Розрахунок напружено-деформованого стану чотирипролітної балки

Мета роботи: виконати розрахунок чотирипролітної балки.

Завдання для підготовки до виконання лабораторної роботи

Розрахувати чотирипролітну балку, визначити напруження, дослідити епюри згинального моменту і поперечних сил.

РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА

1 Смирнов В.А. Александров А.В., Лащенков В.А., Шапошников Н.Н. Строительная механика стержневых систем.– М.: Стройиздат, 1981.

2 Зенкевич О.К., Ченг Ю.К. Метод конечного элемента в задачах строительной и непрерывной механики. – М.,1971.

3 Съярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач. –М., "МИР", 1980.

4 Стрелец-Стрелецкий Е.Б., Расчетные сочетания напряжений для конструкций типа балки-стенки и плиты. Строительная механика и расчет сооружений, № 3, 1986.

Умова задачі і вихідні дані:

1 Розрахувати і проаналізувати напружено-деформований стан чотирипролітної нерозрізної балки (рис.2.1).

Кожен стержень прольоту має відповідно довжину: перший – 4 м; другий – 7 м; третій і четвертий – 5 м.

Профіль стержнів має прямокутну форму з розмірами: h =40 см, b =20 см (усі елементи конструкції, крім другого) і h =30 см, b =45 см (другий елемент).

Механічні характеристики: модуль Юнга Е=3е6 тс/м³; щільність матеріалу Ro=2,75 тс/м³.

Навантаження на конструкцію:

перше завантаження − власна вага;

друге завантаження − зосереджена сила в першому прольоті 7,5 т від устаткування; трапецієвидне навантаження в другому прольоті від матеріалу, що складається;

третє завантаження − зосереджені сили в другому і третьому прольотах величиною 6,4 т від устаткування;

четверте завантаження − розподілене навантаження в третьому і четвертому прольотах від матеріалу, що складається.

2 Вивести епюри поперечних сил і згинальних моментів у кожному завантаженні.

 

Рисунок 2.1 – Чотирипролітна нерозрізна балка

Під час виконання лабораторної роботи студент повинен знати: мету виконання лабораторної роботи, порядок її виконання, загальні теоретичні положення будівельної механіки, можливості ПК ЛІРА, його інтерфейс, виконати аналіз одержаних результатів.

Після виконання лабораторної роботи студент повинен вміти: виконувати розрахунок напружено-деформованого стану чотирипролітної балки, будувати епюри та визначати напруження.

Порядок виконання лабораторної роботи наведено в таблиці 2.1.

 

Таблиця 2.1 – Послідовність дій під час розрахунку напружено-деформованого стану чотирипролітної балки

 

Етапи	Команди	Порядок виконання
Створення файлу для нової задачі	ФАЙЛ/НОВЫЙ	Задати ім’я файлу –БАЛКА, ознака схеми (кількість ступенів вольності) – 2 (три ступені вольності у вузлі – два переміщення і поворот в площині X0Z)
Створення геометрії схеми	СХЕМА/СОЗДАНИЕ/ РЕГУЛЯРНЫЕ ФРАГМЕНТЫ И СЕТИ (піктограма )	Задати крок уздовж першої (горизонтальної) осі
Значення L (мм)	Кількість N
Призначення закріплень у вузлах	1 ВЫБОР/ОТМЕТКА УЗЛОВ (піктограма ) 2 СХЕМА/СВЯЗИ	Призначити зв’язки за переміщеннями X і Z вузлу 1. Призначити зв’язки за пере-міщенням Z вузлам 2, 3, 4, 5
Задання жорсткостей елементів	ЖЕСТКОСТИ/ ЖЕСТКОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ (піктограма ) Брус (бетон)	Призначити жорсткості для всіх елементів схеми, крім елемента з номером 2: модуль пружності E = 3е6 тс/м^2, геометричні розміри перерізу: В = 20 см, Н = 40 см, об’ємна вага Ro =2,75 тс/м^3.

