Лабораторная работа по архитектуре и строительству для ТГУ (Вариант 8)

Цель работы: Освоить методику определения и проверки несущей способности элементов балочных систем. Задачи: 1) Научиться задавать расчетную схему ломаного бруса в SCAD; 2) Получить значения перемещений в узлах от заданной нагрузки; 3) Получить эпюры поперечных сил, продольных сил и изгибающих моментов. 4) Подобрать значение предельной нагрузки из условия равенства коэффициента использования по несущей способности единице. 5) Выполнить ручную проверку элемента с максимальным коэффициентом использования (меньше 1,0) по несущей способности и по гибкости. Исходные данные Выполнение работы. 1. Запускаю программу SCAD. 2. Нажимаю на кнопку «Создать новый файл» 3. Выбираю тип схемы 2 «Плоская рама», заполняю графы «Наименование», «Организация» и «Объект». Нажимаю на кнопку «Единицы измерения» входных данных. Сохраняю файл. 5.Перехожу в режим «Расчетная схема» (Исходные данные\Расчетная схема) 6. Перехожу на вкладку «Узлы и Элементы/Узлы» 7. Нажимаю на кнопку «Ввод узлов» После введения координат узла нажимаю на кнопку «Добавить». 8. Во вкладке «Узлы и Элементы/Элементы» нажимаю на кнопку «Добавление стержней». Добавляю стержни с помощью курсора мыши. 9. Перехожу на вкладку «Назначения» и жму на кнопку «Назначения жесткостей стержням». 10. В появившемся окне в графе способ задания выбираю пункт «Профили металлопроката». 11. Перехожу в появившуюся вкладку «Профили металлопроката». 12. Назначаю сечение стержней – Швеллер 16П. 13. Нажимаю на кнопку «ОК», выделяю все стержни расчетной схемы и нажимаю на кнопку «ОК» в верхней панели. 14. Во вкладке «Назначения» нажимаю на кнопку «Установка связей в узлах». – для связей по двум направлениям нажимаем на кнопки «X» и «Z»; – для связей по горизонтальному направлению «X»; – для связей по вертикальному направлению «Z»; – для заделок нажимаем кнопку «Установить все»; – для горизонтальных ползунов нажимаем «Z» и «Uy», для вертикальных – «X» и «Uy». 15. Нажимаю кнопку «ОК» и указателем мыши выделяю тот узел, где необходимо установить связь. Рисунок 1 — Размещение связей в узлах 16. Перехожу во вкладку «Загружения». Нажимаю на вкладку «Узловые нагрузки». В появившемся окне ввожу узловые нагрузки. Нажимаю кнопку «ОК» и указателем мыши выделяю те узлы, где необходимо задать нагрузку. 17. Нажимаю на вкладку «Нагрузки на стержни». В появившемся окне ввожу значение нагрузки. 18. Нажимаю кнопку «ОК» и указателем мыши выделяю те стержни, где необходимо задать нагрузку. 19. Нажимаю «Сохранить/добавить загружение». Рисунок 2 — Расчётная схема ломаного бруса 20. Перехожу на вкладку «Управление» и нажимаю на кнопку «Выйти в экран управления проектом». 21. Нажимаю Расчет\Линейный и соглашаюсь сохранить проект. 22. Перехожу в режим графического анализа. 23. Захожу во вкладку «Деформации» и нажимаю на кнопку «Совместное отображение исходной и деформированной схемы» Рисунок 3 — Схема деформирования ломаного бруса 24. Во вкладке «Деформации» нажимаю на кнопку «Вывод значений перемещений в узлах» сначала в качестве вида перемещений выбираю ось «Z», а потом «X». Рисунок 4 — Значения перемещений узлов по оси Z от заданной нагрузки Рисунок 5 — Значения перемещений узлов по оси X от заданной нагрузки 25. Перехожу во вкладку «Эпюры усилий» нажимаю на кнопку «Эпюры усилий». В