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

48. Решение задачи устойчивости в ЛИРА 10.6

48. Решение задачи устойчивости в ЛИРА 10.6

Расчёт на устойчивость строительных сооружений является обязательным при анализе принятых конструктивных решений. Как показывает практика, потеря устойчивости конструктивной системы может произойти раньше, чем потеря ее прочности, особенно это актуально для металлических конструкций.

В ПК ЛИРА имеется возможность оценки устойчивости конструкции в предположении ее упругой работы. Основной задачей расчета на устойчивость является определение значения критического параметра потери устойчивости конструкции – image025.jpg  (физический смысл критического параметра потери устойчивости состоит в том, что если увеличить нагрузки, действующие на конструкцию в image025.jpg раз, то система потеряет устойчивость).

Реализованный в ПК ЛИРА 10.6 метод оценки устойчивости конструкции предполагает, что распределение внутренних усилий/напряжений image002.jpg0 известно из решения линейной статической задачи и все приложенные к системе внешние силы image003.jpg0  (а следовательно, и внутренние усилия/напряжения) растут пропорционально одному и тому же параметру image025.jpg. Задача устойчивости сводится к тому, что требуется определить такое значение числового параметра image025.jpg, чтобы при внешних силах ( image025.jpgimage003.jpg)  произошла потеря устойчивости.

Сила, при которой система теряет устойчивость, называется критической. Задача определения критических сил и соответствующих им форм потери устойчивости имеет следующую вариационную постановку. Найти перемещения image006.jpg0  и число image025.jpg , такие, чтобы при всех допустимых перемещениях v было справедливо равенство

a(u,v)= image025.jpg*d(u,v)

где: d(u,v)  – возможная работа усилий/напряжений при заданном их распределении image002.jpg0  .

Возможная работа d(u,v)  может учитывать не только усилия растяжения-сжатия, но и остальные компоненты напряженно-деформированного состояния (моменты, перерезывающие силы).

Обозначив D матрицу с элементами dij = d(ui,uj)  , получим из (1) задачу на собственные значения для пучка матриц

KX = image033.jpgDX,

где: 

K - матрица жесткости расчетной схемы;

X - собственные вектора (в данном случае формы потери устойчивости).

Для решения общей устойчивости применяется метод итерации подпространств (QR–метод), аналогичный методу вычисления частот и форм собственных колебаний в задачах динамики. Этот метод позволяет определить не только первую, но и высшие формы потери устойчивости и соответствующую им критическую нагрузку. В ПК ЛИРА версии 10.6 определяется до десяти форм потери устойчивости.

По желанию пользователя могут быть выполнены два варианта расчета:

  • классический расчет устойчивости по Эйлеру, когда при составлении матрицы D учитываются только продольные усилия в стержнях и мембранные усилия в оболочках;

  • расчет устойчивости с учетом изгибно-крутильных форм, когда при составлении матрицы D учитываются все усилия.

 

Расчет реализуется в упругой стадии. Значения усилий в элементах схемы уже вычислены с помощью линейного процессора. При выполнении расчета на устойчивость предполагается, что эти значения выражены через критический параметр нагрузки:

Pkp,iimage033.jpgi*pJ; Nkp,ijimage033.jpgi * Nij

где:

i – номер загружения;

j – номер элемента в схеме;

Pi – суммарная нагрузка в -том загружении;

Pkp,i – критическая нагрузка в -том загружении;

Nij – усилия в j–том элементе в -том загружении;

Nkp,ij – критические усилия в -том элементе в -том загружении;

image033.jpgi – параметр нагрузки (коэффициент запаса устойчивости).

В процессе расчета для каждого загружения определяются первые несколько форм потери устойчивости и соответствующие им коэффициенты запаса устойчивости. В ПК ЛИРА 10.6 анализ устойчивости можно выполнить для:

  • статического загружения;

  • расчетного сочетания нагрузок (без вхождения динамических загружений);

  • стадии возведения сооружения.

В результате вычисляются коэффициенты запаса устойчивости image033.jpgi , первые формы потери устойчивости  и коэффициенты свободной длины для стержневых элементов, исходя из общей устойчивости, по следующим формулам:

image026.jpg; image027.jpg,

где:

uy.ij, uz,ij – коэффициенты свободной длины j-того стержня соответственно в плоскостях X1OZ1, X1OY1 для -того загружения;

EJy,j , EJz,j – изгибные жесткости j-того стержня в плоскостях соответственно X1oZ1, X1oY1;

Nkp,ij – критическое продольное усилие сжатия в j-том стержне для i-того загружения;

image033.jpgi – коэффициент запаса устойчивости для i-того загружения;

lli – длина j- того стержня.

