раскрепление для прогибов в лире зачем

Функция раскрепления для расчёта прогибов в ПК ЛИРА 10

Согласно п. 4.2.2 СП 16.13330.2011 необходимо производить проверку металлических конструкций по прогибам и перемещениям. Требования к предельным значениям прогибов указаны в приложении Е СП 20.13330.2011, а также разделе 15 (п. 15.2.6, п. 15.8.6) СП 16.13330.2011. Перечень конструкций, для которых необходимо осуществлять проверку по прогибам, приведен в разделе Е.2.1 СП 20.13330.2011. На практике, при проектировании наиболее часто приходится сталкиваться с проверкой прогибов стальных прогонов и балок перекрытий и покрытий жилых, общественных зданий, промышленных этажерок, рабочих и обслуживающих площадок. Предельно допустимые прогибы для них указаны в п. 2, 3 таблицы Е.1 СП 20.13330.2011. При этом используются значения постоянных нагрузок и длительные нагрузки, или длительно действующая часть кратковременных нагрузок со своими коэффициентами сочетаний. Такой подход справедлив для конструкций, загруженных постоянными, полезными, снеговыми и другими нагрузками, имеющими длительно действующую часть.

Расчет прогиба реализован в ПК ЛИРА 10. В случаях, когда необходимо вести проверку металлических конструкций по прогибам пользователь иногда может столкнутся с чрезмерно большим процентом использования сечения по прогибам, это не всегда говорит о малом сечении конструктивного элемента. Такая ситуация часто может быть связана с тем, что к прогибам самого проверяемого элемента, например, балки прибавляется вертикальное перемещение опор этой балки, отсюда и возникают слишком большие прогибы.

Для того, чтобы избежать возникновения такой ошибки, в ПК ЛИРА 10 реализована функция задания раскрепления для расчёта прогибов. Раскрепления опор используется для того, чтобы из общего прогиба конструкции в составе расчётной схемы вычесть перемещения её опор. При отсутствии раскреплений принимается полное перемещение сечений конструктивного элемента в составе расчётной схемы. Необходимость задания раскреплений определяет пользователь. Следует обратить внимание, что в режиме подбора сечения конструктивного элемента принято, что величина его прогиба изменяется обратно пропорционально изгибной жёсткости ЕI рассматриваемого конструктивного элемента и не учитывает перемещение других элементов расчётной схемы. Если при наличии раскреплений это предположение справедливо, то при их отсутствии такой подход может привести к неправильному результату. Поэтому, в случае обоснованного отсутствия раскреплений окончательный расчёт сечений должен быть выполнен в режиме проверки.

Для сравнения можно рассмотреть балочное перекрытие на рисунке 1. На первый взгляд кажется, что такая раскладка балок является некорректной и приводит к геометрически изменяемой конструкции. Расчёт, однако, этого не показывает. Как видно, в конструктивном элементе 9, для которого задано раскрепление, проверка по прогибу проходит и составляет 60%, тогда как в 21 конструктивном элементе, где не заданы раскрепления процент использования составляет немыслимые 406%. Естественно, что, если пользователь будет осуществлять дальнейший подбор, будет наблюдаться значительный перерасход материалов.

Прогибы элемента в месте раскрепления в заданном направлении принимаются равными нулю, а расчет прогиба на участке между раскреплениями вычисляется относительно прямой, соединяющей раскрепления. Раскрепления задаются в местных осях стержневого элемента.

После этого в меню установки раскреплений (рисунок 2) следует установить направление раскреплений и выбрать удобную для рассматриваемого случая политику назначения раскреплений. (Например, для балок перекрытия, расположенных в горизонтальной плоскости, местная ось Z₁ которых направлена вверх, достаточно дать раскрепление по Z₁). С помощью этого же меню можно удалить ненужные раскрепления.

Источник

33. Проверка прогибов при расчете металлических конструкций в ПК ЛИРА 10.4.

В ПК ЛИРА 10.4 существует множество функций, которые позволяют облегчить выполнение тех или иных расчетов или проверок. Одной из таких функций является функция раскрепления для расчета прогибов.

