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 запустила программу SCAD.
• Нажала кнопку «Создать новый файл».
• Выбрал тип схемы 1 «Плоская шарнирно-стержневая система» и заполнила все графы. В единицах измерения выбрала необходимые размерности нагрузок (рисунки 1 и 2).

Рисунок 1 — Диалоговые окна «Новый проект» и «Настройки норм проектирования»

Рисунок 2 — Диалоговое окно «Параметры единиц измерения»

• Сохранила файл.
• Изучила информацию на экране и перешла в режим «Расчётная схема».
• Перешла во вкладку «Узлы и Элементы/Узлы» (рисунок 3).

Рисунок 3 — Диалоговое окно «Ввод узлов»

• Ввела необходимые узлы.
• Во вкладке «Узлы и Элементы/Элементы» добавила стержни, вводя их слева-направо, снизу-вверх.
• Перешла на вкладку «Назначения» и нажала на кнопку «Назначение жёсткости стержням».
• В открывшемся окне выбрала пункт «Профили металлопроката».
• Перешла в появившуюся вкладку «Профили металлопроката»
(рисунок 4).

Рисунок 4 — Диалоговое окно «Жёсткость стержневых элементов»

• Назначила сечение стержней из двух спаренных равнополочных уголков 100х8 с расстоянием между ними в 1 см (рисунок 5).

Рисунок 5 — Диалоговое окно «Профили металлопроката»

• Нажала кнопку «ОК», выделила все стержни расчётной схемы.
• Затем в этой же вкладке нажала на кнопку «Установка связей в узлах».
• Установила необходимые параметры для узлов (рисунок 6).

Рисунок 6 — Диалоговое окно «Связи»

• Я перешла во вкладку «Загружения». Нажала на вкладку «Собственный вес» (рисунок 7).

Рисунок 7 — Загружение «Собственный вес», кН/м
• Добавила новое загружение. В качестве нагрузки приняла вес кровли, сосредоточенный в узлах. Выделила поочерёдно каждый узел, где необходимо задать нагрузку и нажала кнопку «ОК» (рисунки 8 – 10).

Рисунок 8 — Диалоговое окно «Собственный вес» в программе ВеСТ

Рисунок 9 — Диалоговое окно «Ввод узловых нагрузок»

Рисунок 10 — Загружение «Собственный вес кровли», кН
• Нажала «Сохранить/Добавить загружение».
• Перешла в приложение «Вест» и выбрала свой город Иркутск в разделе «Местность» (рисунок 11).

Рисунок 11 — Диалоговое окно «Местность» в программе ВеСТ

• Перешла в раздел «Снег». Ввела необходимы данные для расчёта.

Рисунок 12 — Диалоговое окно «Исходные данные для снеговых нагрузок» в программе ВеСТ

Нажала Вычислить.

Рисунок 13 — Диалоговое окно «Снеговые нагрузки» в программе ВеСТ

• Получила результат, который и будет моим расчётным давлением от снега для дальнейшего расчёта. Выделила поочерёдно каждый узел, где необходимо задать и нажала кнопку «ОК».

Рисунок 14 — Загружение «Снеговая нагрузка», кН

• Вышла в «Управление проектом». Нажала Линейный расчёт.

Рисунок 15 — Диалоговое окно «Протокол выполнения расчёта»
• Перешла в режим графического анализа.
• Вошла во вкладку «Деформации», просмотрела совместное отображение исходной и деформированной схемы. В качестве нагрузки приняла собственный вес конструкции.

Рисунок 16 — Совместное отображение исходной и деформированной схем
от собственного веса конструкции

• Во вкладке «Деформации» нажала на кнопку «Вывод значений перемещений в узлах», в качестве вида перемещений выбрала ось «X» и «Z».

Рисунок 17 — Вывод значений перемещений в узлах по оси Х (от собственного веса), мм

Рисунок 18 — Вывод значений перемещений в узлах по оси Z (от собственного веса), мм

• Во вкладке «Эпюры усилий» просмотрела продольные усилия, полученные от каждой нагрузки, соответственно от собственного веса, от веса покрытия и от снеговой нагрузки.

