Краткое ознакомление с программой "Лира 9.6"

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Расчетно-конструктивный раздел

1.1 Краткое ознакомление с программой «Лира 9.6»

программный лира фундамент

Программный комплекс ЛИРА® является современным инструментом для численного исследования прочности и устойчивости конструкций и их автоматизированного проектирования.

Программный комплекс ЛИРА (ПК ЛИРА) - многофункциональный программный комплекс, предназначен для проектирования и расчета строительных и машиностроительных конструкций различного назначения.

Расчет выполняется на статические (силовые и деформационные) и динамические воздействия. Выполняется подбор или проверка сечений стальных и (или) железобетонных конструкций. Выдаются эскизы рабочих чертежей КМ и отдельных железобетонных элементов.

ПК ЛИРА® включает следующие основные функции:

* развитую интуитивную графическую среду пользователя;

* набор многофункциональных процессоров;

* развитую библиотеку конечных элементов, позволяющую создавать

компьютерные модели практически любых конструкций: стержневые плоские и пространственные схемы, оболочки, плиты, балки-стенки, массивные конструкции, мембраны, тенты, а также комбинированные системы, состоящие из конечных элементов различной мерности (плиты и оболочки подпертые ребрами, рамно-связевые системы, плиты на упругом основании и др.);

* расчет на различные виды динамических воздействий (вибрационные нагрузки, импульс, удар, ответ-спектр);

* расчет на ветровые нагрузки с учетом пульсации и сейсмические воздействия по нормативам стран СНГ, Европы, Африки, Азии и США;

* конструирующие системы железобетонных и стальных элементов в соответствии с нормативами стран СНГ, Европы и США;

* редактирование баз стальных сортаментов;

* связь с другими графическими и документирующими системами (AutoCAD, Allplan, Stark, ArchiCAD,MS Word, HyperSteel, AdvanceSteel, Bocad, Revit и др.) на основе DXF, MDB, IFC и др. файлов;

* развитую систему помощи, удобную систему документирования;

* возможность изменения языка (русский/английский) интерфейса и/или документирования на любом этапе работы;

* различные системы единиц измерения и их комбинации.

ПК ЛИРА является непрерывно развивающейся системой не реже 3-4 месяцев в рамках функционирующей версии выкладываются новые релизы, учитывающие отдельные пожелания пользователей, исключающие допущенные неточности, реализующие некоторые модернизации и усовершенствования.

Каждая новая версия снабжается инструкцией пользователя, инструкцией по инсталляции и материалами, содержащими описание теоретических основ реализованных методов.

Специализированные процессоры, подключаемые к ПК ЛИРА:

ЛИР-ВИЗОР -- базовая система комплекса, в которой происходит построение расчётной схемы, проводятся все расчёты, а также обрабатываются и документируются результаты.

ЛИР-АРМ -- базовая система комплекса, предназначенная для конструирования железобетонных конструкций.

ЛИР-ЛАРМ -- конструирование отдельных железобетонных элементов (данные могут импортироваться из ЛИР-АРМ).

ЛИР-СТК -- базовая система конструирования стальных конструкций.

ЛИР-РС -- базовая система редактирования стальных сортаментов. Позволяет удалять/добавлять различные профили металлопроката.

ЛИР-КС -- специализированный модуль конструирования сечений различной конфигурации.

ЛИР-КТС -- специализированный модуль конструирования тонкостенных сечений.

ЛИР-КМ -- модуль, для получения набора чертежей КМ (конструкции металлические) на основе данных, полученных в ЛИР-ВИЗОР. Импорт в AutoCAD, Bocad, RealSteel, AdvanceSteel.

ГРУНТ -- модуль для определения коэффициента постели, первоначально применялся в ПК Мономах. Позволяет с достаточной точностью смоделировать грунт основания по данным геологических отчётов.

МОНТАЖ-ПЛЮС -- специальный модуль, позволяющий смоделировать процесс монтажа конструкций.

МОСТ -- модуль предназначен для расчёта мостовых конструкций.

ДИНАМИКА-ПЛЮС -- расчёт физически нелинейных систем.

ВАРИАЦИИ МОДЕЛЕЙ -- позволяет в рамках одной расчетной схемы варьировать не только нагрузку (традиционный расчет), но и жесткостные характеристики и условия опирания (при неизменной топологии).

1.2 Статический расчет каркаса

В дипломном проекте по заданию руководителя выполнен статический расчет каркаса здания - досуговый центр г. Кызылорда.