При проектировании и расчете металлических конструкций должна быть произведена проверка прогибов и перемещений, регламентированная п. 4.2.2 СП 16.13330.2011. Предельно допустимые значения прогибов приведены в приложении Е к СП 20.13330.2011, а также разделе 15 (п. 15.2.6, п. 15.8.6) СП 16.13330.2011. В разделе Е.2.1 СП 20.13330.2011 содержится полный перечень конструкций, для которых необходима проверка прогибов и предельные значения прогибов.

При проектировании металлических конструкций наиболее часто приходится сталкиваться с проверкой прогибов стальных прогонов и балок перекрытий и покрытий жилых, общественных зданий, промышленных этажерок, рабочих и обслуживающих площадок. Предельно допустимые прогибы для этих конструкций указаны в п. 2, 3 таблицы Е.1 СП 20.13330.2011.

Для проверки металлических конструкций по прогибам используются нормативные значения постоянных и длительных нагрузок или длительно действующая часть кратковременных нагрузок с соответствующими коэффициентами сочетаний.

В ПК ЛИРА 10.4 реализована проверка элементов по прогибам, эта проверка выполняется автоматически, при установке соответствующей галочки в параметрах конструирования (рис. 1).

Для предотвращения таких ситуаций в ПК ЛИРА 10.4 реализована специальная функция – «Установить раскрепления для прогибов». Принцип работы этой функции заключается в том, что из общего прогиба конструктивного элемента вычитается перемещение опор рассматриваемого элемента. Если раскрепление не задано, принимается полное перемещение элемента. Необходимость задания раскреплений определяет во всех случаях сам пользователь. Обратим внимание, что в режиме подбора принято, что прогиб элемента не учитывает перемещение других элементов расчетной схемы и изменяется обратно пропорционально изгибной жесткости ЕI. В случае задания раскреплений, это справедливо, но при их отсутствии такой подход может привести к неправильному результату. Поэтому, в случае отсутствия раскреплений после подбора сечений рекомендуем выполнить их дополнительную проверку.

В качестве примера применения функции задания раскреплений в ПК ЛИРА 10.4 рассмотрим 6-ти угловую площадку, представленную на рисунке 2.

На рисунке 3 наглядно видно, что в конструктивном элементе 14, для которого задано раскрепление, проверка по прогибу проходит и составляет 93%, при этом в абсолютно идентичном элементе № 9, в котором не заданы раскрепления, процент использования составляет критические 221%. В случае проведения дальнейшего подбора, результаты окажутся сильно завышенными.

Принцип работы функции раскрепления достаточно прост.

В месте задания раскрепления по выбранному направлению прогибы конструктивного элемента принимаются равными нулю, а на участке между раскреплениями прогибы вычисляются относительно прямой, соединяющей узлы, в которых назначены раскрепления. Направление раскрепления определяется исходя из направления местных осей стержневого элемента.

Для задания раскреплений, необходимо вызвать в пункте меню Конструирование соответствующую команду: «Установить раскрепления для прогибов». Также можно использовать кнопку на панели инструментов.

После вызова команды в меню установки раскреплений (рис. 4) следует установить направление раскреплений и выбрать необходимую в конкретном случае политику назначения раскреплений. (Например, для балок перекрытия, расположенных в горизонтальной плоскости, местная ось Z1, которая направлена вверх, достаточно задать раскрепление по Z1). Это же меню позволяет удалять лишние раскрепления.

Источник

Проверка прогибов стальной балки

При расчете стальных балок по II-й ГПС (по прогибам) необходимо создавать раскрепления для прогибов:

Информация из справки LIRA SAPR (Справка\Пояснения Сталь\Проверки прогибов):

Проверка прогиба осуществляется сопоставлением реально определенного относительного прогиба (L/f) с максимально возможным для данного конструктивного элемента прогибом.

В данной версии проверка выполняется только для балок на основании состава загружений во всех сочетаниях. Учитываются коэффициенты надежности по нагрузке (заданные при формировании РСУ в среде ПК ЛИРА-САПР) и коэффициенты сочетания.

