- •Введение
- •Лабораторная работа № 2 Изучение приемов работы с ПК Лира-Сапр
- •Лабораторная работа № 5 Расчет однопролетной балки в ПК ЛИРА-САПР
- •Лабораторная работа № 6 Расчет двухопорной балки в ПК Лира-Сапр
- •Раздел 3. Документирование результатов расчета
- •Лабораторная работа № 10 Расчет плоской рамы
- •Лабораторная работа № 11 Расчет металлической башни
- •Лабораторная работа № 14 Расчет ж/б плиты перекрытия
- •Лабораторная работа № 15 Расчет пространственного каркаса
- •Лабораторная работа № 16 Расчет цилиндрического ж/б резервуара
е р и я в н у т р и в у з о в с к и х См е т о д и ч е с к и х у к а з а н и й С и б А Д И
Министерствоинауки высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования « ибирский государственный автомо ильно-дорожный университет (СибАДИ)»
Кафедра «Строительные конструкции»
бИ. . Чакурин
ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Методические указания к лабораторнымДработам по специальности
«Строительство уникальных зданий и сооружений» И Омск ▪ 2019
УДК 624.011.1:624.011.78
ББК 38.55:38.56 |
Согласно 436-ФЗ от 29.12.2010 «О защите детей от |
|
|
||
Ч16 |
информации, причиняющей вред их здоровью и развитию» |
|
данная продукция маркировке не подлежит. |
||
|
Рецензент |
|
|
канд. техн. наук, доц. О.В. Демиденко (СибАДИ) |
СибАДИРабота утверждена редакционно-издательским советом СибАДИ в качестве метод ческ х указан й.
Чакур н, Иван Алексеевич.
Ч16 Основы автомат зированного проектирования [ Электронный ресурс] :
метод ческ е указан я к ла ораторным работам по специальности «Строительство уникальных здан й сооружений» / И.А. Чакурин. – (Серия внутривузовских метод ческ х указан й Си АДИ). – Электрон. дан. – Омск : СибАДИ, 2019. – URL: http://bek.sibadi.org/cgi-bin/irbis64r plus/cgiirbis 64 ft.exe. - Режим доступа: для автор зованных пользователей.
Содержат сведения о моделировании и порядке расчета различных строительных конструкции методом конечных элементов с использованием программного комплекса ЛИРА-С ПР.
Имеют интерактивное оглавление в виде закладок.
Рекомендованы о учающимся по направлению подготовки 08.05.01 «Строительство уникальных зданий и сооружений».
Подготовлены на кафедре «Строительные конструкции».
Текстовое (символьное) издание (1,9 МБ)
Системные требования: Intel, 3,4 GHz; 150 Мб; Windows XP/Vista/7; DVD-ROM; 1 Гб свободного места на жестком диске; программа для чтения pdf-файлов:
Adobe Acrobat Reader; Foxit Reader
Техническая подготовка В. . Черкашина
Издание первое. Дата подписания к использованию 14.03.19 Издательско-полиграфический комплекс СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПК СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1
ФГБОУ ВО «СибАДИ», 2019
Введение
Лабораторные работы по дисциплине «Основы автоматизированного проектирования» необходимы для более углубленного изучения дисциплины.
Разработанные методические указания содержат сведения о моделировании и порядке расчета различных строительных конструкции методом конечных элементов с использованием программы «ЛИРА-САПР».
В метод ческ х указаниях в доступной и наглядной форме
изложены основные пункты алгоритма компьютерного моделирования |
|
и расчета стро тельных конструкций в программном комплексе ЛИРА- |
|
С |
|
АПР. |
|
Пр ведены |
: |
алгоритмысоздан я геометрических схем строительных конструкции; - модел рован я опор и связей;
- задан я разл чных строительных материалов и поперечных сечен й элементов;
- моделброван я нагружений; - анализа результатовАрасчета;
- протоколирования результатов расчета.