Рисунок 19 — Эпюра продольных усилий от собственного веса, кН

Рисунок 20 — Эпюра продольных усилий от веса покрытия, кН

Рисунок 21 — Эпюра продольных усилий от снеговой нагрузки, кН

• Далее выполняю проверку несущей способности и подбор сечений элементов по варианту стальной конструкции.
• Для начала захожу в управление проектом, захожу во вкладку Расчётные сочетания усилий. Выполнила расчёт.

Рисунок 22 — Диалоговое окно «Расчётные сочетания усилий и перемещений»

Стальная конструкция фермы.
• Зашла в Графический анализ, далее во вкладку Постпроцессоры и в Проверке сечений из металлопроката. В Установке параметров ввела марку стали и коэффициент условий работы.

Рисунок 23 — Диалоговое окно «Параметры настройки постпроцессора Сталь»

• Далее зашла в Назначение групп конструктивных элементов. Разбила ферму на конструктивные группы и вводила разные значения коэффициентов расчётной длины и условий работы, а также предельной гибкости в зависимости от сжатия/растяжения элементов.

Рисунок 24 — Диалоговое окно «Задание группы конструктивных элементов
для проверки сечений» элементов нижнего пояса

• Зашла в Назначение групп унификации. Создала группы унификации для групп конструктивных элементов.
• Далее нажала Расчёт и Визуализация результатов на схеме. Вижу, что часть элементов зелёного цвета, а часть – красного.

Рисунок 25 — Отображение распределения коэффициентов использования
до выполнения подбора профилей

• Затем в Подбор сечений просмотрела подобранные сечения профилей для элементов фермы и заменила их на подобранные.
Тем самым я завершила подбор сечений элементов стальной фермы.

Рисунок 26 — Диалоговое окно «Результаты подбора сечений» элементов верхнего пояса

Рисунок 27 — Диалоговое окно «Результаты подбора сечений» раскосов

Рисунок 28 — Отображение распределения коэффициентов использования
после выполнения подбора профилей

Железобетонная конструкция фермы
• Сохранила новый проект со старой расчётной схемой, только задалась новой жёсткостью элементов. Выбирала Бетон тяжёлый марки В25, размеры сечения 40х40 см.

Рисунок 29 — Диалоговое окно «Жёсткость стержневых элементов»

• Зашла в Графический анализ, затем во вкладку Группы и в Подготовка списков элементов для подбора арматуры. Выделила все элементы фермы и нажала ОК.

Рисунок 30 — Диалоговое окно «Армирование стержней»
для подбора и проверки армирования железобетонных сечений

• Вышла в проект и выбрала раздел Бетон. Нажала Подбор арматуры и выполнила расчет.
При просмотре результатов сохраняется отдельный текстовый файл с результатами армирования каждого элемента.
• Зашла в Графический анализ, Постпроцессоры и выбрала Анализ результатов армирования и Отображение эпюр армирования стержней.
Просмотр эпюр вела по AS1 (симметричная) и AS3 (симметричная).

Рисунок 31 — Эпюра армирования стержней AS1 (симметричная), см2.

 

Рисунок 32 — Эпюра армирования стержней AS3 (симметричная), см2.

Из эпюр видно, что ферма не нуждается в боковой продольной арматуре.
Будет только лишь нижняя и верхняя продольная арматура.
Полученные результаты:

Результаты подбора арматуры

Расчет выполнен по СНиП 2.03.01-84* (Россия и другие страны СНГ)

Оглавление
1. Конструктивная группа ферма

Конструктивная группа ферма

Коэффициент надежности по ответственности γn = 1

Тип элемента – Сжато-изогнутый (растянутый)

Напряженное состояние – Одноосный изгиб

Максимальный процент армирования 10
Случайный эксцентриситет по оси Z1 0 мм
Случайный эксцентриситет по оси Y1 0 мм

Статически неопределимая система
Расчетная длина в плоскости X1OZ1 0,8 м
Расчетная длина в плоскости X1OY1 0,8 м