Перемещения, вызванные загружениями с долей длительности 0, в данном расчете не используются.

Прогибы находятся для каждого сечения на основании распределения MY1, MZ1, QY1, QZ1 по длине элемента. Соответственно, увеличение количества расчетных сечений способствует более точному определению прогибов (особенно, если воздействуют сосредоточенные силовые факторы).

В режиме локального расчета элемента (см. справочную систему СТК-САПР) имеется возможность расчета прогибов по огибающим эпюрам изгибающего момента в запас. Это может потребоваться, когда редактируются расчетные сочетания усилий (или нагрузок) и теряется связь с результатами расчета на ПК ЛИРА-САПР основной схемы.

На приведенном фрагменте показан механизм определения прогибов (они обозначены как di и dk) в конструктивном элементе с наложенными раскреплениями на элементы.

Если раскрепления не наложены, то прогиб принимается равным полному расстоянию до оси X.

Пример расчета однопролетной балки

Согласно нормативной документации прогиб определяется от действия нормативных нагрузок. Поскольку в LIRA SAPR все нагрузки прикладываются к узлам и элементам их расчётными значениями, при определении прогибов программа определяет нормативное значение нагрузок путём деления их на коэффициент надёжности.

Посмотреть какие приняты коэффициенты надёжности, а также ввести их вручную, если это необходимо, можно в окне параметров расчёта.

Подробнее о корректировке коэффициентов надёжности для расчета прогибов вручную читайте в статье «Коэффициенты к временным нагрузкам при проверке прогиба»

Предельно допустимый L/200=6000/200=30мм

Без задания раскреплений (по абсолютному перемещению узлов балки):
((39,8мм/ к-т надежности по нагрузке)/ 30мм))*100%=((39,8/1,1)/30)*100%=120,6%

С заданием раскреплений (по относительному перемещению узлов балки за вычетом перемещений опорных узлов):
((39,8мм-9,14)/ к-т надежности по нагрузке)/30мм))*100%=(((39,8-9,14)/1,1)/30)*100%=92,9%

Ручной ввод расчётной длины балки для расчёта прогибов

В диалоговом окне задания характеристик расчёта стальной балки присутствует группа параметров Расчёт по прогибу.

Информация из справки ЛИРА САПР:
Расчет по прогибу – данные для расчета прогиба. Длина пролета авто – вычисляется по положению раскреплений. Длина пролета точно – длина пролета при расчете приравнивается этому числу.

Рассмотрим раму из предыдущего примера, только теперь раскрепления для прогибов назначим для всех конструкций, а расчётные длины будем для первого случая задавать автоматическим способом, а для второго ручным.

Предельно допустимый прогиб при длине 6 м L/200=6000/200=30мм

Предельно допустимый прогиб при длине 4 м L/200=4000/200=20мм

Проценты использования по предельному прогибу

Длина балки 6 м:
((39,8мм-9,14)/ к-т надежности по нагрузке)/30мм))*100%=(((39,8-9,14)/1,1)/30)*100%=92,9%

Длина балки 4 м:
((39,8мм-9,14)/ к-т надежности по нагрузке)/30мм))*100%=(((39,8-9,14)/1,1)/20)*100%=139,4%

Расчёт прогибов стрельчатой арки

Пример — рама переменного сечения (РПС) пролётом 18 м. Соединение полурам в коньке — шарнирное, опирание полурам на фундамент — шарнирное.

При этом в параметрах «Дополнительные характеристики» необходимо указать вручную пролет, с которым программа будет сравнивать прогиб (автоматическое определение пролета возможно только для линейных балок, где все конечные элементы (КЭ) конструктивного элемента (КоЭ) лежат на одной оси):

Результаты определения прогибов в СТК-САПР:

Предельно допустимый L/200=17664/200=88.32 мм

Без задания раскреплений (по абсолютному значению на эпюре прогибов fz):
96.7/17644=1/182 — совпадает с результатом расчёта элемента №2

С заданием раскреплений (по относительному значению на эпюре прогибов fz):
(96.7-(-6.46))/17644=1/171 — совпадает с результатом расчёта элемента №4

Без задания раскреплений (по абсолютному значению перемещений узлов):
99.8/17644=1/177 — не совпадает ни с чем

Расчёт прогибов цилиндрической арки

Пример – цилиндрическая арка пролётом 18 м, стрелой подъёма f = 9 м. Соединение всех элементов между собой — жёсткое, опирание на фундамент — шарнирное.

