Файл: Конспект лекций. Саморядов С. В. Маси. М. 2017. с. 138, ил таб.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.03.2024
Просмотров: 104
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
60
Примерная классификация видов подобия при моделировании процессов приведена на рисунке 4. Таким образом, сущность инженерного моделирования состоит в том, что натурный объект на основе принципов теории подобия заменяется его аналогом-моделью.
Теоретическая основа моделирования - теория подобия, которая устанавливает определенные соотношения между геометрическими разме- рами, свойствами материалов, нагрузками и деформациями модели и на- турной конструкции.
Все виды подобия подчиняются трем теоремам:
1. Первая теорема указывает необходимые условия подобия и формулирует свойства подобных систем: явления или системы называются noдобными, если равны их соответствующие критерии подобия, составленные из параметров системы.
2. Вторая теорема подобия (π-теорема) доказывает возможность приведения уравнения процесса к критериальному виду: функциональная связь между характеризующими процесс величинами может быть пред- ставлена в виде зависимости между составленными из них критериями по- добия.
3. Третья теорема подобия показывает пределы закономерного рас- пространения единичного опыта: необходимыми и достаточными условиями подобия являются пропорциональность сходственных параметров, входящих в условия однозначности, а также равенство критериев подобия изучаемого в натуре и на модели явления.
К условиям однозначности относятся не зависящие от механизма явления факторы системы: геометрические свойства; физические параметры; начальные условия; начальное состояние; граничные или краевые условия; взаимодействие с внешней средой. Если рассматриваются сложные, нелинейные или анизотропные системы, то необходимо соблюдать и ряд дополнительных положений.
61
Практические задачи моделирования
На практике моделирование даст возможность очень эффективно решать большое число довольно сложных задач:
1. Выявить экспериментальным путем при минимальных затратах материала, трудоемкости и стоимости действительную картину распре- деления усилий во всех характерных сечениях и узловых сопряжениях эле- ментов конструкций.
2. Произвести экспериментальным путем анализ напряженного состояния сложного сооружении взамен аналитического расчета, когда ме- тоды строительной механики и теории упругости неприемлемы.
3. Проверить правильность гипотез, положенных в основу ана- литического расчета.
4. Уточнить расчетную схему сооружения.
5. Определить характер разрушения и разрушающую нагрузку.
6. Определить реальный запас прочности сооружения.
7. Установить влияние различных факторов на работу конструкции - свойств материалов, условий сопряжении, податливости основания и др.
При этом для новых сложных и малоизученных сооружений исследование может вестись в несколько этапов:
1) расчет на ЭВМ с применением математического моделирования юн исследования маломасштабной модели (1/10... 1/20);
2) исследование крупномасштабной модели (1/2... 1/5);
3) натурные испытания сооружения или его отдельных узлов и элементов с практическим использованием либо физического, либо анало- гового, либо математического моделирования с применением поляризационно-оптических методов или голографических моделей.
62
1 2 3 4 5 6 7 8
ТЕМА 7. ПРОГРАММЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ДЕРЕВЯННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
Расчет и проектирование деревянных конструкций
Программы для проектирования зданий и сооружений RSTAB и RFEM идеально подходят для расчета и проектирования деревянных конструкций
2D или 3D, таких как балки, неразрезные балки, рамы, решетчатые фермы, балки из перекрестно-ламинированной древесины, многослойные деревянные панели, деревянные каркасные дома, мосты, башни и другие.
Если вы проектируете балочные конструкции или элементы поверхностей, такие как перекрестно ламинированные деревянные плиты, вы найдете различные возможности для расчета простых и сложных конструкций.
Рисунок 7 - Элементы деревянных конструкций
RFEM - функциональная, удобная, интуитивная программа
RFEM это обширная 3D-программа для МКЭ, позволяющая инженерам соблюсти все требования современного строительства.
Эффективная технология ввода данных и интуитивно понятное управление облегчают моделирование как простых, так и сложных конструкций.
Программа для расчета конструкций RFEM является основой модульного программного комплекса.
Базовая программа
RFEM используется для задания конструкций, материалов и нагрузок для плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен,
63 оболочек и стержней. Возможно создание комбинированных конструкций, а также моделирование объемных и контактных элементов.
