83. Модуль Монтаж. Расчет стержневой конструкции. Верификационный тест.
В рамках данной статьи рассмотрим модуль «Монтаж» и выполним сравнение двух методов расчета стержневой конструкции: классического (линейного расчета) и с учетом поэтапного возведения конструкций (система «Монтаж»).
Система «Монтаж»
Применение модуля «Монтаж» в ПК ЛИРА 10 предназначено для компьютерного моделирования процесса возведения и демонтажа зданий и сооружений. Модуль позволяет учитывать последовательность этапов строительства, изменение нагрузок и набор прочности конструкций в процессе сборки.
Основные возможности:
Моделирование этапов строительства;
Моделирование демонтажа;
Учет набора прочности и жесткости;
Взаимодействие с другими модулями;
Учет временных нагрузок;
Возможность сочетания по РСН и РСУ;
Учет линейных динамических загружений (пульсационное и сейсмическое воздействие);
Проверка и подбор конструирования по результатам расчета.
Расчет стержневой конструкции. Верификационный тест
Цель:
Определение напряженно-деформированного состояния конструкции с учетом генетической нелинейности (модуль «Монтаж») и сравнение результатов с решением в классической постановке [1].
Геометрия:
Рисунок 1. а) Классическая постановка; б) С учетом 4-х стадий монтажа.
Формулировка задачи:
Стойка, жестко защемленная с двух сторон, состоит из 4 секций, которые поочередно монтируются и нагружаются сосредоточенными продольными силами F. Определить внутренние продольные усилия N в секциях стойки на каждом этапе монтажа.
Исходные данные:
EI = 313.32 Н·м2 – жесткость на изгиб
EA = 1000 Н – жесткость на растяжение-сжатие
L = 1 м – длина секции
F = 50 Н – значение сосредоточенной нагрузки
Конечно-элементная модель:
Расчетная схема – плоская рама; 4 стержневых элемента типа КЭ 10 для обоих вариантов. Обеспечение граничных условий достигается за счет наложения связей по направлениям X, Z и UY в узлах 1 и 5. Количество узлов в расчетной схеме равно 5 для обоих вариантов. Решение задачи для варианта а выполнено в классической постановке, в то время как для варианта б оно выполнено с учетом 4-х стадий монтажа (см. рисунок 1).
Рисунок 2. Значение внутренних усилий N для варианта а (Н)
Рисунок 3. Значение внутренних усилий N для варианта б (Н)
Аналитический метод решения в классической постановке:
Рисунок 4. Аналитическое решение в классической постановке (Н).
Отбросим мысленно любое из закреплений, например, верхнее, и введем в этом сечении неизвестную силу X=R1. Рассмотрим действие сил F и X раздельно, запишем на основании принципа независимости действия сил условие деформации стержня [3]:
Усилия по сечениям (см. рисунок 5):
Расчет с учетом поэтапного возведения конструкций и принцип работы системы «Монтаж»
Результат расчёта с учётом модуля «Монтаж» — это сумма усилий от всех этапов возведения, с учётом нагрузок, действующих на каждом этапе [2].
Схема N1:
Проекция на ось Y усилия составляют -50 Н.
Схема N2:
Проекция на ось Y усилия составляют -50 Н.
Схема N3:
Проекция на ось Y усилия составляют -50 Н.
Схема N4:
Проекция на ось Y усилия составляют 0 Н.
Суммируем усилия на каждом этапе (см. рисунок 4).
Усилия по сечениям:
Рисунок 5. Модуль «Монтаж» (Н)
Учет стадийности возведения элементов конструкции значительно влияет на усилия, полученные в результате расчета.
Сравнение решений:
Таблица 1. Сравнение результатов
Результаты расчета в ПК ЛИРА 10 полностью совпадают с аналитическим решением.
Вывод:
Таким образом Модуль «Монтаж» помогает определить усилия в элементах конструкции, возникающие на различных стадиях монтажа, и проводить более точные расчеты, что особенно важно для высотных зданий и сложных конструкций.
Список литературы:
Программный комплекс ЛИРА 10. Верификационный отчет. Том.2. Верификационные тесты. Пункт 11.2.
А.В. Перельмутер, О.В. Кабанцев. Анализ конструкций с изменяющейся расчетной схемой, М.: Изд-во СКАДСОФТ, 2015, стр. 44.
Г.С. Варданян, В.И. Андреев, Н.М. Атаров, А.А. Горшков. Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности. М.: Изд-во АСВ, 1995, стр. 52.
Как вам материал?
Задать вопрос или обсудить заметку можно на нашем форуме
Перейти на форум 
