46. Моделирование сложных видов нагрузок в ПК ЛИРА 10.6

46. Моделирование сложных видов нагрузок в ПК ЛИРА 10.6
Автор: Канев Данил
Когда речь идет о равномерно распределенных нагрузках вопросов по их заданию обычно не возникает, они описаны достаточно явно. А как быть в тех случаях, когда нагрузка описана неявно, задается на криволинейные поверхности или же сама является неравномерной? В таких случаях сложности по моделированию нагрузок возникнут практически у каждого расчётчика. В ПК ЛИРА версии 10.6 появились сразу 2 функции, направленные на упрощение моделирования нагрузок в особенности сложных. Рассмотрим подробнее эти функции и тонкости работы с ними.

1.   Нагрузки непривязанные к сетке

Данную нагрузку также иногда называют нагрузкой-штампом.

Нагрузка непривязанная к сетке нагрузка позволила значительно упростить работу по заданию сложных нагрузок, таких как, снеговые мешки, нагрузка от снега на прогоны, ветровая нагрузка и т.д. Достигается это благодаря заложенному алгоритму определения грузовых площадей.

Теперь разберем подробнее реализацию данной нагрузки.

Для задания нагрузки непривязанной к сетке необходимо выбрать Произвольную нагрузку на поверхность (рис. 1).

image001.png

Рис. 1. Выбор произвольной нагрузки на поверхность

Произвольная нагрузка на поверхность имеет ряд особенностей:

1.      Нагрузка является неким подобием элементов, ее можно выделять, копировать, переносить и т.д. В команде выбора существует специальный режим для выбора этой нагрузки (рис. 2), он распространяется только на непривязанную сетку к нагрузке.

image002.png

Рис. 2. Фильтр выбора нагрузки


2.      Для этой нагрузки возможны три варианта приложения (рис. 3):

  • на узлы;

  • на стержни;

  • на пластины.

image003.png
Рис. 3. Выбор метода приложения нагрузки



3.      Произвольная нагрузка может быть задана как на конечные элементы, так и на архитектурные.

4.      Нагрузка может быть как равномерно распределенной, так и нерегулярной, абсолютно любой конфигурации. В этом случаем каждой вершине нагрузки задается своя величина нагрузки (рис. 4).

image004.png

Рис.4. Неравномерное распределение нагрузки


5.      Как упоминалось выше, нагрузка непривязанная к сетке является неким подобием архитектурных элементов. Она подобным образом триангулируется (приводится к узлам/стержням/элементам с учетом грузовых площадей) только после запуска на расчёт, при этом в исходных данных нагрузка всегда сохраняется в исходном виде.

6.      Часто встречается ошибка, связанная с тем, что нагрузка частично попадает на отверстия, либо выходит за контур конструкции и т.д., при этом выдается следующее сообщение следующего содержания: «Преобразования нагрузки 'Произвольная нагрузка на поверхность’ в загружении 2 выполнено с ошибкой 54.33%». Пугаться этого не стоит. Следует лишь проверить два возможных варианта: либо нагрузка попадает на отверстие, тогда делать ничего не нужно, либо допущены ошибки в задании контура нагрузки, тогда следует исправить контур, контур нагрузки обязательно должен быть в плоскости элементов, на которые моделируется передача нагрузки.

2.   Нагрузки по функции

Если про первый тип нагрузки достаточно известен и применяем пользователями, то про второй тип нагрузки и о том, как ей пользоваться знают лишь единицы пользователей. Поэтому разберем ее подробнее. Нагрузка по функции позволяет задавать нагрузки на конструкции с применением элементов программирования.

Хорошим примером применения данного типа нагрузки может послужить задание неравномерной снеговой нагрузки на круговое покрытие по схеме Г.13 Здания с купольными круговыми и близкими к ним по очертанию покрытиями, СП 20.13330.

image005.png
Рис. 5. Задание снеговой нагрузки на круговую поверхность.



В качестве примера рассмотрим круговое покрытие диаметром 50 м, с высотой f=6 м (рис. 6), такое покрытие можно встретить, например, в конструкциях резервуаров. Вес снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной поверхности sg = 2,4 кПа

image006.png
Рис. 6. КЭ модель кругового покрытия



Т.к. f имеет достаточно малые значения по сравнению с d, условие a r 30 ° выполняется всегда.

Тогда Вариант 1 представляет собой равномерную нагрузку с m1 = 1.

Интереснее дело обстоит с Вариантами 2 и 3.

Выражения для коэффициентов m примут следующий вид:

Вариант 2.

m2 = Сr1 (z/r1) 2 sin(b ), где Сr1 = 2,55-exp(0,8-14 f/d)

Вариант 3.

m2 = (2 f/d sin(3 a ) sin(b ))1/3.

