Файл: В.Н. Андреев Расчет плоских стержневых систем.pdf

16

Установка масштаба экрана и разбивочных сеток. Прежде чем приступить к вводу информации, необходимо установить размер экрана, совместимый с размерами рамы.

Масштаб устанавливаем отдельно по оси X и по оси Y в диалоговом режиме.

-Введите Xmin, Xmax, Ymid ? -10,40,8

-Введите Xmid, Ymin, Ymax ? 15,-6,22

Ввод значений через запятую. Дробная часть числа отделяется точкой. Шаг сетки согласовывается с узлами конструкции и назначается

отдельно по оси X и Y.

Назначение сетки проводится в диалоговом режиме. Введите X, шаг, число повторений? –2,1,34 Введите Y, шаг, число повторений? –2,1,20

Ввод информации об узлах. Ввод осуществляется из подменю

«Ввод» командой «Узлов».

Назначим узлы в раме:

-узел 1, 4, 6, 9 – основные узлы, определяющие ее геометрию;

-узел 3, 7 – в этих узлах меняется жесткость стержня и приложены сосредоточенные нагрузки;

-узел 2, 8, - в этих узлах изменяется значение распределенной (ветровой) нагрузки;

-узел 5 – дополнительное (необязательное) сечение, в котором мы хотим получить значение внутренних усилий.

При вводе информации об узлах указываются его координаты по оси X и Y. За начало системы координат выбран узел № 1 (см. рис. 10). Все узлы рамы являются жесткими, поэтому в колонке «шарнир» нужно поставить «0» . Опоры расположены в узле 1 и 9. В ячейку «Опоры» для этих узлов введем цифру «7» - жесткая опора (защемление).

В столбце «Направление» указывается направление наложенных связей (опор) относительно координатной сетки. Направление задается вводом цифры от 1, 2 или 3. Для неопорных узлов значение направление не играет роли. По умолчанию направление равно «2».

Вид экрана после установки масштаба, сетки и ввода информации об узлах представлен на рис. 16.

17

Рис. 16. Ввод узлов рамы

После ввода информации об узлах необходимо заполнить информацию о стержнях конструкции. Для этого нужно нажать клавишу «Tab» или перейти в подменю «Ввод» к команде «Стержней».

Ввод информации о стержнях. Стержень – это часть конструкции, расположенная между двумя узлами. При вводе информации о стержне указывается номер узла, в котором он начинается и заканчивается. Координаты в таблице проставляются автоматически. Столбец «Шарнир» не заполняем, так как все стержни рамы соединены жестко.

В таблице необходимо указать тип жесткости стержней. В данном случае в раме используются элементы с тремя типами жесткостей. В ячейки столбца «Сечение» поставим для элементов верхней части колонны «1» - первый тип, для элементов нижней части колонны «2» - второй тип, для элементов ригеля «3» - третий тип жесткости.

Вид экрана после установки после ввода информации о стержнях представлен на рис. 17.

После ввода информации о стержнях необходимо ввести информацию о жесткостях сечений элементов конструкции. Для этого нужно нажать клавишу «Tab» или перейти в меню «Ввод» команде «Сече-

ний».

18

Рис. 17. Ввод стержней рамы

Ввод информации о сечениях. В таблицу необходимо ввести значения модуля упругости, площади поперечного сечения и момента инерции для каждого из типов сечений, присутствующих в конструкции.

Так как точного значения деформаций не требуется, достаточно ввести пропорциональные отношения между моментами инерции поперечных сечений для разных типов жесткостей. Площадь поперечного сечения принимаем произвольно, одинаковую для всех элементов.

Вид таблицы после ввода информации о сечениях представлен на рис. 18.

Рис. 18. Таблица сечений

После ввода информации о жесткостях сечений элементов конструкции необходимо ввести данные по нагрузкам. Для этого нужно пе-

рейти в меню «Ввод» к команде «Узловой нагрузки» или «Стержневой нагр.».

19

Ввод информации о нагрузках. Рама имеет пять видов загружений. При вводе нагрузки указываем вид нагрузки (номер загружения), номер узла, в котором она приложена, ее направление и значение. Вид таблиц представлен на рис. 19 и 20.