Вся информация, изложенная в методических указаниях,
проиллюстрирована серией примеров, позволяющих обучающимся |
|
освоить лабораторные работы. |
Д |
|
|
|
И |
3
Раздел 1. Изучение программного комплекса ЛИРА, используемого в области проектирования и специальных расчетов
Тема: Структура программного комплекса Лира-Сапр
С |
Лабораторная работа № 1 |
|
|
|
|
||||
|
Изучение структуры ПК «ЛИРА-САПР |
|
|
||||||
Цель: Знакомство с программным комплексом ЛИРА-САПР. |
|||||||||
Изучен е |
нтерфейса программы. |
Изучение |
блоков |
Грунт, |
|||||
КОН ТРУКТОР |
|
СЕЧЕНИЙ, |
ПАНЕЛЬНЫЕ |
ЗДАНИЯ, |
|||||
и |
|
|
|
|
|
|
|||
АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ. Изучение панелей инструментов |
|||||||||
меню. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КОНСТРУКЦИИобласть, -С ПР, Л РМ-САПР, САПФИР-ЖБК, СТК- |
|||||||||
Задан е |
|
сходные данные |
|
|
|
|
|
||
Изуч ть |
структуру программного комплекса ЛИРА-САПР. |
||||||||
Изуч ть |
|
применения, назначение и возможности блоков |
|||||||
входящ х в программный |
комплекс: Грунт, |
КОНСТРУКТОР |
|||||||
СЕЧЕНИЙ, |
|
АРМ |
АРМОКАМЕННЫЕ |
||||||
|
ПАНЕЛЬНЫЕ |
ЗД НИЯ, |
|||||||
САПР, РС-САПР, КМ-С ПР. |
|
|
|
|
|
|
|||
Программный |
Д |
это |
|||||||
комплекс |
ЛИРА-САПР |
|
– |
||||||
многофункциональный |
программный |
комплекс |
|
для |
расчета, |
исследования и проектирования конструкций различного назначения. Применяется в расчетах объектов строительства, машиностроения, мостостроения, атомной энергетики, нефтедобывающей промышленности и во многих других сферах, где актуальныИметоды, обеспечивающие прочность и безопасность строительных объектов [1-5].
Кроме общего расчета модели объекта на все возможные виды статических нагрузок (силовых, температурных, деформационных) и динамических воздействий (ветер с учетом пульсации, сейсмические воздействия по различным нормам, гармонические колебания и т.п.). Автоматизирует ряд процессов проектирования: определение расчетных сочетаний нагрузок и усилий, назначение конструктивных элементов, подбор и проверка сечений стальных и железобетонных конструкций с формированием эскизов рабочих чертежей колонн и балок.
Программный комплекс позволяет исследовать общую устойчивость рассчитываемой модели, проверить прочность сечений элементов по различным теориям разрушения.
4
Предоставляет возможность производить расчеты объектов с учетом физической, геометрической, физико-геометрической и конструктивной нелинейностей, моделировать процесс возведения сооружения с учетом монтажа-демонтажа элементов с отслеживанием изменений физических свойств материалов.
остоит из нескольких взаимосвязанных информационных систем. Си б А
Рис 1. СтруктураДПК ЛИРА-САПР
Всостав ПК ЛИРА-САПР входитИнабор процессоров ориентированных на решение различных классов задач и позволяет решать практически все задания прочностного расчета.
Воснове всех процессоров лежит процедура решения систем алгебраических уравнений реализующих современные подходы решения СЛАУ, что обеспечивает большое быстродействие решения многоразмерных задач - до несколько десятков миллионов неизвестных.
5
Реализован метод суперэлементов, позволяющий снять любые ограничения на размер решаемой задачи.
Линейный процессор ориентирован на решение широкого класса задач на статические (силовые и деформированные) и динамические воздействия в линейной постановке.
