CADmaster

Введение

На современном рынке САПР существует множество программных продуктов для расчета и анализа строительных конструкций. Одним из наиболее распространенных является Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2014. Этот продукт компании Autodesk предоставляет проектировщикам полный набор инструментов для расчета и анализа конструкций зданий любого размера и сложности, позволяет организовать непрерывный рабочий процесс и обеспечивает взаимодействие с Autodesk Revit Structure, расширяя применение технологии информационного моделирования зданий (BIM) и давая инженерам возможность быстрее выполнять комплексные расчеты и анализ конструкций.

Методика моделирования аварий

Очень часто при проектировании встает вопрос о том, каким образом возможно учесть «живучесть» строительных конструкций. Под «живучестью» понимают свойство конструкции сохранять общую несущую способность при локальных разрушениях, вызванных природными и техногенными воздействиями в течение некоторого времени.

Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2014 позволяет выявлять наиболее нагруженный элемент и моделировать его отказ, полностью или частично выводя его из строя. В результате может быть получена конструкция с перераспределением усилий. Вводя в расчеты временной и вероятностный факторы, можно смоделировать на компьютере аварию.

Ниже приведена методика моделирования возможных вариантов обрушений лучевой-хордовой арки [1] в Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2014. Лучевая-хордовая арка — это стропильная конструкция (рис. 1), элементы которой соединены между собой системой затяжек.

Рис. 1. Схема стропильной конструкции с пролетом L, высотой H, стрелой подъема f

Исходными для анализа будут служить следующие данные: пролет L = 18 м, стрела подъема H = 5 м, нагрузка на каждый узел F = 1 кН (рис. 1).

Для создания в программном комплексе расчетной схемы сначала необходимо посчитать координаты характерных точек конструкции (рис. 2).

Рис. 2. Геометрические параметры расчетной схемы для программного комплекса

Модель расчетной схемы задается с помощью команд Узлы и Стержни путем описания координат точек и соединения их с помощью стержней (рис. 3).

Рис. 3. Расчетная схема в программном комплексе

С помощью команды Опоры выполняется назначение опор: левая — шарнирнонеподвижная (запрещаются перемещения UX и UZ), правая — шарнирноподвижная (запрещаются перемещения UZ). С помощью команды Сечение стержня стержням самой арки из базы назначаются ДШ 20×1 по СТО АСЧМ 20−93, затяжкам — КРУГ 30 по ГОСТ 2590–88. В Свойствах стержней нужно изменить материал — Сталь С245 и определить необходимые защемления каждого стержня. Далее, переходя в раздел Нагрузки, необходимо создать новые загружения: Собственный вес и Единичное загружение (рис. 4).

Рис. 4. Нагружение схемы

После задания всех параметров необходимо выполнить расчет полученной схемы. Его результаты показаны на рис. 5.

Рис. 5. Эпюра усилий N (кН) от единичного загружения

Далее путем исключения из схемы наиболее нагруженных затяжек моделируются аварии (рис. 5). Полученные результаты перераспределения работы элементов конструкции представлены в табл. 1.

Вид схемы	Предполагаемые обрушенные стержни (рис. 1)	Эпюра усилий N (кН)
1	№ 27
2	№ 27, 17
3	№ 27, 17, 20
4	№ 27, 17, 20, 26
5	№ 27, 17, 20, 26, 25
6	№ 27, 17, 20, 26, 25, 24

Благодаря полученным результатам о распределении усилий при возможных локальных обрушениях от единичной нагрузки можно запроектировать конструкцию таким образом, чтобы при разрушении каких-либо элементов не происходило полное обрушение системы. Анализ полученных результатов свидетельствует, что конструкция лучевой-хордовой арки «живуча». В дальнейшем планируется решение задачи по оптимизации этого рода систем с помощью упомянутого выше расчетного комплекса.

Заключение

С помощью подобного рода методики можно смоделировать любую аварию как в реальных, так и в проектируемых системах, а благодаря удобной и быстрой работе программного продукта Autodesk Robot Structural Analysis Professional 2014 сделать это достаточно просто.

Литература

1. Ибрагимов А.М., Кукушкин И.С., Анализ «живучести» лучевой арки // Промышленное и гражданское строительство, № 8, 2013, с. 63−65.
2. Ибрагимов А.М., Кукушкин И.С., Стропильная конструкция — лучевая-хордовая арка // Промышленное и гражданское строительство, № 9, 2013 (в печати).
3. Назаров Ю.П., Городецкий А.С., Симбиркин В.Н. К проблеме обеспечения живучести строительных конструкций при аварийных воздействиях [Текст] // Строительная механика и расчет сооружений, № 4, 2009, с. 5−9.

Скачать статью в формате PDF — 1.28 Мбайт