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.

Мы обновили релиз ПК ЛИРА 10 R2.2.
Мы обновили релиз ПК ЛИРА 10 R2.2.
10 июля 2024
Акция: приобретай ЛИРА 10 в июне по старой цене и получи обновление бесплатно
Мы активно заняты подготовкой к выпуску новой версии ЛИРА 10. Долгожданное обновление выйдет совсем скоро! А пока расскажем о некоторых нововведениях, которые ускорят и облегчат работу с программой. Следите за нашими новостями, чтобы не пропустить подробный обзор всех новинок 2024 года!
19 июня 2024
Новый релиз программного комплекса ЛИРА 10 R2.2
Вышел новый релиз программного комплекса ЛИРА10 R2.2 от 31 мая 2024 года.
07 июня 2024
Запись лекции А. Колесникова на BIM-факультет АСКОН
ЛИРА софт приняла участие в обучающем онлайн-проекте АСКОН BIM-факультет, который проходил с 11 марта по 16 апреля.
06 июня 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