Статический расчет арки на ПК «лира»

Шаг 1. Исходные данные

Спроектировать и рассчитать трехшарнирную круговую гнутоклееную арку покрытия склада с классом эксплуатации А1. Арка постоянного прямоугольного сечения, пролет l = 30 м, стрела подъема f = 6 м > l/6 при шаге 4,5 м, опоры железобетонные (рис. 2.16). Район строительства III по снеговой нагрузке. Район строительства II по ветровой нагрузке.

В результате компоновки арки получена конструктивная схема, приведенная на рис.2.16.

Рис. 2.16. Конструктивная схема арки

Рис. 2.17. Расчетная схема арки

Шаг 2. Составление новой задачи

· Для создания новой задачи выполните пункт меню Файл  Новый (кнопка на панели инструментов).

· В появившемся диалоговом окне Признак схемы (рис.2.17) задайте следующие параметры:

- имя создаваемой задачи – Круговая арка (шифр задачи по умолчанию совпадает с именем задачи);

- признак схемы – 2 – Три степени свободы в узле (два перемещения и поворот) X0Z.

· После этого щелкните по кнопке Подтвердить (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Диалоговое окно Признак схемы

Шаг 3. Создание геометрической схемы

Координаты точек оси арки у для вычисления внутренних усилий находятся по формуле:

– Д,

где Д = R – f = 21,75 - 6 = 15,75 м

· Вызовите диалоговое окно Добавить узел с помощью меню Схема  Корректировка  Добавить узел (кнопка на панели инструментов).

· Выберите вкладку Формульный ввод и в окнах введите необходимые параметры (рис. 2.19):

Рис. 2.19. Диалоговое окно Добавить узел

· После этого щелкните по кнопке – Применить. После этого будет создана левая полуарка, составленная из восьми стержней.

· Для создания правой полуарки выполните пункт меню Выбор  Отметка элементов (кнопка на панели инструментов).

· С помощью курсора выделите все элементы схемы. Выберите диалоговое окно Копировать выбранные объекты с помощью меню Схема  Корректировка  Копировать выбранные объекты ( кнопка на панели инструментов).

· Откройте вкладку Копировать симметрично и выполните копирование относительно плоскости YOZ и базового узла в вершине полуарки (рис. 2.20).

 

Рис. 2.20. Диалоговое окно Копировать выбранные объекты

Рис. 2.21. Диалоговое окно Связи в узлах

Шаг 4. Задание граничных условий

· Выполните пункт меню Выбор  Отметка узлов (кнопка на панели инструментов). С помощью курсора выделите опорные узлы арки (узлы окрашиваются в красный цвет).

· С помощью пункта меню Схема  Связи (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Связи в узлах (рис.2.21).

· В этом окне, с помощью установки флажков, отметьте направления, по которым запрещены перемещения узлов (X, Z). После этого щелкните по кнопке – Применить (узлы окрашиваются в синий цвет).

· Выполните пункт меню Выбор  Отметка узлов (кнопка на панели инструментов), чтобы снять активность с операции отметки узлов.

Шаг 5. Задание шарнира в вершине арки

·

Рис. 2.22. Диалоговое окно Шарниры

Выполните пункт меню Выбор  Отметка элементов (кнопка на панели инструментов). С помощью курсора выделите два стержня при вершине арки (элементы окрашиваются в красный цвет).

· Из меню Жесткости  Шарниры (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Шарниры (рис. 2.22).

· В этом окне с помощью установки соответствующих флажков укажите узлы и направления, по которым снимается жесткость связи одного из концов стержня с узлом схемы: 2-й узел – UY.

· Щелкните по кнопке – Применить.

Рис. 2.23. Диалоговое окно Жесткости элементов андартного сечения

Шаг 6. Задание жесткостных характеристик

Геометрические характеристики в данный момент являются искомыми величинами. Однако, не присвоив жесткостные характеристики всем элементам схемы, невозможно выполнить расчет. Оптимальная высота поперечного сечения арки находится в пределах (1/40 - 1/50) l = (1/40 - 1/50) 3000 = 75 - 60 см. Принимаем h=75см, b=20см.

· С помощью меню Жесткости  Жесткости элементов (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Жесткости элементов (рис.2.23).

· В этом окне щелкните по кнопке Добавить и в библиотеке жесткостных характеристик щелкните по первой закладке Стандартные типы сечений и дважды щелкните на эскизе Брус.

· В окне Задание стандартного сечения введите данные согласно рис. 2.24 и Подтвердить.

Рис. 2.24. Задание стандартного сечения

 

Назначение добавленных типов жесткостей элементам расчетной схемы происходит следующим образом:

· Необходимо выделить в Списке типов жесткостей нужный тип – Брус 20х75.

· Нажмите кнопку Установить как текущий тип, после этого в строке Текущий тип жесткости появится название типа жесткости.

· Выделите элементы арки, которым будет присвоен текущий тип жесткости. Нажмите кнопку Назначить.

· Выполните пункт меню Опции  Флаги рисования (кнопка на панели инструментов).

· В диалоговом окне Показать при активной закладке Элементы установите флажок Местные оси стержней. Щелкните по кнопке – Перерисовать.

· Выделите стержни правой полуарки и с помощью меню Схема  Корректировка  вызовите диалоговое окно Местные оси стержней и нажмите кнопку Инверсно.

 

Шаг 7. Задание нагрузок

· Задание нагрузок выполняется по следующему алгоритму.

· Сделайте активным загружение, в котором будут приложены данные нагрузки. Переключение между загружениями осуществляется выбором в меню Нагрузки  Выбор загружения ( кнопка на панели инструментов ) или с помощью счетчика, расположенного напанели инструментов.

·

Рис. 2.25. Задание нагрузок от собственного веса и веса покрытия

Рекомендуется задать название загружения в строке Имя диалога Активное загружение.

· Задание параметров нагрузок осуществляется в диалоговом окне Задание нагрузок, которое вызывается в меню Нагрузки Нагрузки на узлы и элементы. Данное окно включает шесть вкладок которые поделены на различные типы нагрузок.

· Выбрать закладку, нажать на кнопку с пиктограммой нужного типа нагрузки. В открывшемся окне задать параметры нагрузки, нажать кнопку ОК. Введенные параметры отразятся в строке Текущая нагрузка диалога Задание нагрузок.

· Выделить узлы или элементы на расчетной схеме. Нажать кнопку Применить в диалоговом окне Задание нагрузок. Для отображения нагрузок на расчетной схеме необходимо поставить соответствующий флажок на вкладке Флаги рисования.