Статьи на темы:

SCAD (34) SCAD 21 (10) Расчет фундаментной плиты (8) Эксперимент (8) Бестолковщина (7) Лира (6) Расчет дымовой трубы (5) Косяки (4) Расчет металлического каркаса (4) расчет железобетонного здания (4) Резервуар (3) ЭСПРИ (3) NormCAD (2) Монтаж (2) Расчет крановых эстакад (2) Расчет свайного фундамента (2) Склад (2) ФОК (2) продавливание (2) 12-ти метровый прогон (1) АБК (1) Автовесы (1) Автомойка (1) Автоприем (1) Армирование плит (1) Винтовые сваи (1) Галерея (1) ЖД прием (1) Запрос (1) Клейн (1) Колхоз (1) Конструкции в грунте. (1) Конструкция подмостей (1) Котлован (1) Металлическая площадка (1) Моделирование стен из штучных материалов (1) Монолитное здание (1) Монорельс (1) Норийные вышки (1) Подпорная стена с контрфорсами (1) Рама переменного сечения (1) Расчет подкрановой балки (1) Расчёт устойчивости многослойного склона (1) Ригель переменного сечения (1) Трап (1) Установка старых устройств под Windows 8 (1) Фундамент (1) Шарнирная рама. (1) Шпаргалка (1) Эстакада (1) грунт (1) момент затяжки высокопрочных болтов (1) мостовые краны (1) подвесной кран. (1) программа фундаменты (1) прутковый прогон (1) сейсмика (1) экспертиза железобетона. (1)

Приложение ветровой и снеговой нагрузок в SCAD (эксперимент)

Для расчета конструкций и сооружений в SCAD не редко приходится учитывать ветровую иногда и снеговую нагрузки и каждый раз, в зависимости от случая,  задаешься вопросом - как именно лучше и правильнее приложить!?

Допустим у нас каркас с определенным шагом колонн. Мы можем собрать ветровую (или снеговую) нагрузку и приложить к колонне (к ригелю). Но а если нам необходимо рассчитать фахверк (прогон), горизонтальный или вертикальный? А если вычислить грузовую площадь приходящуюся на колонну (фахверк, прогон, ригель) не просто?
За свою практику я встречал три случая:
  • вычисляем в ручную и задаем на колонну или фахверк;
  • используем пластины для передачи усилий на элементы каркаса, причем и те и другие имеют общие узлы;
  • то же, что и во втором случае, только узлы не общие. передача производится может различными способами: через стержневые элементы, через жесткие вставки и через объединение узлов.
Прежде чем приступить к эксперименту, нужно определится с тем, что берем за эталон. Так как до появления компьютеров пользовались пользовались методикой, описанной в первом пункте, ее и примем.
Общие для всех - ветровая нагрузка 35 кг/м²
Схема подопытного каркаса для каждого способа

Способ первый - задаем ветровую нагрузку на колонну собранную в ручную.
Разобьем первый способ на 2 варианта: 
  • приложим к колонне, грузовая площадь  - 4 м². На среднею стойку 140 кг/м.п., на крайние 70 кг/м.п.
  • приложим к фахверку, грузовые площади 0,95 м и 1,95 м, на нижний и верхний фахверк 33,3 кг/м.п., на средний 68,3 кг/м.п.
Эпюра моментов (слева направо нагрузка на колонну и нагрузка на фахверк)
Эпюра поперечной силы (слева направо нагрузка на колонну и нагрузка на фахверк)
По результатам расчета (эпюрам) можно сделать вывод, что результат идентичный. На колонну пришла одна и та же ветровая нагрузка (разница менее 3%).

Второй способ - задаем нагрузку на пластины, имеющие общие узлы с каркасом.
Разбиваем пластины и элементы каркаса на отрезки примерно по 0,5 м, и задаем нагрузку в 35 кг/м². Жесткость пластины - сталь толщиной 0,8 мм


Эпюры моментов и поперечной силы

У этого способа явный недостаток - мы, без специальных мероприятий, не можем анализировать работу фахверка, так как общие узлы пластины имеются и с узлами колонны, стало быть часть нагрузки идет на колонну минуя фахверк. Я менял жесткость с 8 мм до одного метра и в итоге получил получил едва заметную разницу. 

