Система автоматизированного проектирования и расчета
+7 (499) 922  00  02

47. Расчёт канатов вантового остекления в ПК ЛИРА 10.6

47. Расчёт канатов вантового остекления в ПК ЛИРА 10.6

image001.png

Современные архитектурные решения каждый день бросают вызов инженерам-конструкторам, одной из таких задач является – вантовое остекление. С помощью такой конструкции возможно создание полностью прозрачной поверхности на весьма большое пролетное расстояние. Конструкция работает только с предварительным натяжением каната, в качестве нагрузки выступает вес собственный, вес стекла (возможно обледенение) и ветер! Силой натяжения регулируется горизонтальный прогиб конструкции. В конструкции регламентируется прогиб и несущая способность каната. Решить задачу аналитически (вручную) непросто, есть разные теории расчета, но прямых указаний нормативных документов нет. На помощь, как всегда, приходят программные средства МКЭ (метод конечных элементов). В расчётной программе ЛИРА 10.6 есть решение и для такой конструкции.

Конструкция будет состоять из двух типов конечного элемента: КЭ 308 – фаркоп (для моделирования натяжения) и КЭ-304 – нить (для моделирования каната). Оба элемента – геометрически нелинейны, поэтому для их решения нужно активировать соответствующий модуль.

02.png

image003.png

Рассмотрим алгоритм работы нелинейных элементов на примере натяжения одного каната по вертикали, и последующего нагружения его распределенной нагрузкой. Пусть, длина каната будет равна 10 м, с одной стороны устанавливается устройство по его натяжению (программно это будет крайний конечный элемент каната КЭ-308, длина которого зависит от нескольких факторов, в конце статьи к этому вернемся). На рис.1 изображена модель каната с установленным конечным элементом для создания натяжения. В качестве исходных данных вводятся жесткостные характеристики, которые расположены во вкладке «специальные сечения»: канат (для КЭ 304) и фаркоп (для КЭ 308). В параметрах жёсткости фаркоп необходимо задать жесткость (произведение модуля упругости материала каната на сечение) и Растяжение (предел прочности элемента при растяжении). В нашем примере используем канат профиля 3.4, площадь которого равна 0,0683 см2. Модуль упругости каната равен 1,7*107тс/м2, получаем жесткость 116.3тс. Значения растяжения устанавливаем, как правило, большого значения, в таком случае расчет не будет искажаться при достижении в элементе такого усилия. Сечение каната выбираем в представленном заказчиком каталоге. Материал обоим типам элементов не нужен. Для последующей проверки по нормам канату можно присвоить параметр конструирования «топология канатов».  

Следующим этапом необходимо создать историю нелинейного загружения, включающую стадии загружений, в нашем примере их будет две. В параметрах выбора метода шага для всех стадий необходимо установить «Автоматический выбор шага». Данная опция позволит программе самостоятельно определить величину шага дробления нагрузки, если стадию разбить на шаги одинакового размера, получим погрешность при разложении матрицы.


image007.png

Далее переходим к назначению нагрузок. Активным загружением выставляем первую стадию и задаем натяжение. Нагрузка находится в библиотеке загружений – нагрузка на стержень – натяжение. Значение присваивается в тоннах. Далее устанавливаем активным загружение второй стадии и присваиваем распределённую нагрузку на элемент каната. В реальной схеме, например, для расчета фасадного остекления стадии можно разбить по следующим этапам загружений: сперва натяжение, затем добавление веса стекольных панелей в узлах крепления, далее приложение ветровой нагрузки или гололедной. В нашем примере закрепление модели в двух крайних точках по всем направлениям. Производим расчет!

Первым критерием, на который мы обратим внимание после расчета – продольное усилие каната на последнем шаге натяжения. Оно должно быть равно величине силы натяжения.

image009.png

Далее следует смотреть на величину деформации узла каната, граничащего с фаркопом, величина перемещения не может быть больше длины элемента фаркопа, иными словами, длина элемента фаркопа должна быть достаточной, что бы он в момент натяжения не исчерпал своей длины. После можем переходить к анализу деформаций от распределенной нагрузки – перемещение узлов в горизонтальном направлении. Здесь критерием проверки может стать только аналитическое решение (кому интересно, порекомендую литературу). Для эксперимента можно варьировать силой натяжения, и убедится, что действительно от нее будет завесить величина горизонтальной деформации.