Библиотека конечных элементов линейного процессора содержит |
|||||||
С |
|
|
|
|
|
||
широкий набор КЭ, обеспечивающих возможность моделирования |
|||||||
произвольных конструктивных схем. |
|
|
|
||||
Нел нейный шаговый итерационный процессор ориентирован на |
|||||||
решен е ш рокого класса задач в нелинейной постановке. |
|
||||||
Модули учета физической нелинейности разработаны на основе |
|||||||
разл чных |
нел нейных |
зависимостей. |
Реализована |
возможность |
|||
компьютерного моделирования процесса нагружения моно- и би- |
|||||||
матер альных |
железо етонных конструкций |
с прослеживанием |
|||||
|
б |
|
|
|
|||
разв т я трещ н, проявлением деформации ползучести и текучести |
|||||||
вплоть до получен я картины разрушения конструкции. |
|
||||||
Модулиучета геометрической нелинейности позволяют проводить |
|||||||
расчет |
как |
значально |
геометрически |
неизменяемых |
конструкций |
||
(гибк е |
пл ты, |
о олочки, фермы и др.) так и |
конструкций, |
||||
воспринимающих нагрузку только за счет существенного изменения |
|||||||
своей первоначальной формы (отдельные канаты, вантовые фермы, |
|||||||
висячие покрытия, тенты, мем раны). |
|
|
|
||||
Модули учета конструктивной и |
генетической нелинейности |
||||||
|
|
|
|
Д |
|||
(односторонние связи, изменяющиеся во времени конструктивные |
|||||||
схемы и др.). |
А |
|
|
||||
Процессор Динамика во времени - моделирует поведение |
|||||||
конструкции во времени на основе заданных различных видов |
|||||||
изменяющихся во времени нагрузок (акселелограммы, вынужденные |
|||||||
колебания, |
удар |
и др.). |
|
И |
|||
При этом учитываются |
такие |
факторы как |
геометрическая и физическая нелинейность работы конструкции, материальное демпфирование самой конструкции и грунтового массива, работа конструктивных демпферов.
Процессор Монтаж позволяет проводить компьютерное моделирование процесса возведения различных конструкций. Например, возведение высотных зданий из молитного железобетона с учетом многократного изменения расчетной схемы, демонтажа стоек опалубки, приложения и снятия монтажной нагрузки, различной жесткости и прочности бетона, вызванной временным замораживанием уложенной смеси, и другими факторами.
Процессор Ползучесть позволяет проводить моделирование изменение НДС конструкции во времени, вызванное ползучестью (в том числе и термоползучестью) бетона.
6
Процессор PUSHOVER позволяет по методике, представленной в ДБН В.1.1-12:2014 проводить расчет конструкции на сейсмические
воздействия в нелинейной постановке. |
|
|
|
Процессор |
Теплопроводность |
позволяет |
определить |
распределение температурных полей с дальнейшим определением |
|||
напряженно-деформированного состояния. |
|
|
|
С |
|
|
|
Процессор Инженерная нелинейность позволяет учесть пониженную жесткость железобетонных элементов при расчете на все нагружен я с последующим определением РСУ, РСН. [2, 3]
постели ГРУНТ
стема ГРУНТ по данным инженерно-геологических изысканий площадки стро тельства (расположение и характеристики скважин)
б |
|
|
про звод тся построение трехмерной модели грунта. В соответствии с |
||
этой моделью |
всей о ласти |
плиты определяются значения |
коэфф ц ентов |
С1, С2, |
зависящих от нагрузок на |
фундаментную пл ту и нагрузок от близлежащих зданий, а также выч сляется глу на сжимаемой толщи и осадка.
элемента автоматическиАпередаются в общую компьютерную модель для дальнейшего расчета конструкции совместно с грунтовым основанием.
Пользователь имеет возможность просмотреть расположение слоев в произвольных вертикальных и горизонтальных срезах
грунтового массива, а также картину изополей коэффициентов постели.
Величины коэффициентов постели для каждого конечного Д
На основе трехмерной модели грунта имеется возможность
генерировать конечно-элементную модель с автоматическим определением жесткости каждого КЭИв зависимости от их местоположения в различных слоях грунтового массива. Эта модель может быть использована для расчета системы «надземное строение - фундаментные конструкции - грунтовый массив».
Подсистема СВАЯ предоставляет возможность моделирования сваи набором стержней с введением в промежуточных узлах связей конечной жесткости, моделирующих совместную работу сваи и грунтового массива. Жесткости связей вычисляются автоматически в соответствии с характеристиками слоев грунта примыкающих к свае. Учитывается взаимное влияние близлежащих свай. В результате расчета имеется возможность получить эпюры усилий М, Мy, Mz, Qy, Qz по длине сваи и выполнить подбор арматуры.
