2017-12-14
3768
Наибольшее широко при проектировании строительных конструкций зданий в России для прочностного и деформационного расчета строительных конструкций, применяются основанные на методе конечных элементов расчетные программные комплексы Лира, SCAD-Officе, MicroFe, Stark и некоторые другие, с меньшими возможностями или для решения некоторых более узких специфических задач.
Для моделирования напряженно-деформированного состояния строительных конструкций в этих программах в основном используется метод конечных элементов (МКЭ).
Процесс применения программных комплексов при автоматизированном компьютерном проектировании конструкций, использующих МКЭ, делится на несколько этапов.
На 1-м этапе определяется структура расчетной модели, выявляются границы проектирования объекта, предварительно назначаются сечения несущих элементов, типы и примерные размеры конечных элементов.
На 2-м этапе производят создание сетки конечных элементов.
Рис. 1. Фрагмент модели плиты перекрытия
|
|
|
Рис. 2. Моделирование купола защитной оболочки АЭС
На 3-м этапе назначаются сечения и толщины конструктивных элементов, модули упругости и другие характеристики конструкционных материалов.
На этом же этапе задаются краевые условия закрепления конструкций.
Для отдельных конструкций могут быть смоделированы шарнирные или полушарнирные закрепления, причем отдельно задается возможность смещения и отдельно – возможность поворота конструкций относительно узловой точки.
На 4-м этапе задаются расчетные нагрузки на конструкции и на сооружение в целом.
В ряде случаев проверяются различные сочетания нагрузок, так как не всегда очевидно, какое сочетание будет определяющим для подбора сечений конструкций.
5-й этап – это собственно расчет.
В начале расчета программа проверяет правильность составления расчетной схемы, например, отсутствие «висящих в воздухе» элементов. Некоторые программы не допускают наличия сильно вытянутых элементов, которое может вызвать ошибку при расчете системы уравнений.
Как правило, программные комплексы позволяют визуализировать напряженно-деформированное состояние в виде цветных иллюстраций (рис. 3).
Рис. 3. Результаты расчета реакторного отделения АЭС с помощью программного комплекса CAD-FEM
В результате расчета могут быть получены недопустимые значения деформаций и напряжений для отдельных конструкций и их частей. Проектировщик проводит анализ результатов и вносит изменения в расчетную модель: изменяет сечения, материал конструкций, иногда пролеты и условия закрепления. При этом необходимые этапы моделирования и расчета повторяются.
|
|
|
6-й этап может быть осуществлен только на программных комплексах, предназначенных для строительных конструкций: Stark, Лира, SCAD-Office и т.п.
У этих программ есть модули расчета железобетонных и стальных строительных конструкций, поэтому проектировщик может получить, например, эпюру необходимой степени армирования железобетонной конструкции (рис. 4).
Программа проверяет также необходимость поперечного армирования, армирования на кручение и сдвиг и определяет необходимое дополнительное армирование. В некоторых случаях программа может сформировать сообщение о необходимости увеличить сечения железобетонного элемента, так как не всегда прочность элементов можно обеспечить увеличением армирования.
Для стальных конструкций специализированные программы могут рассчитать местную и общую устойчивость элементов и выдать соответствующие рекомендации по подбору сечений.
Рис. 4. Эпюра требуемого армирования фундаментной плиты
(программа Лира)