В программе RFEM рассчитываются деформации, внутренние силы, напряжения, опорные реакции, а также контактные напряжения основания.
Дополнительные модули облегчают ввод данных путем автоматического создания конструкций и соединений либо могут выполнять дальнейший анализ и моделирование в соответствии с различными стандартами.
BIM-проектирование
Благодаря широкому спектру интерфейсов RFEM обеспечивает идеальное взаимодействие с программами САПР и расчета конструкций в информационном моделировании зданий (BIM). Например, существует двусторонний обмен данными между RFEM и программами Tekla Structures,
Revit Structure, Bentley ISM.
3D проектирование и расчет по МКЭ
Программа для расчета конструкций RFEM является основой модульной системы программного обеспечения. Основная программа RFEM применяется для задания конструкций, материалов и нагрузок для плоских и пространственных систем конструкций, состоящих из плит, стен, оболочек и стержней. Программа также позволяет создавать составные конструкции и моделировать тела и контактные элементы.
Рисунок 7.2 - Арочные системы
64
Расчет и проектирование рамных и балочных конструкций
Программа для расчета и проектирования балочных конструкций
RSTAB содержит тот же набор функций, как и RFEM, но с акцентом на балочные и каркасные конструкции. Она легка в пользовании и в течение многих лет была главным выбором при расчете и проектировании деревянных конструкций.
Программа RSTAB для 3D-расчета является идеальным инструментом для проектирования балочных конструкций из стали, железобетона, древесины, алюминия и других материалов.
С RSTAB вы можете легко и быстро задать модель конструкции, а затем рассчитать внутренние силы, деформации и опорные реакции. Для дальнейших расчетов мы предлагаем различные дополнительные модули, учитывающие характеристики определенных материалов и требования специальных нормативов.
Рисунок 7.3 - Стержневые системы
Расчет деревянных стержней по различным нормативам
Следующие дополнительные модули выполняют все характерные расчеты деревянных конструкций по предельным состояниям несущей способности и пригодности к эксплуатации, а также расчет на устойчивость.
1.
RF-/TIMBER Pro (включая огнестойкость) в соответствии с EN
65 1995-1-1 (Еврокод 5) и SIA 265 (швейцарская норма).
2.
RF-/TIMBER AWC (включая огнестойкость) в соответствии с
ANSI/AWC NDS-2012 и ANSI/AWC NDS-2015 (американские нормы).
3.
RF-/TIMBER CSA в соответствии с CSA 086-14 (канадская норма).
4.
RF-/TIMBER NBR в соответствии с NBR 7190:1997 (бразильская норма).
5.
RF-/TIMBER SANS в соответствии с SANS 10163-1:2003 и
SANS 10163-2:2001 (южноафриканские нормы).
Дополнительный модуль RF-/TIMBER Pro к RFEM/RSTAB
Дополнительный модуль RF-/TIMBER Pro выполняет расчет напряжений и расчеты деревянных стержней на устойчивость, по предельным состояниям по пригодности к эксплуатации и на огнестойкость по EN 1995-1-1 (EC 5), SIA 265 и DIN 1052.
Для расчета по EC 5 доступны многочисленные Национальные приложения.
Дополнительный модуль RF-/TIMBER AWC к RFEM/RSTAB
Дополнительный модуль RF-/TIMBER AWC может выполнять расчеты по предельным состояниям по несущей способности и пригодности к эксплуатации и расчет на огнестойкость по американской норме
ANSI/AWC NDS-2012 и ANSI/AWC NDS-2015. Модуль включает следующие методы расчета:
- расчет по коэффициентам нагрузок и прочности (LRFD);
- расчет по допустимым напряжениям (ASD).
66
Дополнительный модуль RF-/TIMBER CSA к RFEM/RSTAB
Дополнительный модуль RF-/TIMBER CSA может выполнять расчеты по предельным состояниям по несущей способности и пригодности к эксплуатации по канадской норме CSA 086-09 и CSA 086-14. Модуль включает следующие методы расчета:
- расчет по предельным состояниям (LSD).
