Article Технологии за изграждане на изчислителни модели и анализ на резултатите в системата SCAD Office

Технологии за изграждане на изчислителни модели и анализ на резултатите в системата SCAD Office. Модели с метална рамка

Изтеглете статията в PDF формат - 297 KB

В тази статия ще разгледаме подходи към изграждането на дизайнерски модели на метални рамки, като използваме примера на цех за непрекъснато леене. Без да навлизаме дълбоко в детайлите на дизайна, ето основните характеристики на сградата:

Двуетажна сграда (25 + 31,5) х94 m.
Височина до дъното на носещите конструкции на покрива - 38,5 m.
Височина по билото на фенера - 47,6 m.
Кран оборудване - окачени кранове с товароподемност 10 тона и мостови кранове с товароподемност 125 и 400 тона.
Частта от строителната рамка под крановите греди се състои от двуклонни колони.
Носачи за кранови кутии.
Надлъжните носачи се поддържат на кран греди, към които са прикрепени напречни греди.

Общите изгледи на дизайнерския модел на сградата в различни издатини (включително показването на раздели на елементи) са показани на фиг. един.

Помислете за кратко описание на дизайнерския модел и след това се спрете по-подробно на методите за моделиране и изчисляване на двуклонна колона.

Моделът съдържа 11298 възли, 13701 елемента, 65718 неизвестни и 69 случая на натоварване. Времето за пълно изчисление (статика, DCS, комбинации, еквивалентни напрежения) по многофронтов метод на компютър с процесор Pentium IV, 1,8 GHz и 744 MB RAM е 21,35 минути, докато DCS изборът в SCAD системата се извършва навън само за 8 минути., което според нас е много бързо и говори за внимателността на алгоритмите, както и за коректността на тяхната софтуерна реализация, предвид доста голям брой зареждания. Предвиждайки въпроси относно възможността за изграждане на пространствени модели на индустриални сгради, ние отбелязваме следното:

Този модел е изграден на етапи отгоре надолу. Първо е построен и изчислен модел на напречната ферма на покрива, след това моделът на напречната рамка и едва след това е построен моделът на цялата сграда.
Има смисъл да се използват пространствени модели на сгради, изработени от метални рамки, само ако в такава сграда има краново оборудване. Моделът дава възможност да се вземе предвид включването в експлоатацията на цялата сграда под въздействието на спирачни натоварвания (между другото, това се споменава в много книги за изчисляване и проектиране на метални конструкции). На фиг. 2 показва картината на деформираното състояние под въздействието на натоварването на спирачния кран върху напречната рамка по оста 6 (ясно се вижда, че цялата рамка на сградата е пусната в експлоатация поради връзките на покритието и твърдостта на крановите греди).
При липса на натоварвания с кранове и ефект в напречна посока само на натоварване от вятър, всички рамки работят по един и същи начин. Това ни позволява да се ограничим до изчисляването на серия от плоски модели, отделна редова рамка, полудървена рамка и свързващ блок в надлъжна посока.

Всички носещи конструкции, с изключение на крановите греди, са моделирани с елементи от бар 5 (пространствени пръти), а решетката на колоната - с елементи от тип 4 (пространствени ферми). Кран-носачите са моделирани от корпусни елементи тип 44, което дава възможност да се вземат предвид реалните размери на крановия носач със сечение от 2 × 3 метра от стоманена ламарина с дебелина 30 мм. Зоната на свързване на крановия носач с колоната е показана на фиг. 3.

Трябва да се отбележи, че в този случай този подход се оказва най-ефективен, тъй като позволява директен анализ на напреженията в черупките, използвайки различни теории за якостта. Възможността за показване на напрежения в MS Excel осигурява много бързо търсене на най-натоварените елементи. Цветно-графичната картина на разпределението на нормалните напрежения в крановата греда, получена с помощта на SCAD, е показана на фиг. 4. Класическият подход за строители - моделирането с пръти - създава затруднения както при изграждането на дизайнерски модел, който е адекватен на реалността, така и при анализ на резултатите: трябва да преминете към напрежения „ръчно“ през M, N, Q, което е не само неудобно, но и свързано с риска от грешки. Отклонявайки се донякъде от разглеждания модел, ние също така отбелязваме, че използването на елементи на обвивката дава възможност, използвайки модула за стабилност, внедрен в SCAD системата, да реши проблемите с изкривяването на равнинен завой в участъци с всякаква форма. Такова изчисление чрез формулите SNiP е практически невъзможно поради липсата на данни за коефициента φb.