Расчет фермы с параллельными поясами длиной 12 м в SCAD. Часть 3-ая

Это продолжение статьи «Расчет фермы с параллельными поясами длиной 12 м в SCAD. Часть 2-ая»

Здесь мы рассмотрим вопрос как вывести результаты и откорректировать ферму.

Задание расчетного сочетания усилий

Если вам необходимы эпюра напряжений для формирования отчета или ручной проверки, то мы можем зайти во вкладку «Эпюры усилий».

ferma18

Но как видим здесь нет расчетных сочетаний усилий (РСУ), программа их конечно учитывает, но их может быть очень много, поэтому они тут не выводятся, чтобы получить эпюры мы можем сами задать свои сочетания усилий. Для этого выходим в дерево управления проектом («Управление» — > «Выйти в экран управления проектом»), во вкладке «Специальные исходные данные» нажимаем на кнопку «Комбинации загружений» (как правильно формировать комбинации загружений и какие коэффициенты использовать читайте в СНиП «Нагрузки и воздействия»), далее назначаем коэффициенты использования, везде ставим 1 и нажимаем на кнопку «Запись комбинации».

kombinacii zagrugeniy

Внизу появится строка с записью комбинации.

Хочу отметить что в программе мы задали расчетные нагрузки (с учетом коэффициента надежности), поэтому свой вес у нас идет с коэффициентом 1, а не 1,05, и снег тоже с коэффициентом 1, а не 1,4. Тут мы просто сочетаем разные нагрузки учитывая определенные проценты от этой нагрузки (1 означает 100%), а коэффициент надежности уже заложен в нагрузках.

Для расчета по первому предельному состоянию мы берем все нагрузки по 100%.

Для расчета по 2-му предельному состоянию мы используем нормативные нагрузки , поэтому собственный вес, вес перекрытия и вес оборудования учитывается можно принять 100%, а снег взять с коэффициентом 0,7, запишем и эту комбинацию.

kombinacii zagrugeniy2

Нажимаем ОК.

Теперь у нас появились новые нагрузки и нам нужно заново составить РСУ (расчетные сочетания усилий). Нажимаем во вкладке «Специальные исходные данные» на кнопку «Расчетные сочетания усилий (новые)», ничего не меняем просто жмем ОК.

Опять производим расчет («Расчет» — > «Линейный»).

Теперь если зайти в окно «Результаты» — > «Графический анализ» — > «Эпюры усилий» мы можем посмотреть эпюры напряжений.

Выбираем сочетание №С1 и смотрим значения растягивающих/сжимающих напряжений в ферме:

ferma19

Чтобы узнать значения можно нажать на кнопку «Цветовая индикация положительных значений».

Чтобы посмотреть напряжения в конкретонм элементе, например в верхнем поясе, нажимаем на кнопку «Информация об элементе» в панели «Фильтры отображения», выбираем элемент и в открывшемся окне нажимаем на кнопку «Эпюры усилий», для элемента № 20 у меня получились такие результаты:

ferma20

Подбор толщины фасонки

Помните в 1-ой части мы подбирали толщину фасонок для фермы исходя из напряжений в узлах, но т.к. на том этапе мы не знали, какие будут  нагрузки в узлах, то выбрали фасонки толщиной 6 мм. Теперь мы можем проверить подбор толщины фасонок.

Сжимающие нагрузки в ферме достигают 29,56 т, растягивающие 29,16 т, но нас интересуют усилия в местах соединения поясов с раскосами, тут максимальное усилий равно 21,18 т. Взглянем еще раз на таблицу подбора толщины фасонки:

tolshina fasonok

Как видим толщины 6 мм не достаточно (21,18 т = 211,8 кН), т.е. нужно увеличить толщину фасонок до 8 мм, конечно можно увеличить толщину фасонок только в тех узлах, где нагрузки больше 15 т (позволяется делать толщину фасонок разной с разницей в 2 мм), но существенной экономии мы этим не добьемся и увеличим номенклатуру закупаемого материала, лучше во всех элементах применить фасонки толщиной 8 мм.

Чтобы изменить толщину фасонки необходимо также как мы изменяли сечение вначале выйти в дерево проекта, зайти в расчетную схему, во вкладке «Назначения» нажимаем на кнопку «Назначение жесткостей стержням». Выбираем сечение 70х8 и заходим во вкладку «Профили металлопроката».

zamsechenie2

В поле составное сечение меняем показатель g на 0.8 см (между цифрами точка, а не запятая), нажимаем на кнопку «Заменить и выйти».

Тоже самое делаем для уголка 65х6.

Выходим в дерево управления проектом и делаем расчет («Расчет» — > «Линейный»).

Оформление эпюр для расчета

Чтобы оформить эпюры для расчета заходим в «Графический анализ» — > «Эпюры усилий». Выбираем первую комбинацию, выбираем нужные нам эпюры, например My и активируем кнопку «Эпюры усилий». Получаем такую картину.

ferma22

Чтобы изменить масштаб эпюр если нагрузки слишком малы или наоборот велики, то можно справа от окна выбора сочетания назначить множитель (по умолчанию 1), увеличиваем число — увеличивается размер эпюр.

Расчет прогиба фермы

Чтобы узнать прогиб фермы заходим во кладку «Деформации», загружение выбираем С2, направление Z и нажимаем кнопку «Вывод значений перемещений в узлах».

