Статический расчет стрельчатой арки в ПК Лира

 

Шаг 1. Исходные данные

Запроектировать трехшарнирную стрельчатую арку постоянного сечения, пролет арки L=24м, высота f=16м. Арка проектируется для неотапливаемого склада сыпучих материалов (удобрений). Район строительства г. Казань. Сосна 2-го сорта. В результате компоновки стрельчатой арки получена конструктивная схема, приведенная на рисунке 3.1, и расчетная на рисунке 3.4.

 

Рис. 3.4. Расчетная и конструктивная схемы рамы

 

Шаг 2. Составление новой задачи

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

Рис. 3.5. Диалоговое окно Признак схемы

В появившемся диалоговом окне Признак схемы (рис. 3.5) задайте следующие параметры:

Ø имя создаваемой задачи – Стрельчатая арка (шифр задачи по умолчанию совпадает с именем задачи);

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

После этого щелкните по кнопке Подтвердить (рис. 3.5).

 

Шаг 3. Создание геометрической схемы

Координаты точек оси арки у находятся по формуле:

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

Ø Выберите вкладку Формульный ввод и в строках значений введите данные как показано на рис. 3.6:

 

Рис. 3.6. Диалоговое окно Добавить узел

После этого щелкните по кнопке – Применить. Будет создана левая сторона полуарки. Для создания правой полуарки выполните пункт меню Выбор  Отметка элементов (кнопка на панели инструментов). С помощью курсора выделите все узлы и элементы схемы.

Ø Выберите диалоговое окно Копировать выбранные объекты с помощью меню Схема  Корректировка  Копировать выбранные объекты (кнопка на панели инструментов). Выбрать вкладку Копирование симметрично и выполните копирование относительно плоскости YOZ и базового узла в вершине полуарки (рис. 3.7).

 

 

Шаг 4. Задание граничных условий

Ø Выполните пункт меню Выбор  Отметка узлов (кнопка на панели инструментов).

Ø С помощью курсора выделите опорные узлы арки (узлы окрашиваются в красный цвет).

Ø С помощью пункта меню Схема  Связи (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Связи в узлах (рис. 3.7).В этом окне, с помощью установки флажков, отметьте направления, по которым запрещены перемещения узлов (X, Z).

 

Рис. 3.7. Диалоговое окно Копирование выбранные объекты

Шаг 4. Задание граничных условий

Ø Выполните пункт меню Выбор  Отметка узлов (кнопка на панели инструментов).

Ø С помощью курсора выделите опорные узлы арки (узлы окрашиваются в красный цвет).

Ø С помощью пункта меню Схема  Связи (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Связи в узлах (рис. 3.8).В этом окне, с помощью установки флажков, отметьте направления, по которым запрещены перемещения узлов (X, Z).

Ø После этого щелкните по кнопке – Применить (узлы окрашиваются в синий цвет).

Рис.3.8. Диалоговое окно Связи в узлах

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

 

Шаг 5. Задание шарнира в вершине арки

Выполните пункт меню Выбор  Отметка элементов (кнопка на панели инструментов).

С помощью курсора выделите 2 стержня при вершине арки (элементы окрашиваются в красный цвет).

Из меню Жесткости  Шарниры (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Шарниры (рис. 3.9). В этом окне с помощью установки соответствующих флажков укажите узлы и направления, по которым снимается жесткость связи одного из концов стержня с узлом. Щелкните по кнопке – Применить.

Рис. 3.9. Диалоговое окно Шарниры схемы: 2-й узел – UY.

Шаг 6. Задание жесткостных характеристик

Геометрические характеристики в данный момент являются искомыми величинами. Однако, не присвоив жесткостные характеристики элементам схемы, невозможно выполнить расчет. Оптимальная высота сечения арки находится в пределах (l/40-l/50), поэтому принимаем h=60см, b=13.5см.

Ø С помощью меню Жесткости  Жесткости элементов (кнопка на панели инструментов) вызовите диалоговое окно Жесткости элементов (рис.3.10).

 

 

Рис. 3.10. Диалоговое окно Жесткости элементов

Рис. 3.11 Диалоговое окно Задание стандартного сечения

 

Ø 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 рисунке 3.11 и нажмите Нарисовать  Подтвердить.

Назначение добавленного типа жесткости элементам расчетной схемы происходит следующим образом:

Ø Необходимо выделить в Списке типов жесткостей «Брус 13.5Х60».

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

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

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

Ø В диалоговом окне Показать при активной закладке Элементы установите флажок Местные оси стержней.

Ø Щелкните по кнопке – Перерисовать.

Ø Выделите элементы правой полуарки. С помощью меню Схема ð Корректировка вызовите диалоговое окно Местные оси стержней и выполните Инверсно.

Рис. 3.12. Диалоговое окно Задание нагрузок

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 или с помощью счетчика, расположенного напанели инструментов.

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.