Рис. 19. Ввод узловых нагрузок

Рис. 20. Ввод распределенных нагрузок

Результаты расчета. После ввода всей информации, проведем расчет рамы, нажав клавишу «F5» или выполнив команду «рассчитать» из меню «Проект».

Результаты расчета можно получить, выполнив команду из меню

«Результаты».

При выполнении команды «Табл N, Q. M», на экран выводится таблица, представленная на рис. 21.

20

Загружение 1

Рис. 21. Значение внутренних усилий

21

Также из меню «Результаты» можно визуально просмотреть эпюры внутренних усилий на экране монитора. При этом запрашивается номер загружения и масштаб, величина которого выбирается пользователем из соображения лучшего визуального отображения графической схемы на экране. Вид эпюр изгибающих моментов представлен на рис. 22.

5-е загружение

Рис. 22. Эпюры изгибающих моментов

4.2. Статический расчет крупнопанельной фермы сегментного очертания с клееным верхним поясом

Исходные данные. Рассчитать сегментную деревянную ферму покрытия над теплым сельскохозяйственным производственным зданием, расположенным в районе Воронежа (III класс ответственности зданий, коэффициент надежности по назначению γп = 0,9). Группа конструкций А1. Пролет фермы Lф = 24 м. Шаг ферм B = 6 м. Ограждающие конструкции — клеефанерные панели, уложенные по верхним поясам ферм. Кровля — рубероидная. Район строительства по снеговой нагрузке — III. Исходные данные взяты из примера 4.14 [2].

22

Конструктивная схема фермы. Принимаем сегментную метал-

лодеревянную ферму с разрезным верхним поясом из дощато-клееных блоков. Геометрические размеры фермы представлены на рис. 22. Расчетный пролет фермы L = 23,7 м. Расчетная высота фермы h = L/6 = 23,7/6 = 3,95 м. Решетка фермы — треугольная. Нижний пояс из швеллера, сваренного из двух металлических уголков.

Радиус оси верхнего пояса

R= L2/8h + h/2 = 23,72/8 3,95 + 3,95/2=19,75 м.

Длина дуги верхнего пояса

S= πRα/180o =3,14 19,75 73,73o/180o = 25,42 м,

где α— центральный угол;

Sin(α/2) = L/2R = 23,7/(2 19,75) = 0,6; α = 73,7333о.

Принимаем верхний пояс, состоящий из n = 5 равных панелей.

Длина панели Sп = S/5 = 25,42/5 = 5,085 м;

Принимаем нижний пояс, состоящий из n = 4 равных панелей. Длина панели нижнего пояса dн = L/n = 23,7/4 = 5,925 м.

Горизонтальные проекции панелей верхнего пояса составляют: а1 = 4,45 м; а2 = 4,88 м; а3 = 2,52 м. Строительный подъем фермы fстр = 1/200 = 23,7/200 = 0,12 м.

Сбор нагрузок. Для определения расчетных усилий в элементах сегментных ферм рассматривают следующие сочетания постоянных и временных нагрузок на горизонтальную проекцию: постоянную и временную по всему пролету — для вычисления усилий в поясах; постоянную нагрузку по всему пролету и временную нагрузку на половине пролета — для нахождения усилий в элементах решетки. Схемы нагружения сегментных ферм снеговой нагрузки приведены в прил. 3 СНиП 2.01.07— 85*. Поскольку ветровая нагрузка разгружает ферму, в расчете ее не учитывают. В табл. 1 приведены данные о равномерно распределенных нагрузках на рассчитываемую ферму.

Собственный вес фермы определяют по формуле

gнсв = (Рн+gн)/[1000/(КсвLф) –1] = (4,5+1,18+0,54+0,14)/[1000/(3 24)-1] = = 0,49 кН/м,

где Кс =3 для сегментной фермы пролетом L=24 м.

Согласно п. 5.1 и прил. 3 СНиП 2.01.07—85* нормативную снеговую нагрузку на 1 м2 горизонтальной проекции покрытия вычисляют по формуле S = Soµ. При определении собственного веса можно принять µ = Lф/8h = 24/(8 4) = 0,75, считая снеговую нагрузку равномерно рас-