Расчетные сочетания усилий
В программном комплексе предусмотрено автоматизированное формирование расчетных сочетаний усилий (РСУ), соответствующее нормативным документам, действующим в проектировании объектов строительства.
Выбор РСУ в проектировании всегда был кропотливой трудоемкой задачей. Проблема состояла в том, что требовалось не только вычислить большое количество сочетаний и проанализировать результаты, но при этом не было гарантий оптимума полученных значений.
Разработчики применили для вычисления РСУ новый, оригинальный подход, заключающийся в следующем.
В общем случае напряженно-деформированного состояния критерием определения опасного РСУ служат экстремумы упругого потенциала в какой-либо точке тела при действии на него усилий от многих загружений. В такой постановке легко учитываются особенности напряженного состояния конечных элементов различного типа. Это позволяет значительно сократить количество рассматриваемых РСУ, не утратив наиболее опасных из них.
Так, например, для стержневых элементов задача выбора РСУ сводится к нахождению экстремальных значений нормальных и касательных напряжений, вычисленных в характерных точках сечения. Поэтому и критериями здесь являются экстремальные напряжения в этих точках сечения.
В элементах плоского напряженного состояния, плитах и оболочках задача выбора РСУ сводится к рассмотрению огибающих кривых напряжений в зависимости от угла наклона главных площадок. Подробнее о критериях РСУ – в документации к программному комплексу.
Чтобы осознанно воспользоваться автоматизацией РСУ, пользователь должен познакомиться с общими правилами формирования РСУ в ПК ЛИРА. Сформулируем эти правила так:
· параметры расчетных сочетаний задаются для каждого из загружений задачи;
· каждое РСУ относится к одному из предусмотренных нормативными документами видов сочетаний;
· в программном комплексе реализовано 8 видов загружений, с помощью которых программно обеспечивается их корректная логическая взаимосвязь.
При этом существует возможность учета знакопеременности, взаимоисключения и сопутствия загружений. Каждому из видов загружений присвоен номер:
(0) – постоянное;
(1) – временное длительное;
(2) – кратковременное;
(3) – крановое;
(4) – тормозное;
(5) – сейсмическое;
(6) – особое (кроме сейсмического);
(7) – мгновенное;
(9) – ветровое статическое при учете пульсации ветра.
Как видим, классификация здесь несколько отличается от нормативной. Так, например, снеговое загружение или гололед не выделены в отдельную группу. Но пользователь может по своему усмотрению назначить им вид загружения – либо длительное, либо кратковременное, что и оговорено в нормах.
· Программным комплексом автоматически (по умолчанию) генерируются параметры, соответствующие текущему виду загружения. Однако, пользователь может по своему усмотрению изменить любой из параметров;
· все операции по формированию РСУ выполняются с помощью диалогового окна «Расчетные сочетания усилий» (рис.1.6);
· данные для формирования РСУ могут быть введены до расчета, в режиме «Расчетная схема», или после расчета, в режиме «Результаты расчета».
|
U |
Внимание. В программном комплексе термин «загружение» используется в следующих случаях: · Номер загружения – уникальный номер, заданный пользователем для определенной группы нагрузок, действующих на схему одновременно; · Вид загружения – наименование вида загружения, установленное в ПК ЛИРА. Обычно нескольким номерам загружений соответствует один вид загружения. Например, на рис.1.6. показаны РСУ расчета рамы промышленного здания. В сводной таблице вычисления РСУ вы видите, что загружение № 2 – длительное (1), а загружения №№ 3 и 4 – кратковременные (2). |
Рис.1.6. Диалоговое окно «Расчетные сочетания усилий»
Параметры РСУ
Сейчас будут определены параметры, которые генерируются программой или задаются пользователем в диалоговом окне «Расчетные сочетания усилий». Параллельно приведем характеристику самого диалогового окна (рис.1.6).
Расчетные сочетания должны быть составлены для всех загружений, принятых в задаче. Поэтому первым параметром РСУ в верхней части окна помещен счетчик. Порядок следования номеров загружений может быть произвольным, но логичнее задавать РСУ в порядке возрастания номеров загружений (как это сделано в окне примера на рис.1.6).
Каждое загружение может иметь название.
Номер загружения устанавливается программой в первый столбец заполняемой таблицы. Полностью вы ее видите в нижней части диалогового окна, а частично – в списке поля «Коэффициенты для РСУ». Список можно прокручивать по строкам и по столбцам.
Все параметры, определяющие РСУ в терминологии программного комплекса, разделены на две группы: собственно «Параметры РСУ» и «Коэффициенты РСУ».
Параметры РСУ включают:
· Коэффициенты надежности по нагрузке gf. Коэффициенты, формируемые по умолчанию, имеют такие значения:
постоянные загружения gf = 1.1;
временные длительные gf = 1.2;
кратковременные gf = 1.2;
мгновенные gf = 1.4;
особые gf = 1.0.
· Доля длительности yg.
