЭ № 261		В диалоговом окне «Фильтр для элементов» укажите на строку «Тип 261…» и щелкните по кнопке Применить.
18.3.15.18.		Назначьте выделенным элементам текущий тип жесткости.
18.3.15.19.		Назначьте текущим тип жесткости «7. КЭ1 численное».
18.3.15.20. Выделе-ние КЭ № 308		В диалоговом окне «Фильтр для элементов» укажите на строку «Тип 308…» и щелкните по кнопке Применить.
18.3.15.21.		Назначьте выделенному элементу текущий тип жесткости.
18.4.Задание нагрузок
Формирование первого загружения
18.4.1.Выделение элемента форкопфа		В диалоговом окне «Фильтр для элементов» укажите на строку «Тип 308…» и щелкните по кнопке Применить.
18.4.2.Задание нагрузки растяжения	п.1.115	В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Нагрузки на стержни». Щелчком по кнопке нагрузки на спецэлемент вызовите диалоговое окно «Параметры местной нагрузки». В этом окне введите интенсивность P = 14 т и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить.
18.4.3.		Выделите элементы № 1 – 6.
18.4.4.Задание нагрузки на выделенные элементы		В диалоговом окне «Задание нагрузок» щелчком по кнопке равномерно распределенной нагрузки вызовите диалоговое окно «Параметры местной нагрузки». В этом окне введите интенсивность P = 0.55 тс/м.
18.4.5.		Выделите узлы № 3 – 6.
18.4.6.		Задайте на выделенные узлы силу величиной 20 тс.
Формирование второго загружения
18.4.7.		Переключитесь на второе загружение.
18.4.8.		Выделите узлы № 17 – 19.
18.4.9.		Задайте на выделенные узлы силу величиной 0.5 тс.
18.5.Корректировка расчетной схемы
18.5.1.		Выделите все узлы и элементы расчетной схемы.
18.5.2.Симметрич-ное копирование выделенного фрагмента	п.1.80, 1.80.5	В диалоговом окне «Копирование объектов» активизируйте закладку «Копирование симметрично» и укажите плоскость, вокруг которой производится копирование (Y0Z). Затем укажите курсором на узел № 20 и щелкните по кнопке Применитьв диалоговом окне.
18.5.3.		Отмените выделение и упакуйте схему.
18.6.Моделирование нелинейных загружений
18.6.1.Моделирова-ние первого загружения	п.1.126	В диалоговом окне «Моделирование нелинейных загружений конструкции» задайте следующие параметры: -№ загружения – 1; -Метод расчета – Автоматический выбор шага (2); -Печать – Перемещения и усилия после каждого шага. Подтвердите ввод данных.
18.6.2.Моделирова-ние второго загружения		В этом же окне задайте параметры загружения 2: -№ загружения – 2; -активизируйте строку «Учет предистории»; -Метод расчета – Автоматический выбор шага (2); -Печать – Перемещения и усилия после каждого шага. Подтвердите ввод данных.
Запуск задачи на расчет, переход в режим визуализации результатов расчета, а также вывод деформированной схемы и эпюр усилий производится аналогично предыдущим примерам.
18.7.Создание таблицы усилий в КЭ 51
18.7.1.		Выделите КЭ № 51 аналогично п.18.3.13.14.
18.7.2.Создание таблицы усилий в КЭ 51	п.1.207	В диалоговом окне «Стандартные таблицы» выделите строку «Усилия» и щелкните по кнопке Создать.
18.8.Создание таблицы перемещений и усилий после каждого шага
18.8.1.Вывод расчетного процессора	п.1.5		Для того, чтобы вызвать расчетный процессор, нужно закрыть все рабочие окна в системе ЛИР-ВИЗОР.
18.8.2.Создание таблицы перемещений по шагам		В диалоговом окне «Параметры расчетного процессора» щелкните по кнопке Результаты. Затем в окне «Открыть» из ниспадающего списка выберите: -Тип файлов – Перемещения по шагам (_35.) и откройте файл «пример18_35.пример18».
18.8.3.Создание таблицы усилий по шагам		В диалоговом окне «Параметры расчетного процессора» щелкните по кнопке Результаты. Затем в окне «Открыть» из ниспадающего списка выберите: -Тип файлов – Усилия (напр.) по шагам (_36.) и откройте файл «пример18_36.пример18».