поле выбора вида усилия выбираю продольное усилие «N», поперечное усилие «Q» и изгибающий момент «M». В фильтре отображений нажимаю на кнопку «Отображение изополей/изолиний». Рисунок 5 — Эпюра продольных сил N, кН, от заданной нагрузкИ Рисунок 6 — Эпюра изгибающих моментов M, кН∙м, от заданной нагрузки Рисунок 7 — Эпюра поперечных сил Q, кН, от заданной нагрузки 26. Перехожу на вкладку «Управление» и нажимаю на кнопку «Выйти в экран управления проектом». Перехожу в раздел «Специальные исходные данные». Во вкладке «Расчетные сочетания усилий» меняю значение коэффициента на значение 1,0. Жму Расчет\Линейный и соглашаюсь сохранить проект. Захожу в Графический анализ, далее во вкладку Постпроцессоры, далее Назначение групп конструктивных элементов. Выбираю все элементы. Ввожу марку стали, предельную гибкость, коэффициент расчетной длинны, нажимаю добавить Далее нажимаю расчет. Захожу в состав групп конструктивных элементов, выбираю диаграмму факторов. Рисунок 8 — Диаграмма факторов 31.Так как коэффициенты по прочности при действии изгибающего момента, по прочности при действии продольной силы, по устойчивости плоской формы изгиба и т.д. больше нуля, принимаем коэффициент изменения нагрузки равным 2,84036. 1/КИ = 1/2,84036=0,352068047 коэффициент комбинации. Рисунок 9 — Окно формирования загружения из группы нагрузок Выхожу в экран управления. Выбираю расчетную схему, далее нажимаю загружения, далее добавить группу нагрузок, далее сборка загружений из групп нагрузок. В формировании загружения из групп принимаем коэффициент загружения групп равный КИ, сохраняю загружение. Нажимаю линейный расчет и получаю новую диаграмму факторов. Рисунок 10 — Диаграмма факторов с коэффициентами использования по несущей равными 1,0 34.Перехожу во вкладку «Эпюры усилий» нажимаю на кнопку «Эпюры усилий». В поле выбора вида усилия выбираю продольное усилие «N», изгибающий момент «M». В фильтре отображений нажимаю на кнопку «Отображение изополей/изолиний». Рисунок 11 — Эпюра продольных сил N, кН, от подобранной нагрузки Рисунок 12 — Эпюра изгибающих моментов M, кН∙м, от подобранной нагрузки Рисунок 13 — Эпюра поперечных сил Q, кН, от подобранной нагрузки Проверка несущей способности Расчет изгибаемых элементов Исходные данные: Максимальный коэффициент использования в конечном элементе №3. Рисунок 14 — Эпюра усилий в выбранном конечном элементе Изгибающий момент Мх=10,44 кН*м. Продольное усилие N=9 кН. (вид металла – Фасонный прокат, Сталь С245) -Предел текучести стали Ryn=245 МПа -Временное сопротивление стали разрыву Run=370 МПа -Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по пределу текучести Ry=240 МПа -Расчетное сопротивление растяжению, сжатию, изгибу по временному сопротивлению Ru=330 МПа Коэффициент условия работы c=1 Основные характеристики сечений: Швеллер 16П; А=18,1 см2, Wу=93,8 cм3. Проверка изгибающего момента: M_y/(W_y∙γ_c∙R_y )=1044/(93,8∙1∙24)=0,464<1 - условие выполнено. Проверка прочности при совместном действии продольной силы: N/(A_n∙γ_c∙R_y )+M_y/(W_y∙γ_c∙R_y )=9/(18,1∙1∙24)+1044/(93,8∙1∙24)=0,485<1 - условие выполнено. Проверка по предельной гибкости: В плоскости XOZ: λ=l_ef/i_y =300/6,44=46,58; λ/[λ] =46,58/120=0,388. В плоскости XOY: λ=l_ef/i_z =300/2=150,0; λ/[λ] =150/120=1,25. Вывод: Освоена методика определения предельной (разрушающей) нагрузки