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

47. Расчёт канатов вантового остекления в ПК ЛИРА 10.6

47. Расчёт канатов вантового остекления в ПК ЛИРА 10.6
Автор: Амирханов Мурат

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 пример из заметки

Следите за нашими новостями в социальных сетях:


Вернуться к списку раздела


auth
Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь

Мастер-класс по нововведениям ЛИРА 10.12
3 часа тест-драйва новых возможностей: расчет деревянных конструкций, эквивалентные сечения, грунт, нелинейный расчет, расчет трехветвевых сечений
20 августа 2021
Курс "Анализ и экспертиза модели в расчетных комплексах"
Вам знакома ситуация, когда сдаешь расчет в экспертизу, а его возвращают обратно из-за найденных ошибок? Приходится вносить изменения и корректировать проектную документацию. И в такой ситуации страдают все участники процесса
12 августа 2021
Вышел новый релиз ЛИРА 10.12 R2.1
Вышел релиз R2.1 для версии ЛИРА 10.12. Исправлены ошибки и внесены следующие изменения:
06 августа 2021 15:22:00
Предзапись на бесплатный мастер-класс ЛИРА 10.12
На мастер классе вы познакомитесь с новым разделом расчета деревянных конструкций.
21 июля 2021
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
Использование новых функций ЛИРА 10.12 в инженерной практике
На вебинаре вы познакомитесь с новыми функциями программы на основе демонстрационных моделей, приближенных к реальным конструкциям. По каждому новому инструменту будет показан алгоритм его применения с учетом особенностей работы элементов конструкции.
25 августа 2021
Расчёт стальных конструкций сквозного и переменного сечений в ЛИРА 10
В России наблюдается значительный рост цен на сталь и, как следствие, у заказчиков возникает желание сэкономить на строительстве зданий. Экономия средств без ущерба качеству действительно возможна. Чтобы снизить металлоёмкость здания, достаточно заменить конструкции постоянного сечения на конструкции сквозного или переменного сечения.
10 августа 2021
ЛИРА 10. Экспорт из AutoCAD
Как сократить время на передачу модели?
21 декабря 2020 10:59:00
Все записи вебинаров