Нагрузки на арку приложены их расчётными значениями. Значения нагрузок для определения прогибов принимаются согласно СП 20.13330.2016 Нагрузки и воздействия, таблица Д.1 Приложения Д. В данном примере арка является конструкцией покрытия, прогиб которой должен определяться от постоянных и длительных нагрузок (п.2 табл. Д.1). Для визуализации перемещений от нормативных значений нагрузок, необходимо создать особое РСН с нормативными длительными значениями нагрузок. Нагрузки в данном РСН нужно поделить на коэффициент надёжности, с учётом длительности. На конструкцию действуют два загружения:

Загружение 1 — постоянное, коэффициент надёжности 1.1;
Загружение 2 — кратковременное, коэффициент надёжности 1.2, доля длительности 0.35;

Вычислим коэффициенты для перехода к нормативным значениям

Загружение 1 Kn=1/1.1=0.91;
Загружение 2 Kn=1/1.2*0.35=0.292

Предельно допустимый прогиб L/200=18000/200=90 мм

Фактический прогиб (по абсолютному значению перемещений узлов): 32.2/18000=1/559 – меньше предельно допустимого значения.

Источник

Заметки инженера-строителя
Блог проектировщика

Полезная информация о конструкциях, расчётах и строительных материалах
Содержание сайта: Главная страница

среда, 18 января 2017 г.

Раскрепления для прогибов. О функции. ЛИРА САПР, ЛИРА СОФТ

В данной статье речь пойдёт о функции раскрепления для расчета прогибов.

С помощью данной функции пользователь вносит корректировки в расчетную схему, позволяющие программе более достоверно рассчитать стержни расчетной схемы по прогибам.

Дело в том, что если не производить никаких манипуляций, то для проверки стержней по прогибам в программой будут взяты абсолютные значения перемещений элемента в системе, а не значения прогибов самого элемента.
То есть к прогибам элемента, подвергающегося проверке, прибавится вертикальное перемещение опорных узлов этого элемента.

Принцип работы функции раскрепления для расчета прогибов таков: из общего прогиба конструктивного элемента вычитается перемещение опор рассматриваемого элемента. Если же раскрепление не задано, принимается полное перемещение элемента.
Иными словами, в месте задания раскрепления по выбранному направлению прогибы конструктивного элемента принимаются равными нулю, а на участке между раскреплениями прогибы вычисляются относительно прямой, соединяющей узлы, в которых назначены раскрепления.

Направление раскрепления определяется исходя из направления местных осей стержневого элемента.

Необходимость задания раскреплений и раскрепляемые узлы во всех случаях определяются инженером самостоятельно.

Таков механизм подбора по прогибу в этих программах: заложено, что прогиб элемента не учитывает перемещение других элементов расчетной схемы и изменяется обратно пропорционально изгибной жесткости ЕI.
Поэтому и приходится ‘обнулять’ вертикальные перемещения опорных узлов элементов

Источник

33. Проверка прогибов при расчете металлических конструкций в ПК ЛИРА 10.4

В ПК ЛИРА 10.4существует множество функций, которые позволяют облегчить выполнение тех или иных расчетов или проверок. Одной из таких функций является функция раскрепления для расчета прогибов.

При проектировании и расчете металлических конструкций должна быть произведена проверка прогибов и перемещений, регламентированная п. 4.2.2 СП 16.13330.2011. Предельно допустимые значения прогибов приведены в приложении Е к СП 20.13330.2011, а также разделе 15 (п. 15.2.6, п. 15.8.6) СП 16.13330.2011. В разделе Е.2.1 СП 20.13330.2011 содержится полный перечень конструкций, для которых необходима проверка прогибов и предельные значения прогибов.