Дополнительный модуль RF-/TIMBER NBR к RFEM/RSTAB
RF-/TIMBER NBR для выполнения расчета по предельным состояниям по несущей способности и пригодности к эксплуатации по бразильской норме для расчета деревянных конструкций NBR 7190:1997.
Дополнительный модуль RF-/TIMBER SANS к RFEM/RSTAB
Дополнительный модуль RF-/TIMBER SANS выполняет расчеты на предельное состояние по прочности и пригодности к эксплуатации, а также на огнестойкость в соответствии с южноафриканскими нормами для деревянных конструкций SANS 10163-1:2003 и SANS 10163-2:2001.
Дополнительный модуль RF-LAMINATE к RFEM
Дополнительный модуль RF-LAMINATE применяется для расчета напряжений и прогибов ламинированных и многослойных поверхностей.
Модуль является отличным инструментом для расчета, среди прочего, плит из клееной многослойной древесины с поперечным расположением слоев.
Дополнительный модуль RF-/JOINTS Timber - Steel to Timber к
RFEM/RSTAB
Дополнительный модуль RF-/JOINTS Timber - Steel to Timber проектирует соединения, косвенно связанные посредством стальных пластин. Доступны следующие крепежные элементы типа дюбелей: дюбели,
67 болты, гвозди и шурупы. Расчет выполняется по нормативам:
-
EN 1995-1-1 (включая национальные приложения);
-
ANSI/AWC NDS-2015 (включая LRFD и ADS).
Расчет многослойных поверхностей
Рисунок 7.4 - Многослойные системы
Дополнительный модуль
RF-LAMINATE выполняет расчет напряжений и деформаций ламинированных поверхностей (например, плит из клееной перекрестно-ламинированной древесины).
Расчет соединительных узлов
Рисунок 7.5 - Узлы
68
Дополнительный модуль RF-/JOINTS Timber - Steel to Timber к
RFEM/RSTAB
Дополнительный модуль RF-/JOINTS Timber - Steel to Timber рассчитывает узлы с непрямыми соединениями при помощи стальных плит.
Применяются следующие стержневые соединительные элементы: дюбели, болты, гвозди и шурупы. Расчет выполняется по:
-
EN 1995-1-1 (включая Национальные приложения);
-
ANSI/AWC NDS-2015 (включая LRFD и ADS).
Рисунок 7.6 - Расчет стыков
Дополнительный модуль RF-/LIMITS к RFEM/RSTAB
Дополнительный модуль анализирует
RF-/LIMITS несущую способность стержней, концов стержней, узлов, узловых опор и поверхности с помощью заданной предельной несущей способности.
Расширяемая база данных содержит деревянные соединительные элементы (Sigha, Sherpa) а также стальные соединительные элементы
(типовые узлы в стальных конструкциях по EC 3, M-connect).
Автономные программы RX-TIMBER
Автономные программы RX-TIMBER выполняют расчет по предельным состояниям по несущей способности и пригодности к эксплуатации, а также расчет на огнестойкость для различных элементов
69 деревянных конструкций по норме Еврокод 5.
1.
RX-TIMBER Glued-Laminated Beam - расчет дощатоклееных балок.
2.
RX-TIMBER Continuous Beam - расчет неразрезных балок.
3.
RX-TIMBER Column - расчет деревянных колонн.
4.
RX-TIMBER Purlin - расчет связанных прогонов и неразрезных балок.
5.
RX-TIMBER Frame - расчет трехшарнирных рам с зубчатыми соединениями.
6.
RX-TIMBER Brace - расчет связей фермы для повышения жесткости конструкции.
7.
RX-TIMBER Roof - расчет односкатной и двускатной кровли.
Пакет RX-TIMBER
Пакет программ RX-TIMBER включает в себя программы RX-
TIMBER Glued-Laminated Beam, RX-TIMBER Continuous Beam и RX-
TIMBER Column.
Программы осуществляют расчет дощатоклееных балок, неразрезных балок, и колонн по предельным состояниям несущей способности и пригодности к эксплуатации в соответствии с нормой
EN
1995-1-1:2010-12/NA:2013-08 (EC 5). Кроме того, возможно выполнение расчета на огнестойкость в соответствии с нормой EN 1995-1-2.