7
КОНСТРУКТОР СЕЧЕНИЙ
КОНСТРУКТОР СЕЧЕНИЙ выполняет вычисление жесткостных
характеристик: изгибных, крутильных, сдвиговых, секторальных, для моно и мульти материальных произвольных сечений. Сечения могут быть сплошными, тонкостенными и комбинированными. Допускается включение полосовых элементов, прокатных профилей и арматурных включений.
СВ зуал зац я напряжений выполняется в виде изополей с эквивалентныхразл чными шкалами для включений с различными жесткосными характер ст ками в виде эпюр по указанным пользователем линиям.
При задании усилий действующих на сечение выполняется вычисление напряжений по области сечения — нормальных,
касательных, экв валентных по различным теориям прочности.
Выполняется в зуализация направлений векторов главных и напряжений.
Проект рующая система П НЕЛЬНЫЕ ЗДАНИЯ выполняет
бПАНЕЛЬНЫЕ ЗДАНИЯ
построен е конструктивной схемы панельного здания, расчет и выдача параметров НДС Аэлементов панельного здания. Реализован удобный
интерфейс построения конструктивной и расчетной схемы, основанной на конструировании и расстановке стыков. Разработана пополняемая и редактируемая и лиотека типов стыков, которая определяет гибкость системы, т.е. ее быструю адаптацию к новым типам конструктивных элементов. Д
Библиотека включает различные варианты таких типов стыков как платформенный стык, контактный стык, вертикальные стыки стеновых панелей с закладными деталями и без них и др. На основе выбранного типа пользователь составляет конкретные экземпляры стыков и устанавливает их в модель здания. И
Реализован расчет панельных зданий в линейной и нелинейной постановках. В составе библиотеки конечных элементов разработаны новые элементы стыка панелей. Нелинейная постановка позволяет выполнять расчет шаговым методом (моделирование процесса нагружения) и итерационным, основанным на концепции «инженерная нелинейность». Последняя позволяет проводить расчет традиционным способом (расчет на несколько нагружений, составление РСУ и РСН, подбор элементов арматуры, конструктивных элементов стыков и закладных частей) с косвенным учетом нелинейной работы конструкции. В результате расчета выдаются все параметры НДС элементов панельного здания, включая эпюры контактных напряжений в стыках здания.
8
АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ
Проектирующая система АРМОКАМЕННЫЕ КОНСТРУКЦИИ формирует расчетную схему в препроцессорах САПФИР или ВИЗОРАПР. Назначаются горизонтальные уровни конструктивной схемы (на уровне простенков, на уровне опирания плит перекрытий и др.), в которых выполняется проверка прочности кирпичной кладки. При вычислении усилий в процессоре ВИЗОР-САПР учитывается совместная пространственная работа несущих кирпичных и железобетонных элементов здания. В процессе расчета производится
определен е |
количества сеток и подбор |
стержней |
верт кального арм рования. Возможен вариантный расчет |
на основе |
|
С |
различных вариантов расчетных участков |
|
указан я пользователем |
необходимогостены. Для каждого уровня возможна выдача эскиза рабочего чертежа с указан ем кол чества рядов кладки, через которые необходимо
укладывать арматурные сети. Возможно задание в одном проекте разл чных т пов армокаменных конструкций, различные типы камня, шлакоблоков, ракушечника, туфа и др.
|
|
Контрольные вопросы |
|
|
б |
|
|
1. |
Назначение ПК ЛИРА-С ПР. |
|
|
2. |
Как убрать с экрана, вернуть на экран, переместить панели |
||
инструментов. |
|
|
|
3. |
Сколько рабочих режимов у ПК |
-САПР. |
|
4. |
|
ЛИРА |
|
Как создать геометрическую модель в программе ПК Л РА-САПР. |
|||
5. |
Каково назначение блока РМОК |
МЕННЫЕ КОНСТРУКЦ ? |
10. Каково назначение блока КОНСТРУКТОР СЕЧЕН Й?
6. |
Какие методы расчета относятся к численным? |
|
7. |
В чем заключается суть метода конечных элементов? |
|
8. |
Д |
|
Перечислите основные типы конечных элементов. |
||
9. |
Для чего предназначен блок ГРУНТ? |
И |
|
|
9