Система автоматизированного проектирования и расчета
+7 (495) 180-47-59

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.

Следите за нашими новостями в социальных сетях:

Возврат к списку


auth
Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь

Опыт использования ЛИРА 10 на примере ООО «УралТЭП»
На вебинаре 22 сентября специалисты «УралТЭП» поделятся опытом применения ЛИРА 10 на примере двух объектов энергетики
16 сентября 2020
Вебинар для преподавателей ВУЗов. Применение ЛИРА 10 в учебном процессе.
Приглашаем научно-педагогических работников на бесплатный вебинар по эффективному использованию ЛИРА 10 в ВУЗах
09 сентября 2020
«ЛИРА софт» и Renga Software приглашают на семинар «BIM-технология для проектировщиков, сметчиков и руководителей»
2-4 сентября в Санкт-Петербурге на площадке «ЭКСПОФОРУМ» состоится серия мероприятий под единым названием «День проектировщика», на которых будут обсуждаться вопросы применения современных материалов и новых технологий при проектировании зданий и сооружений, а также формирования комфортной городской среды. На экспертной площадке соберутся представители строительной, архитектурной и проектной индустрии для обсуждения перспектив взаимодействия и решения существующих проблем.
28 августа 2020
Расчет здания на упругом основании. Решение практических задач.
На вебинаре вы увидите живую демонстрацию работы модуля Грунт и модуля Физическая нелинейность, в том числе и на примере схемы реального здания.
17 августа 2020
Все новости
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
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
Все публикации
Опыт использования ЛИРА 10 на примере ООО «УралТЭП»
На вебинаре 22 сентября специалисты «УралТЭП» поделятся опытом применения ЛИРА 10 на примере двух объектов энергетики
16 сентября 2020
Вебинар для преподавателей ВУЗов. Применение ЛИРА 10 в учебном процессе.
Приглашаем научно-педагогических работников на бесплатный вебинар по эффективному использованию ЛИРА 10 в ВУЗах
09 сентября 2020
Расчет здания на упругом основании. Решение практических задач.
На вебинаре вы увидите живую демонстрацию работы модуля Грунт и модуля Физическая нелинейность, в том числе и на примере схемы реального здания.
14 августа 2020
Все записи вебинаров