Теперь перейдем непосредственно к функционалу ПК ЛИРА 10.6.

На практике расчет на устойчивость в ПК ЛИРА может быть произведен как по отдельным загружениям, так и по сочетаниям загружений.

Для проведения расчёта конструкции на устойчивость, необходимо в редакторе загружений выбрать метод расчёта на устойчивость и количество учитываемых форм. В текущей версии программы можно учитывать до 10 форм (рис. 1).

image035.png

Рис. 1. Задание параметров расчёта на устойчивость.

Далее, в результатах расчёта, пользователю доступны для оценки формы потери устойчивости, коэффициент запаса, свободные длины для стержней и чувствительность.

На последнем остановимся подробнее. Параметр чувствительности – безразмерная величина, которая показывает какой вклад вносят те или иные элементы в общую потерю устойчивости конструкции по выбранной форме. В случае недостаточного коэффициента запаса устойчивости конструкции, те элементы, которые имеют наибольшее значение параметра чувствительности, подлежат усилению в первую очередь (рис. 2).

image036.png

Рис. 2. Параметр чувствительности

Если в расчетную схему были включены вспомогательные элементы для сбора нагрузок (фиктивные элементы малой жесткости), то при проверке устойчивости они могут показать очень малую величину коэффициента запаса за счет локальной потери устойчивости.

Локальная потеря устойчивости связей может исказить ожидаемые результаты расчета. Ведь конструктор может заведомо ориентироваться на то, что некоторые элементы системы выключаются из работы, что, например, имеет место при использовании гибких крестовых связей. В этом случае пользователю ПК ЛИРА 10.6 может помочь функция Игнорирования элементов при расчёте устойчивости. Функционал достаточно прост, необходимо лишь найти данную команду, выделить элементы и нажать «Добавить элементы в список».

Следует отметить, что элементы не исключаются из матрицы жесткости, а лишь пропускает формы потери устойчивости выбранных элементов.

Таким образом, ПК ЛИРА 10.6 предоставляет пользователям широкие возможности по оценке устойчивости конструкций, которые позволят решить любые поставленные задачи.

Скачать дистрибутив ПК ЛИРА 10.6

Посмотреть вебинар по расчету устойчивости

Использованная литература:

1. Дарков А. В. Строительная механика: Учеб. для строит. спец. вузов. – 8-е изд., перераб. и доп. / А. В. Дарков, Н.Н. Шапошников. – Москва: Высш. шк., 1986. – 607 с.

2. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. / Р. Галлагер. – Москва: Мир, 1984. – 428 с.



Следите за нашими новостями в социальных сетях


Возврат к списку


Комментарии

Учебный курс ПК ЛИРА

Подписка

Вы хотите первыми узнавать о выходе новых версий, проводимых мероприятиях и акциях компании? Подписывайтесь!

Подписаться
Компания «ЛИРА софт» приглашает всех желающих принять участие в конкурсе «Мастер-Renga» 2017-2018
Renga Software проводит прием заявок на участие в III конкурсе «Мастер-Renga» на создание лучших архитектурно-строительныx проектов, реализованных в BIM-системах Renga Architecture и Renga Structure.
29 ноября 2017
II Евразийский форум по сейсмической безопасности сооружений и городов «SEISMO Euro-Asian Forum»

Уважаемые коллеги!

Приглашаем вас принять участие во II Евразийском форуме по сейсмической безопасности сооружений и городов «SEISMO Euro-Asian Forum»
15 ноября 2017
Доклад на тему: "Современные методы моделирования и расчёта зданий и сооружений на сейсмические воздействия в ПК ЛИРА 10.6."
«ЛИРА софт» представит доклад «Современные методы моделирования и расчёта зданий и сооружений на сейсмические воздействия в ПК ЛИРА 10.6.»
14 ноября 2017
Эффективная интеграция Autodesk Revit и ПК ЛИРА 10.6 при выполнении расчетов строительных конструкций

Компания «ЛИРА софт» совместно с компанией CSD приглашают вас на вебинар «Эффективная интеграция Autodesk Revit и ПК ЛИРА 10.6 при выполнении расчетов строительных конструкций».

13 ноября 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
Эффективная интеграция Revit и ПК ЛИРА 10.6
Вебинар будет интересен конструкторам, расчётчикам, проектировщикам, BIM-менеджерам, руководителям конструкторских групп.
01 декабря 2017
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.
26 октября 2017
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
Все записи вебинаров
Создание сайта на Битрикс — AGRWEB