Скачать дистрибутив ПК ЛИРА 10.6

Скачать пример из заметки



Следите за нашими новостями в социальных сетях


Возврат к списку


Комментарии

Цикл вебинаров "Механика конструкций". Тема 6. Основы расчета тонкостенных стержней
На вебинаре будут рассмотрены основы расчета тонкостенных стержней. Рассмотрим примеры ручного расчета и сравним с расчетом методом конечных элементов, используя ПК ЛИРА 10.6.
12 октября 2017 13:12:00
100+ Forum Russia. МЕЖДУНАРОДНЫЙ ФОРУМ И ВЫСТАВКА
Компания "ЛИРА софт", постоянный участник конгресса 100+ Forum Russia - это международный конгресс и выставка профессиональной направленности, посвященные проектированию, строительству, финансированию и эксплуатации высотных и уникальных сооружений любого назначения.
22 сентября 2017
XXVII Международной конференции «Математическое и компьютерное моделирование в механике деформируемых сред и конструкций»
Компания "ЛИРА софт" примет участие в XXVII Международной конференции
«Математическое и компьютерное моделирование в механике деформируемых сред и конструкций»
20 сентября 2017
Итоги конкурса "На ошибках учимся, вместе с "ЛИРА софт"
Уважаемые коллеги, сегодня мы подводим итоги конкурса "На ошибках учимся вместе с "ЛИРА софт"! В нем мы разыгрывали 5 мест обучения по курсам ПК ЛИРА 10.6.
14 сентября 2017
Все новости
Применение технологий BIM при расчете зданий в условиях сложной геотехнической обстановки в связке программ Revit, ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D
В статье рассматривается методика совместной работы ПК ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D посредством API модуля. С позиции инженера-расчетчика рассматриваются возможности передачи моделей между различными программами с применением технологий информационного моделирования.
21 июня 2017
Нелинейный статический метод анализа сейсмостойкости зданий и сооружений
Нелинейный статический метод или Pushover Analysis, широко используемый за рубежом, основан на методе спектра несущей способности. В работе подробно описан метода нелинейного статического анализа с учетом возможности использования в отечественной нормативной литературе.
21 ноября 2016
Современные методы расчета зданий и сооружений на сейсмические воздействия в ПК ЛИРА 10.4. Опыт реализации СП 14.13330.2014
Возможности программного комплекса ЛИРА 10.4 для моделирования зданий и сооружений на сейсмические воздействия.
15 октября 2015
Форум "100+ Forum Russia". Приглашаем на наши доклады
23-25 сентября 2015 года в рамках форума "100+ Forum Russia", технический директор ЛИРА софт  Колесников А.В. выступит с рядом докладов - приглашаем принять участие!
27 августа 2015
Все публикации


Цикл вебинаров "ПК ЛИРА 10 в задачах". Тема 17. "Задание нагрузок в ПК ЛИРА 10.6"
Продолжительность: 90 минут
Стоимость: Бесплатно


Онлайн-презентация ПК ЛИРА 10.6
Продолжительность: 11:00 - 14:00
Стоимость:


Презентация: ПК ЛИРА 10.6
Продолжительность: 1 день
Стоимость: Бесплатно
Смотреть график
Цикл вебинаров "ПК ЛИРА 10 в задачах". Тема 21. Применение модуля расчёта упруго-геометрических характеристик
В вебинаре будут рассматриваться использования нового модуля «Определение упруго-геометрических характеристик поперечных сечений стержней», появившегося в ПК ЛИРА 10.6.
28 сентября 2017
Цикл вебинаров "ПК ЛИРА 10 в задачах". Тема 20. Расчет конструкций зданий и сооружений с учетом геометрической нелинейности в ПК ЛИРА 10.6
Вебинар посвящен решению практических задач с учетом геометрической нелинейности в ПК ЛИРА 10.6. Также будет представлена теория расчета с учетом геометрической нелинейности в том числе после потери устойчивости.
24 августа 2017
Цикл вебинаров "ПК ЛИРА 10 в задачах". Тема 19. Совместная работа в ПК ЛИРА 10.6 и Revit
Современные процессы проектирования тесно связаны с взаимодействием программ между собой. ПК ЛИРА 10.6 – прекрасно вписывается в эту технологию, благодаря связкам с различными программами, одной из таких программ является Revit.
28 июля 2017
Цикл вебинаров "Механика конструкций". Тема 5. Теория и практика расчета пластин
В рамках вебинара будет изложено в кратком виде несколько лекций из университетского курса Сопротивление материалов, касающихся теории и расчета пластин на изгиб.
13 июня 2017
Все записи вебинаров
Создание сайта на Битрикс — AGRWEB