В этом случае напрашивается задание нагрузки по функции, данная нагрузка реализована в ПК ЛИРА 10.6 (рис. 7).

image007.png

Рис. 7. Расположение нагрузки по функции на группу

После вызова данной команды появляется окно для ввода функции и прочих настроек прикладываемой нагрузки (рис. 8).

image008.png

Рис. 8. Окно ввода функции

В данное окно необходимо ввести функцию, при чем, функция задается как зависимость f=F(x,y,z). В этом окне можно писать программу используя синтаксис языка C#. В нашем случае для Варианта 2 функция запись примет вид:

f=0;

double ce = 0.85;

double so = 0.24;

double d = 50;

double FF = 6;

double hyp = sqrt(x*x + y*y);

double sin = x / hyp;

double Cr = 2.55 - exp(0.8 - 14 * FF/d);

f =0.7*ce*so*Cr*(gip / (d / 2))*(hyp / (d / 2))*sin;

Вариант 3:

double ce = 0.85;

double so = 0.24;

double d = 50;

double FF = 6;

double hyp = sqrt(x*x + y*y);

double zz=37-z;

double sinb = x/ hyp; 

double sina = zz/sqrt(hyp * hyp +zz*zz);

double sin3a = 3*sina-4*sina*sina*sina;

f =0.7*ce*so*pow(2*FF/d*sin3a*sinb,0.3333);

if (f < 1e-6)

return 0;

Примечание:

Конструкция смоделирована таким образом, что центр купола находится в точке с координатами (0, 0, 37). По этой причине для координаты z вводится дополнительная переменная «zz». Если бы координаты x и y центра кровли были смещены относительно 0, то это пришлось бы учитывать дополнительно.

Приводить более подробные выкладки в рамках данной заметки мы не будем, если у кого-то возникнут вопросы, можете задать их в комментариях к заметке.

Далее необходимо вставить записанные программы в окно задание функции, выделить элементы и нажать кнопку Назначить. Результаты работы приведенных функций представлены на рисунках 9 и 10.

image009.png

Рис. 9. Вариант 2 снеговой нагрузки

image010.png

Рис. 10. Вариант 3 снеговой нагрузки

Итак, сегодня мы познакомились с 2-мя полезными функциями ПК ЛИРА 10.6, которые позволят моделировать сложные типы нагрузок и успешно решать сложнейшие задачи.

Инновации и сотрудничество: ЛИРА софт на международном семинаре в Satbayev University (г. Алматы, Казахстан)
ЛИРА софт приняла участие в знаковом событии - международном форуме, посвященный устойчивости зданий к сейсмическим угрозам в Satbayev University.
05 марта 2024
BIM-Факультет АСКОН ЛИРА 10: Конструкторские расчёты модели из Renga
Приглашаем принять участие в обучающем онлайн-проекте - BIM-факультет АСКОН. ЛИРА софт выступила одним из спикеров и партнеров проекта.
05 марта 2024
ЛИРА софт на Russian BIM Days: Навигатор по устойчивым конструкциям
Присоединяйтесь к ЛИРА софт на серии вебинаров Russian BIM Days, организованных ИЕСОФТ совместно с Академией Осознанного Проектирования.
22 февраля 2024
ЛИРА софт на BuildingSkinRussia 2024: Практики моделирования фасадных систем
Алексей Колесников, технический директор ЛИРА софт, выступит 29 февраля в 13:30 на площадке Amber Plaza в рамках конференции «IT в архитектуре и строительстве. Вызовы 2024».
20 февраля 2024
Все новости
Информационное моделирование и проектирование многоэтажного жилого здания с использованием российского программного обеспечения
Выполнено формирование информационной модели многоэтажного
жилого здания в BIM-системе Renga. Проведен экспорт модели и расчет конструктивной
системы здания в ПК Лира 10.12. Представлены результаты моделирования и
проектирования.
12 февраля 2024
Реализация модели контактного слоя при расчете адгезионного соединения с использованием метода конечных элементов
В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.
06 июня 2019
Оценка точности нелинейного статического метода анализа сейсмостойкости сооружений
В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.
06 февраля 2018
Напряженно-деформированное состояние коррозионно - поврежденных железобетонных элементов при динамическом нагружении
С помощью современного программно-вычислительного комплекса  ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния  не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано   влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.
25 января 2018
Все публикации
BIM-Практикум 2023. ЧАСТЬ 12 «BIM-МОДЕЛИ КМ И КМД: РАСЧЕТ И АНАЛИЗ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ»
Покажем взаимодействие между ПК ЛИРА 10.12 при передаче данных в ПК Renga.
20 сентября 2023
Особенности работы в ПК ЛИРА 10.12 и ModelStudio CS при проектировании зданий промышленно-гражданского строительства
Участники вебинара узнают, как обмениваться данными и экономить время на создании расчетных моделей в ПК ЛИРА 10.12, используя уже существующие модели из ModelStudio CS.
04 сентября 2023
Разбор применения различных типов нагрузок в статических задачах
На вебинаре вы научитесь где и как правильно использовать тот или иной способ задания нагрузки. Будут рассмотрены полезные типы нагрузок, которые, возможно, вами никогда не использовались.
12 июля 2023
Разбор примеров из практики по расчету на сейсмические воздействия
Рассмотрим реальные примеры уже построенных или проектируемых объектов
22 марта 2023
Все записи вебинаров