При проектировании металлических конструкций наиболее часто приходится сталкиваться с проверкой прогибов стальных прогонов и балок перекрытий и покрытий жилых, общественных зданий, промышленных этажерок, рабочих и обслуживающих площадок. Предельно допустимые прогибы для этих конструкций указаны в п. 2, 3 таблицы Е.1 СП 20.13330.2011.

Для проверки металлических конструкций по прогибам используются нормативные значения постоянных и длительных нагрузок или длительно действующая часть кратковременных нагрузок с соответствующими коэффициентами сочетаний.

В ПК ЛИРА 10.4 реализована проверка элементов по прогибам, эта проверка выполняется автоматически, при установке соответствующей галочки в параметрах конструирования (рис. 1).

Рис. 1. ПК ЛИРА 10.4. Задание параметров для расчета прогибов.

В некоторых ситуациях расчетчики могут столкнуться со случаями чрезмерно завышенных значений прогибов, соответственно, с большим процентом использования сечения при проверке. Такая картина не всегда указывает на необходимости увеличения сечения конструктивного элемента. Зачастую это может быть связано с тем, что к прогибам элемента, подвергающегося проверке, прибавляется вертикальное перемещение опор этого элемента, отсюда и возникают завышенные значения прогибов, при этом, если провести проверку вручную, то элемент пройдет.

Для предотвращения таких ситуаций в ПК ЛИРА 10.4 реализована специальная функция – «Установить раскрепления для прогибов». Принцип работы этой функции заключается в том, что из общего прогиба конструктивного элемента вычитается перемещение опор рассматриваемого элемента. Если раскрепление не задано, принимается полное перемещение элемента. Необходимость задания раскреплений определяет во всех случаях сам пользователь. Обратим внимание, что в режиме подбора принято, что прогиб элемента не учитывает перемещение других элементов расчетной схемы и изменяется обратно пропорционально изгибной жесткости ЕI. В случае задания раскреплений, это справедливо, но при их отсутствии такой подход может привести к неправильному результату. Поэтому, в случае отсутствия раскреплений после подбора сечений рекомендуем выполнить их дополнительную проверку.

В качестве примера применения функции задания раскреплений в ПК ЛИРА 10.4 рассмотрим 6-ти угловую площадку, представленную на рисунке 2.

Рис. 2. ПК ЛИРА 10.4. Пример расчетной схемы.

На рисунке 3 наглядно видно, что в конструктивном элементе 14, для которого задано раскрепление, проверка по прогибу проходит и составляет 93%, при этом в абсолютно идентичном элементе № 9, в котором не заданы раскрепления, процент использования составляет критические 221%. В случае проведения дальнейшего подбора, результаты окажутся сильно завышенными.

Рис. 3. ПК ЛИРА 10.4. Сравнение расчета с раскреплением и без

Принцип работы функции раскрепления достаточно прост.

В месте задания раскрепления по выбранному направлению прогибы конструктивного элемента принимаются равными нулю, а на участке между раскреплениями прогибы вычисляются относительно прямой, соединяющей узлы, в которых назначены раскрепления. Направление раскрепления определяется исходя из направления местных осей стержневого элемента.

Для задания раскреплений, необходимо вызвать в пункте меню Конструирование соответствующую команду: «Установить раскрепления для прогибов». Также можно использовать кнопку на панели инструментов.

После вызова команды в меню установки раскреплений (рис. 4) следует установить направление раскреплений и выбрать необходимую в конкретном случае политику назначения раскреплений. (Например, для балок перекрытия, расположенных в горизонтальной плоскости, местная ось Z_1, которая направлена вверх, достаточно задать раскрепление по Z₁). Это же меню позволяет удалять лишние раскрепления.

Рис. 4. Меню задания раскреплений

Таким образом, мы рассмотрели очень полезную функцию, которая позволяет свести к минимуму возникновение ошибок при проверке прогибов в металлических конструкциях.

Источник