и проверка несущей способности элементов балочных систем посредством программного комплекса SCAD и ручным способом. Результат проверки в программном комплексе SCAD соответствует результатам ручного расчёта. Цель работы: освоить методику определения перемещений и усилий в элементах ферм. Задачи: 1) научиться задавать расчётную схему в SCAD, 2) получить значения перемещений в узлах от собранной нагрузки (постоянные – собственный вес конструкции и вес кровли, и снеговая), 3) получить эпюру продольных сил, 4) выполнить проверку несущей способности и подбор сечений элементов (стальные и ж/б конструкции). Исходные данные Описание проделанной работы: •Я запустил программу SCAD. •Нажал кнопку «Создать новый файл». •Выбрал тип схемы 1 «Плоская шарнирно-стержневая система» и заполнила все графы. В единицах измерения выбрал необходимые размерности нагрузок (рисунки 1 и 2). Рисунок 1 — Диалоговое окно «Новый проект» Рисунок 2 — Диалоговое окно «Единицы измерения» •Сохранил файл. •Изучил информацию на экране и перешёл в режим «Расчётная схема». •Перешёл во вкладку «Узлы и Элементы/Узлы» (рисунок 3). Рисунок 3 — Диалоговое окно «Ввод узлов» •Ввел необходимые узлы. •Во вкладке «Узлы и Элементы/Элементы» добавил стержни, вводя их слева-направо, снизу-вверх. •Перешёл на вкладку «Назначения» и нажала на кнопку «Назначение жёсткости стержням». •В открывшемся окне выбрал пункт «Профили металлопроката». •Перешёла в появившуюся вкладку «Профили металлопроката» (рисунок 4). Рисунок 4 — Диалоговое окно «Жёсткость стержневых элементов» •Назначил сечение стержней из двух спаренных равнополочных уголков 100х8 с расстоянием между ними в 1 см (рисунок 5). Рисунок 5 — Диалоговое окно «Профили металлопроката» •Нажал кнопку «ОК», выделил все стержни расчётной схемы. •Затем в этой же вкладке нажал на кнопку «Установка связей в узлах». •Установил необходимые параметры для узлов (рисунок 6). Рисунок 6 — Диалоговое окно «Связи» •Я перешёл во вкладку «Загружения». Нажал на вкладку «Собственный вес» (рисунок 7). Рисунок 7 — Загружение «Собственный вес», кН/м •Добавил новое загружение. В качестве нагрузки приняла вес кровли, сосредоточенный в узлах. Выделил поочерёдно каждый узел, где необходимо задать нагрузку и нажала кнопку «ОК» (рисунок 8). Рисунок 10 — Загружение «Собственный вес кровли», кН •Нажала «Сохранить/Добавить загружение» •Вышла в «Управление проектом». Нажала Линейный расчёт •Перешёл в режим графического анализа. •Вошёл во вкладку «Деформации», просмотрела совместное отображение исходной и деформированной схемы. В качестве нагрузки приняла собственный вес конструкции. Рисунок 11 — Совместное отображение исходной и деформированной схем от собственного веса конструкции • Во вкладке «Деформации» нажал на кнопку «Вывод значений перемещений в узлах», в качестве вида перемещений выбрала ось «X» и «Z». Рисунок 12 — Вывод значений перемещений в узлах по оси Х (от собственного веса), мм Рисунок 13 — Вывод значений перемещений в узлах по оси Z (от собственного веса), мм • Во вкладке «Эпюры усилий» просмотрел продольные усилия, полученные от собственного веса. Рисунок 14 — Эпюра продольных усилий от собственного веса, кН Выводы: Я научилась: •задавать расчётную схему плоской фермы в SCAD; •получать значения перемещений в узлах от заданной нагрузки; •получать эпюру продольных сил.