Третий способ - задаем нагрузку на пластины, не имеющие общих узлов с каркасом.
Пластины те же, что и в предыдущем способе, относим их на определенное расстояние (для меня это 0,5 метра) и соединяем с узлами каркаса. Я буду соединять как и следует исключительно с узлами фахверка.
Первый вариант - объединение перемещений. Объединяем перемещения вдоль той оси, вдоль которой направлена ветровая нагрузка. Изюминка в том, что нельзя сделать это разом, необходимо выделять каждую пару и применять именно к ней.

Эпюры моментов и поперечной силы
Второй вариант -  АЖТ. Выбираем два узла и устанавливаем в низ АЖТ с жесткой связью вдоль действия ветровой нагрузки. Этот  вариант проще предыдущего, так как можно АЖТ копировать.

Эпюры моментов и поперечной силы
Третий вариант - элементы. Жесткость не должна иметь значения, но мы их сделаем круглыми и жесткими. 
Эпюры моментов и поперечной силы
У этого способа есть и преимущества и недостатки. Преимущество перед вторым в том, что можно анализировать работу фахверка, если это необходимо. Недостаток - сложнее моделировать, задавать отдельно объединение (АЖТ, элементы) для каждой пары узлов. 
Выводы:
Чтобы не быть голословным результаты в таблице. Рассматривалась во всех случаях колонна в осях "Г"/"1"


M (внизу/вверху)
Q (внизу/вверху)
эталон (ветер на колонны)
1,17/-0,31
-0,66/0,15
ветер на фахверк
1,14/-0,34
-0,66/0,15
ветер на пластины с общими узлами
1,20/-0,36
-0,60/0,13
ветер на пластины через объединение узлов
1,18/-0,35
-0,67/0,14
ветер на пластины через АЖТ
1,18/-0,35
-0,67/0,14
ветер на пластины через элементы
1,18/-0,45
-0,68/0,11

Получается, что для передачи все способы хороши и выбор способа будет определять сложность схемы, количеством свободного времени и привычкой. Для простой схемы - первый способ (можно второй, если уж совсем не хочется считать грузовые площади), для сложной - третий. Если выбирать из вариантов третьего способа, я, наверное, за объединение узлов. Надо понимать, что второй и третий способ нельзя использовать при расчете схемы на устойчивость (второй способ в добавок может повлиять на анализ колонн и фахверка), но можно обойти эту проблему, передав нагрузку через "нагрузку на фрагмент схемы". 
Уверен, что то, что справедливо для ветра, будет справедливо и для снеговой нагрузки. Кто при сборе снеговой нагрузки учитывает угол ската? Третий способ передачи нагрузки позволит и об этом забыть.

И еще, раз и навсегда выяснить, есть ли необходимость менять направление местных осей прогона, если необходимость в жестких вставках, повлияет ли это на конечный результат?
Испытуемые:
1 - прогон как есть, без поворота местных осей и жестких вставок
2 - прогон с поворотом местных осей
3 - и с поворотом местных осей и с жесткими вставками
Прогоны шарнирно примыкают к ферме.
За эталон возьмем прогон с той же нагрузкой, но посчитанный в "Кристалле"
Что думает про прогоны SCAD:

Неожиданно?
Передаем сочетание усилий в "кристалл" и в "сопротивлении сечения" задаем соответствующие характеристики:



Теперь самое интересное, попрано что думает о прогоне SCAD и что думает о прогоне "Кристалл"


Результаты SCAD очень сильно отличаются от "Кристалла" ("Кристалл" явно лучшего мнения о 10 швеллере). Невооруженным глазом видно, что при изменении угла и геометрического положения прогона, что-то изменяется. Причем SCAD учитывает без учета пластики, а "Кристалл" с учетом. Вообщем - не сильно то сравнивать можно, они вроде одно дело делают, да только и пути и результаты слишком разные. Повторяется история со SCAD и "КРОСС". Кончено, когда мы считаем прогоны в SCAD, часть не нужных нам усилий (таких как сжимающая или растягивающая сила) участвуют в расчете, но не они являются критическими. Момент из плоскости. Им можно пренебречь, когда мы используем тяжи или крепим профлист в каждой гофре, создавая жесткий диск и тем самым закрепляя из плоскости. Можно сказать это "Кристаллу", поставив вместо значений нули при проверки сечения. В SCAD этого не сделать. Поэтому, если нет необходимости учитывать работу прогона в составе каркаса в качестве связи ли распорки, то лучше их (прогоны) исключить из схема вовсе.





Комментариев нет:

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Счетчик PR-CY.Rank