68. Пять способов моделирования шарнирного опирания плит

68. Пять способов моделирования шарнирного опирания плит
Автор: Чухловина Елизавета

Плиты с шарнирным опиранием используют при расчетах сборных каркасных зданий. При построении схем с шарнирным опиранием плит перекрытия на стены часто возникают вопросы по моделированию такого сопряжения.

Рассмотрим несколько способов решения данного вопроса на примере железобетонной конструкции. Размеры конструкции в плане 4,1х6,5 м, плита перекрытия опирается на стены. Сечение плиты – 220 мм; материал – B25. Помимо собственного веса, плита нагружена равномерно распределенной нагрузкой – 0,25 тс/м2.

Перейдем непосредственно к моделированию шарнирного опирания плиты.

  • Способ № 1 (для конечных элементов)

Необходимо сделать расшивку узлов соединения стены и плиты (делается с помощью команды «упаковать/расшить»). Должно появиться по 2 узла в каждом месте соединения - один узел принадлежит стене, другой – плите. Затем необходимо объединить перемещения в каждом месте по X, Y и Z.

  • Способ № 2 (для конечных элементов)

Здесь также идет работа с объединением перемещений, но без выполнения расшивки. Схема должна быть упакована, затем нужно выделить элементы плиты, граничащие со стеной, и общие узлы и добавить составную группу объединения перемещений. Подробнее об этом способе можно прочитать в
заметке № 59.

  • Способ № 3 (для конечных и архитектурных элементов)

Для пограничного слоя необходимо использовать пластины КЭ упругой связи — это конечные элементы под номерами 94,97. Для них в сечении нужно обнулить поворотную жесткость. Стоит обратить внимание на направление осей ортотропии в пластинах упругой связи. В направлении оси Y будет сформирован упругий стержень, который должен соединять плиту и стену, поэтому ось Y должна быть направлена перпендикулярно стене (см. рис. 1).

001.jpg

Рис. 1. Направление осей ортотропии пластинчатых элементов

  • Способ № 4 (для конечных элементов)

Использование согласования сетей для пограничного слоя элементов, примыкающего к стенам (доступно только в версии 10.12). Для того, чтобы выполнить согласование, нужно, как и в способе №1, выполнить расшивку общих узлов. При использовании функции нужно выделить ряд узлов, принадлежащих либо плите, либо стене, затем программа проанализирует пересечения и создаст согласование сетей.

Согласование сетей – очень полезный инструмент

Используется в случаях, когда некоторые части модели должны быть связаны между собой, при этом их сетки в точках контакта могут не иметь общих узлов.

В версии ЛИРА 10.12 есть возможность связать узлы одной сетки с элементами другой сетки. Между собой могут быть связаны все виды элементов – как линейные, так и нелинейные. Точность решения при этом практически идентична со случаем, когда узлы сетки массива элементов идеально совпадают.

На рисунках ниже розовые пунктирные линии отображают соединение элементов с помощью согласования сетей.

 002.jpg

Рис. 2. Согласование сетей при пересекающихся сетках

 003.jpg

Рис. 3. Согласование сетей в сетках, не имеющих общих узлов

 

  • Способ № 5 (для конечных и архитектурных элементов)

Использование коэффициентов к матрице жесткости пластины (задаются в редакторе сечения пластин). Для изгибной матрицы следует поставить маленькие ненулевые коэффициенты, что тоже будет работать подобно шарниру. Для установки шарнира необходимо ориентироваться на локальные оси в пластине, и в зависимости от их расположения уменьшать либо коэффициент Kxxxx, либо Kyyyy.

Мы рассмотрели пять способов задания шарниров в местах опирания плиты на стену, теперь сравним результаты по каждому из них. На рисунке ниже изображены результаты изгибающих моментов в плоскости XоZ (рис. 4) и перемещений узлов по оси Z (рис. 5) для каждого из пяти способов по порядку.

vy_vod_Mx_1644995939.png

Рис. 4. Результаты по изгибающим моментам Мх

vy_vod_peremeshheniya_1644995939.png

Рис. 5. Результаты по перемещениям по Z

Значения перемещений в разных способах имеют минимальную погрешность менее 10%. На мой взгляд, самым быстрым является второй способ назначения шарнирного опирания через составную группу объединения перемещений, так как он не подразумевает предварительной подготовки модели.


Вернуться к списку раздела

Базовый курс ЛИРА 10 во Владивостоке 17-21 октября
Приглашаем на первый курс ЛИРА 10 на Дальнем Востоке
05 сентября 2022
Запись докладов по сейсмостойкому строительству
Делимся материалами с III Международной научнопрактической конференции по сейсмостойкому строительству в г. Бишкек
10 августа 2022
Список Eurocodes, реализованных в ЛИРА 10
В версии 10.12 мы существенно расширили функционал по Eurocodes. Предлагаем ознакомиться с описанием выполняемых конструктивных расчетов, а также скачать полный перечень реализованных положений
02 августа 2022
Базовый курс ЛИРА 10: скидки, расписание и очный формат
В связи с большим количеством желающих, мы будем проводить базовый курс каждый месяц. Теперь мест хватит всем!
16 июня 2022
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
Нововведения связки Autodesk Revit – ЛИРА 10.12
В версии 10.12 связка стала еще удобнее для работы проектировщиков
20 мая 2022
Расчет стальных конструкций на сейсмические воздействия
Рассмотрим особенности расчета и теоретические аспекты, объясняющие те или иные пункты в нормах проектирования.
20 мая 2022
Расчёт деревянных конструкций в ЛИРА 10
Автоматический расчёт и точные результаты
26 ноября 2021
Использование новых функций ЛИРА 10.12 в инженерной практике. Часть 2
Вторая часть вебинара является продолжением обзора новых функций ЛИРА 10.12.
Темы вебинара будут интересны тем, кто сталкивается с особенными расчетами в практике, а также хочет узнать о дополнительных возможностях расчетного комплекса
05 октября 2021
Все записи вебинаров