 

 

Продовження табл. 2.1

	ТЕКУЩИЕ ТИПЫ ЖЕСТКОСТИ Брус (бетон)	Призначити жорсткість для елемента 2: модуль пружності E = 3е6 тс/м^2, геометричні розміру перерізу: В = 30 см, Н = 45 см, об’ємна вага Ro =2,75 тс/м^3.
Призначення навантажень	1 НАГРУЗКИ/ВЫБОР ЗАГРУЖЕНИЯ 2 НАГРУЗКИ/ ДОБАВИТЬ СОБСТВЕННЫЙ ВЕС 3 НАГРУЗКИ /НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ	Номери завантаження: 1-ше завантаження – власна вага, 2-ге завантаження – зосереджена сила в першому прольоті 7,5 т від устаткування; трапецієвидне навантаження в 2-му прольоті від складованого матеріалу: 1 Виділити перший елемент схеми і призначити для цього елемента зосереджену силу: – у діалоговому вікні за допомогою радіо-кнопки обрати систему координат " Местная "; – за допомогою радіо-кнопки задати напрям дії наван-таження вздовж місцевої осі Z; – задати зосереджену силу, в діалоговому вікні обрати піктограму ;
		– у наступному діалоговому вікні задати величину сили Р =7,5 т і відстань від першого вузла елемента до точки прикладення сили А =2,3 м; – натиснути на кнопку " Подтвердить ".

 

Продовження табл. 2.1

		2 Виділити другий елемент схеми і призначити трапецієвидне навантаження на цей елемент: – у діалоговому вікні за допомогою радіо-кнопки вказати систему координат " Местная "; – задати напрям дії навантаження вздовж місцевої осі Z;
		– у діалоговому вікні обрати піктограму ; – задати величину сили в початковій і кінцевій точках її прикладення Р1 =1,8 т/м і Р2 =4,4 т/м; відстань від першого вузла елемента А1 =0,7 м і А2 =5,3 м; – натиснути на кнопку " Подтвердить ".
		3-тє завантаження – зосе-реджена сила на елементи 2 і3: – виділити на схемі елементи 2,3; – обрати номер завантаження (НАГРУЗКА/ВЫБОР ЗАГРУ-ЖЕНИЯ); – подати команду НАГРУЗКА/ НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ; – у діалоговому вікні за допомогою радіо-кнопки обрати систему координат " Местная "; – за допомогою радіо-кнопки задати напрям дії наван-таження вздовж місцевої осі Z;

 

Продовження табл. 2.1

		– задати зосереджену силу, в діалоговому вікні обрати піктограму ; – у наступному діалоговому вікні задати величину сили Р =6,4 т і відстань від першого вузла елемента до точки її прикладення А = 3,2 м; – натиснути на кнопку " Подтвердить ".
		4-те завантаження – розподілене навантаження в 3-му і 4-му прольотах: – виділити на схемі елементи 3і 4; – у діалоговому вікні за допомогою радіо-кнопки обрати систему координат " Местная "; – за допомогою радіо-кнопки задати напрям дії навантаження вздовж місцевої осі Z; – для того, щоб задати рівномірно-розподілене навантаження, в діалоговому вікні потрібно обрати піктограму ; – у наступному діалоговому вікні задати величину сили Р =5,6 т; –натиснути на кнопку " Подтвердить ".
Створення таблиці РСУ	НАГРУЗКИ/РСУ/ГЕНЕРАЦИЯ ТАБЛИЦЫ РСУ	Для 1-го завантаження (приймається за замовчу-ванням): – указати на пункт «постоянное» в наявному списку;

Продовження табл. 2.1

		– указати на кнопку " Подтвердить " (після чого введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСУ і номер завантаження автома-тично зміниться);
		для 2–го завантаження: – указати на пункт «постоянное» в наявному списку; –натиснутина кнопку " Подтвердить " (після чого введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСУ і номер завантаження автоматично зміниться);
		для 3–го завантаження: – вказати на пункт «кратко-временное» в наявному списку; – натиснути на кнопку " Подтвердить " (після чого введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСУ і номер завантаження автоматично зміниться);
		для 4­–го завантаження: – указати на пункт «временное длительное» в наявному списку; –натиснути на кнопку " Подтвердить " (після чого введені дані відобразяться окремим рядком у зведеній інформаційній таблиці РСУ)

 

 

Продовження табл. 2.1

Виконання розрахунку	РЕЖИМ/ВЫПОЛНИТЬ РАСЧЕТ (піктограма )	Програма переходить у режим розрахунку, на екран виводиться індикатор стану розрахунку
Режим візуалізації результатів розрахунку	РЕЖИМ/РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА (піктограма )	Виведення на екран епюр, команда меню УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