Коэффициент, показывающий, какая часть нагрузки в рассматриваемом загружении принимается как длительно действующая. По умолчанию генерируются такие значения:
постоянное и длительно действующие загружения yg = 1.0;
кратковременные yg = 0.35;
крановые загружения yg = 0.6;
прочие загружения yg = 0.0;
· Сопутствующие загружения. Имеются в виду нагрузки (не более двух), которые могут рассматриваться совместно с основным для данного вида загружением. Например, если основным являются вертикальные крановые нагрузки, то сопутствующим есть загружение горизонтальным тормозным воздействием.
Этот параметр РСУ, равно как и последующие три, введены для учета логических связей между загружениями. Они призваны учесть физический смысл нагрузок и требований, установленных нормами.
· № группы взаимоисключающих загружений. Этим параметром вводятся ограничения на те загружения (параметром есть № загружения), которые в одно сочетание не могут входить одновременно. Таковыми, например, есть загружения «Ветер справа» и «Ветер слева»;
· Учитывать закономерность. Это скорее команда, чем параметр. Отметка в окошке здесь означает, что в РСУ следует учесть вероятность изменения знака основного усилия сочетания. К таким усилиям относятся, например, сейсмические.
На логические связи между загружениями все же налагаются некоторые ограничения:
а) загружения видов 0
и 3 не могут быть знакопеременными;
б) объединение загружений допускается для видов 1, 2, 7;
в) загружение вида 4 (тормозное) может сопутствовать только загружению вида 3 (крановое);
г) загружения видов 1, 2, 5, 6, 7 могут быть объявлены сопутствующими для загружений 1, 2, 5, 6, 7 в любой комбинации;
д) двойное сопутствие (сопутствие одного и того же загружения двум другим и более) не допускается;
е) никакое сопутствующее загружение не может быть включено в группы объединения и взаимоисключения;
ж) допускается вводить до 9 групп объединения или взаимоисключения;
з) динамическое загружение не может быть сопутствующим.
Коэффициенты РСУ
Для каждого РСУ программой рассматривается три сочетания: два основных и одно особое (см. рис.1.6). В каждой строке, т.е. соответственно рассматриваемому РСУ, здесь заносятся коэффициенты усилий в сочетаниях yi, i = 1,2,3.
В зависимости от вида загружения значения коэффициентов генерируются по умолчанию (см. табл.1.1).
Таблица 1.1. Значения коэффициентов РСУ, принимаемых по умолчанию
|
Вид загружения |
Основные сочетания | Особое сочетание | |
| 1-е | 2-е | ||
| Постоянное | 1.0 | 1.0 | 0.9 |
| Длительно действующее | 1.0 | 0.95 | 0.8 |
| Кратковременное | 1.0 | 0.90 | 0.5 |
| Крановое | 1.0 | 0.90 | 0.0 |
| Тормозное | 1.0 | 0.90 | 0.0 |
| Сейсмическое | 0 | 0 | 1.0 |
| Особое (кроме сейсмического) | 0 | 0 | 1.0 |
| Мгновенное | 1.0 | 0.95 | 0.9 |
| Ветровое статическое | 0 | 0 | 0 |
« Сводная таблица для вычисления РСУ» приведена в нижней части диалогового окна.
Обратите внимание на то, что для ветрового статического загружения все коэффициенты по умолчанию равны нулю. Это связано со спецификой формирования загружения ветровой нагрузкой с учетом пульсации.
Сводная таблица заполняется автоматически, по мере заполнения текстовых полей и окошек в основной части окна. В таблице 12 столбцов. На рис.1.7 приведены наименования каждого из столбцов и, в качестве примера, строка №1 из сводной таблицы.
| № и название загруже-ния | Параметры РСУ | Коэффициенты РСУ | ||||||||||
| Вид загружения | № группы объединяемых временных загружений | Знакопеременные | № группы взаимоисключающих загружений | № сопутствующих загружений | № сопутствующих загружений | Коэффициент надежности | Доля длительности | 1-е основное | 2-е основное | Особое | ||
| 1 | <0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1.10 | 1.00> | <1.00> | <1.00> | <0.90> |
Сводная таблица доступна для редактирования. Любой из ее параметров можно корректировать, установив курсор на текстовое поле параметра.
Пример задания параметров РСУ
Покажем процедуру задания параметров РСУ. Вызовем диалоговое окно «Расчетные сочетания усилий». Заполним в окне следующие текстовые поля:
Ê «Номер загружения» – устанавливается по умолчанию №1;
Ê «Вид загружения» – выберите из списка «Постоянное (0)»;
Ê в поле «№№ сопутствующих загружений» поставьте номера 2 и 3;
Ê в поле «Коэффициент надежности» установите 1.1;
Ê «Доля длительности» – остается по умолчанию равной 1.0;
Ê далее задайте «Коэффициенты для РСУ». В столбцах №№ 1, 2, 3 (рис. 1.6) оставьте значения, предлагаемые по умолчанию, т.е. 1.0; 1.0; 0.9;
Ê щелкните по кнопке Подтвердить.
Заполненная строка первого загружения РСУ появляется в сводной таблице для вычисления РСУ.
Далее требуется заполнить таблицу, внеся остальные загружения.
Заполненная таблица РСУ показана на рис.1.6. На рис.1.7 показана схема содержимого сводной таблицы для вычисления РСУ.