Как видим самое большое перемещение составляет 14,26 мм. Чтобы узнать в каких единицах даны значения или изменить их заходим во вкладке «Опции» — > «Единицы измерений» во вкладке «Выходные» окно «Перемещения».

Для фермы пролетом 12 м критический прогиб равен 1/200 от пролета, т.е. 60 мм. Наша ферма удовлетворяет требованиям по 2-му предельному состоянию.

Расчет фермы с учетом шарниров в узлах

В теории сопротивления материалов узлы в ферме принимаются шарнирными, давайте сделаем расчет с учетом шарнирных узлов и посмотрим как изменятся напряжения.

Чтобы сравнить результаты я сделал отчет для всех элементов (во вкладке «Постпроцессоры» — > «Проверка сечений металлопроката» — > «Расчет» — > «Формирование отчета»).

Теперь заходим в дерево управления проектом и идем редактировать расчетную схему (кнопка «Расчетная схема»), во вкладке «Назначения» нажимаем на кнопку «Установка шарниров», ставим в узле 1 и 2 в окне Uy (разрешаем поворот вокруг оси Y для обоих узлов элемента), нажимаем ОК. На «Фильтре отображения» можем включить «Номера элементов» и «Шарниры» для удобства. Выбираем весь верхний пояс и весь нижний пояс (в раскосах у нас уже были шарниры).

ferma24

Жмем Enter. Выходим в дерево проектов и снова производим расчет.

Далее заходим в «Постпроцессор» — > «Проверка сечений из металлопроката», нажимаем на кнопку «Расчет» и «Визуализация результатов на схеме». Вся ферма у нас выглядит зеленым цветом, значит все подобранные элементы имеют достаточный запас прочности. Делее нажимаем на кнопку «Формирование отчета» и сохраняем отчет чтобы сравнить результаты расчета фермы с шарнирами и без.

Сравнивая результаты можно сказать что разница очень не значительная, поэтому для упрощения ручного расчета можно принимать все узлы шарнирными.

Если сравнить деформации, то тут разницы нет или она совсем не существенна — при расчете мы получили те же 14,26 мм.

В продолжение этой темы мы далее сравним фермы из парных уголков с фермой из труб и рассчитаем экономическую составляющую, а также рассмотрим проектирование узлов фермы.

This article has 12 Comments

  1. Здравствуйте, подскажите пожалуйста ! Как рассчитать ферму с учетом расцентровкии узлов фермы (чему равен расчетная длина пояса в плоскости из плоскости фермы ) ?

    1. Если честно не имел возможности рассчитывать ферму с учетом расцентровки узлов. Думаю расчётные длины определяются также как для обычной фермы, но тут получается будет изгибающий момент создаваться помимо сжимающей силы и поэтому нужно считать верхний пояс с жестким закреплением между узлами (т.е. верхний пояс единый).
      При расчете фермы для расчета расчетной длины можно принять что все узлы между элементами фермы шарнирные, поэтому расчетная длина в плоскости фермы равна длине этого элемента (т.е. коэффициент 1).
      Расчетная длина из плоскости для раскосов и стоек также равна единице.
      Расчетная длина из плоскости для поясов равна длине между точками ее крепления к горизонтальным связям. Если сверху у нас кровля из профлиста, сэндвич панелей или ж.б. перекрытия, то можно расчетную длину для верхнего пояса принять как шаг прогонов. Для нижнего пояса все зависит от закреплениями связями, например если связи закрепляют нижний пояс от горизонтальных смещений только в центре, а также в опорных узлах, то расчетная длина будет равна 1/2 от всей длины нижнего пояса.

  2. Как быть если по нижнему поясу фермы подвешен кран (подвесной кран балка) . Чему равен расчетная длина поясов в этом случае ? Спасибо !

    1. На концах кран-балки должны быть установлены связи, тогда балка будет раскреплять нижний пояс в горизонтальном направлении.
      А вообще расчетная длина принимается исходя из закрепления связями и балками. Т.е. расчетная длина — это отрезок между точками, в которых пояс надежно закреплен от смещения, ну и умноженный на коэффициент в нашем случае равный единице т.к. узлы принимаем шарнирными. В 2-х плоскостях расчетные длины могут быть разными.

  3. Большое спасибо за помощь! Подскажите пожалуйста. Как определить максимальное усилия в стержнях металлической фермы ? (нужен для графического оформ. фермы в автокаде )

  4. Здравствуйте! А по железобетону ничего не ожидается? Очень нужен пример фундаментной плиты

    1. Постараюсь как-нибудь написать. Теорию знаю, а на практике еще не рассчитывал фундаментную плиту. Но вроде ничего сложного нет. Я же пишу статьи в основном то, с чем сам сталкиваюсь на работе.

    1. В принципе также, только профиль задайте из уголка. Конечно в программе не будет учтен изгибающий момент из-за не соосности уголков, просто подбирайте чтобы загрузка была не выше 90% и думаю этого будет более чем достаточно.

  5. Спасибо! Хотелось бы больше уроков расчета конструкций в SCAD. Все доступно и понятно

  6. Очень хороший материал! Спасибо.
    Подскажите, пожалуйста, как устранить ошибку — при изменении ориентации оси Y на 180 для уголков нижнего пояса (чтобы полки стали внизу) программа указывает на ориентации осей и порядок задания узлов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *