Задача 8. Конструирование сечений стальных элементов

Цель:

• на простейшем примере продемонстрировать основные этапы подбора и конструирования сечений стальных элементов;
• показать возможность создания расчетной схемы добавлением узлов и элементов.

Рис. 5.8.1Расчетная схема балки

Условие задачи.

Для балки (Рис. 5.8.1), двутаврового поперечного сечения (двутавр №10Б1) определить наибольший процент исчерпания несущей способности, а также подобрать для заданной расчетной схемы необходимое поперечное сечение. Длина балки l = 1 м. Величина силы P = 10кН.

Методические указания

Создание расчетной схемы

1. Запуск программы. Пуск ► Программы ► Lira Soft ► Lira 10.4 ► LIRA 10.4x86 (LIRA 10.4x64).

2. В редакторе начальной загрузки «Новый проект» выберите Создать новый проект и задайте параметры проекта:

• имя – Задача 8;
• описание – Конструирование сечений стальных элементов;
• тип создаваемой задачи – (2) Плоская рама (X, Z, UY). X, Z, UY – возможные линейные и угловые перемещения узлов.

Нажмите кнопку Создать.

3. Создание геометрии расчетной схемы. Схема ► Добавить элементы (кнопка на панели инструментов);

· Элементы можно создавать, указывая узлы курсором на сети построения.

· Указав курсором на начальный узел, щелкните мышкой один раз. Указав курсором на конечный узел, щелкните курсором два раза.

· Увеличьте расчетную схему. Вид ► Увеличить в окне (кнопка на панели инструментов) ►. Увеличить в 8 раз.

4. Вывод на экран номеров узлов. Вид ► Изменить атрибуты представления модели (кнопка на панели инструментов).

· В панели активного режима Атрибуты представления в ветке Узлы установите флажок Номер.

· Щелкните по кнопке – Назначить.

5. Задание граничных условий. Схема ► Назначить связи (кнопка на панели инструментов).

• Выделите курсором левый узел балки одновременно нажав клавиши Ctlr и Shift (узел окрасится в красный цвет).

·. В панели активного режима Назначить связи с помощью установки флажков, отметьте те направления, по которым запрещены перемещения узла (X – перемещение в направлении оси X, Z -перемещение в направлении оси Z, UY – угол поворота вокруг оси Y). Красный цвет у узла исчезнет

· Щелкните по кнопке Закрепить.

6. Задание сечений. Редакторы ► Редактор сечений/жесткостей (кнопка на панели инструментов)► Параметрические сечения.

· Из категории Стальные сечения в раскрывающемся списке выберите тип сечения Двутавр прокатный (на экран выводится панель для задания геометрических размеров выбранного типа сечения).

· На панели Стальное сечение Двутавр прокатный задайте параметры сечения (Рис. 5.8.2). Таблица сортамента - ГОСТ 26020 – 83 Двутавр с параллельными гранями полок типа Б, Профиль 10Б1.

· Для выхода из Редактора сечений/жесткостей щелкните мышкой по вкладке Главный вид.

Рис. 5.8.2 Панель Стальные сечения стержней

7. Задание материала. Редакторы ► Редактор материалов (кнопка на панели инструментов).

· Выберите из категории Материал из базы данных ► Стальной прокат из базы данных ► ГОСТ 27772 – 88 (Рис. 5.8.3);

· Для выхода из Редактора материалов щелкните мышкой по вкладке Главный вид.

Рис. 5.8.3 Задание материала

8. Задание параметров конструирования. Редакторы ► Редактор параметров конструирования ► Стальные элементы► Топология двутавров►

• Задайте: нормы проектирования СП16.13330.2011 (Рис. 5.8.4).

Рис. 5.8.4 Задание параметров конструирования

9. Назначение сечений и материалов элементам расчетной схемы. Конструирование ► Назначить сечение, материал и параметры конструирования (кнопка на панели инструментов).

· Выделение всех элементов балки. Выбор ► Выбрать все узлы и элементы (Ctrl+A).

· На панели активного режима Назначить жесткости в Параметрах назначения укажите радио-кнопкой Использовать все.

· Затем выберите Доступные сечения - , Доступные материалы - , Доступное конструирование - .

• Нажмите кнопку Назначить.

10. Формирование загружений. Редакторы ► Редактор загружений (кнопка на панели инструментов).

· На панели активного режима щелкните по закладке Добавить загружение и в раскрывающемся списке выберите Статическое загружение.

11. Создания таблицы Расчетных Сочетаний Усилий. Редактор загружений ► РСУ/РСН (Российская федерация: СП 20.13330.2011).

• Для Загружения 1 выбрать в списке Вид загружения – «Постоянное». В соответствии со строительными нормами расчет армирования, производится по невыгодным сочетаниям усилий.
• Для выхода из вкладки Редактор загружений щелкните мышкой по вкладке Главный вид

12. Назначение нагрузок. Схема ► Назначить нагрузки (кнопка на панели инструментов).

· В панели активного режима Добавление нагрузок кликните на выпадающей список Библиотека нагрузок ► Нагрузки на узел ► Сосредоточенная сила (по умолчанию указана система координат Глобальная, направление – вдоль оси Z).

· В панели Сосредоточенная сила задайте величину силы Р = 10 кН. Правый узел вновь станет белым и на экране появится стрелка, изображающая сосредоточенную силу.

13. Статический расчет. Расчет ► Выполнить расчет (кнопка на панели инструментов).

· Параметры расчета оставьте по умолчанию и нажмите на кнопку Запустить расчет

14. Проверочный расчет. Расчет ► Расчет конструкций (кнопка на панели инструментов).

На панели активного режима Расчет конструкций указываем: в категории Тип расчета – Проверка; в категории Силовые факторы - РСУ.

В Политике расчета поставить галочку- Все элементы (Рис. 5.8.5).

· Нажмите на кнопку Отправить элементы на расчет.

Рис. 5.8.5 Проверочный расчет конструкции.

Оформление отчета

15. Представьте в отчете расчетную схему, геометрические и упругие характеристики балки.

16. Просмотр результатов проверки. Результаты ► Стальные конструкции (кнопка на панели инструментов).

· Выберите параметры I Предельного состояния (I П.С.)

· Укажите радио-кнопкой выполнять Проверку по результатам РСУ

· Нажмите на кнопку Показать (Рис. 5.8.6).

Рис. 5.8.6 Процент исользования МК

17. Т.к. процент использования превышает 100 %. Проводим подбор поперечного сечения балки. Расчет ► Расчет конструкций (кнопка на панели инструментов).

На панели активного режима Расчет конструкций указываем: в категории Тип расчета – Подбор; в категории Силовые факторы - РСУ.

В Политике расчета поставить галочку- Все элементы (Рис. 5.8.7).

· Нажмите на кнопку Отправить элементы на расчет.

Рис. 5.8.7 Проектировочный расчет конструкции.

18. Просмотр результатов подбора поперечного сечения балки. Результаты ► Стальные конструкции (кнопка на панели инструментов).

· Выберите параметры I Предельного состояния (I П.С.)

· Укажите радио-кнопкой выполнять Подбор по результатам РСУ

· Нажмите на кнопку Показать (Рис. 5.8.8).

Рис. 5.8.8 Результаты подбора сечения

· Чтобы увидеть, обозначения в шапке таблицы, надо раскрыть все списки в панели активного режима Стальные конструкции. Например, bef/t означает, устойчивость поясных листов (полок). При подведении курсора к конкретному параметру появляется всплывающая подсказка с подробным его описанием.

· Нажав на значок в виде свитка (Рис. 5.8.8), расположенный около каждой цифры таблицы, можно увидеть на экране весь расчет с формулами и поясняющими рисунками (Рис. 5.8.9).

Рис. 5.8.9 Часть расчета элемента стальной конструкции

19. Формирование и просмотр таблиц результатов расчета. Результаты ► Таблицы результатов (кнопка на панели инструментов).

· В боковой панели Формирования таблиц выделите сначала таблицу М.К. Проверка. Сводная таблица по РСУ.

· Нажмите на кнопку Сформировать.

· Затем выберите таблицу М.К. Подбор. Сводная таблица по РСУ.

· Нажмите на кнопку Сформировать.

· Полученные таблицы отобразятся в нижней части экрана (Рис. 5.8.10);

М.К. Проверка.

Номер	I ПС (прочность) (%)	Местная устойчивость (%)	Сечение
			Двутавр прок. 10Б1

М.К. Подбор.

Номер	I ПС (прочность) (%)	Местная устойчивость (%)	Сечение
			Двутавр прок. 12Б2

 

Рис. 5.8.10 Сводные таблицы для проверки и подбора сечений.

· Представьте в отчете номер подобранного двутавра Двутавр прок. 12Б2.

 

Самостоятельная работа к заданию 8. Конструирование сечений стальных элементов

Рис. 5.8.11 Расчетная схема балки

Для балки (Рис. 5.8.11), двутаврового поперечного сечения определить наибольший процент исчерпания несущей способности, а также подобрать для заданной расчетной схемы необходимое поперечное сечение. Сортамент стального сечения - ГОСТ 26020 – 83, марка стали - С245.

 

Таблица 5.8.1

№ варианта	№ двутавра	l,м	Р, кН
	10Б1	1.5
	12Б1	1.7
	12Б2
	14Б1	2.5
	14Б2	2.7