Исходные данные для расчета

район строительства - г. Кызылорда;

нормативная ветровая нагрузка - 38 кг/м2 (III район, СНиП РК 3.04-40-2006, табл.5);

нормативная снеговая нагрузка - 50 кг/м2(II район, СНиП РК 3.04-40-2006, табл.4);

равномерно-распределенная нагрузка на плиту перекрытия - 150 кг/м2 (СНиП РК 3.04-40-2006.табл.3);

категория грунтов по сейсмическим свойствам - II.

Расчет

Статический расчет каркаса здания выполнен в программном комплексе «Лира 9.6». Сформирована расчетная схема в системе «Лир-ВИЗОР», назначены жескостные характеристики, связи, нагрузки.

Создано 6 загружений:

загружение 1 - собственный вес;

загружение 2 - постоянная нагрузка от собственного веса всех конструкций каркаса (колонны, ригели, плиты перекрытий и покрытия) а также равномерно распределенная нагрузка от веса стенового заполнения по периметру здания (на ригели), конструкции пола на перекрытие 1-го и 6-го этажей, веса конструкции совмещенной кровли на покрытие здания;

загружение 3 - временная длительно действующая нагрузка от веса оборудования, сырья и готовой продукции на перекрытия этажей здания;

загружение 4 - Снеговая нагрузка;

загружение 5 - ветровая нагрузка.

загружение 6 - ветровая нагрузка.

В результате произведенного расчета были получены данные для дальнейшего анализа и проектирования:

эпюры усилий;

мозаики напряжений;

перемещения узлов;

таблица РСУ.

ПРОТОКОЛ РАСЧЕТА от 01/04/2014

Version: 9.6, Processor date: 27/12/2011

Computer: GenuineIntel 2.21GHz, RAM: 1015 MB

Open specifications for Multi-Processing

00:49 65_ Фиксированная память - 761 МБ, виртуальная память - 1199 МБ.

00:49 173_ Исходные данные.

Файл C:\PROGRAM FILES\LIRA SOFT\LIRA 9.6\LDATA\Копия торгцентр.TXT

00:49 168_ Ввод исходных данных основной схемы.

00:49 10_ Формирование форматов данных.

00:49 466_ Контроль исходных данных _1. Супеpэлемент типа 2000.

00:49 12_ Контроль исходных данных _2. Супеpэлемент типа 2000.

00:49 98_ Из системы уравнений исключено 1936 неизвестных.

X-0. Y-0. Z-0. UX-0. UY-0. UZ-1936.

00:49 562_ Перенумерация в схеме

00:49 1_ Данные записаны в файл расчета

C:\PROGRAM FILES\LIRA SOFT\LIRA 9.6\LWORK\Копия торгцентр#00.торгцентр

00:49 523_ Постpоение гpафа матpицы.

00:49 180_ Упорядочение матрицы жесткости методом 2.

00:49 180_ Упорядочение матрицы жесткости методом 1.

00:49 101_ Определение вpемени факторизации супеpэлемента 2000.

00:49 562_ Перенумерация в схеме

00:49 520_ Инфоpмация о pасчетной схеме супеpэлемента типа 2000.

- поpядок системы уpавнений 13102

- шиpина ленты 12816

- количество элементов 3107

- количество узлов 2615

- количество загpужений 6

- плотность матpицы 2%

- количество супеpузлов 0

- дисковая память : 7.534 M

00:49 522_ Ресуpсы необходимые для выполнения pасчета

1. Дисковая память : 45.986 M

фоpматы данных 2.000 M

матpица жесткости основной схемы 7.534 M

матpицы жесткости супеpэлементов 0.000 M

динамика (f04) 0.000 M

пеpемещения (f07) 0.600 M

усилия (f08) 0.698 M

pеакции (f09) 0.000 M

pасчетные сочетания (f10) 35.154 M

2. Оpиентиpовочное вpемя pасчета 0.08 мин.

Гаусс 0.06 мин.

динамика 0.00 мин.

pасчетные сочетания 0.02 мин.

устойчивость 0.00 мин.

00:49 575_ Формирование матрицы жесткости основной схемы.

00:49 578_ Разложение матрицы жесткости основной схемы.

Ориентировочное время работы 1 мин.

00:49 39_ Контроль решения основной схемы.

00:49 502_ Накопление нагрузок основной схемы.

00:49 37_ Суммарные узловые нагрузки на основную схему

X Y Z UX UY UZ

1- 0.0 0.0 3.292+2 0.0 0.0 0.0

2- 0.0 0.0 3.940+3 0.0 0.0 0.0

3- 0.0 0.0 4.608+3 0.0 0.0 0.0

4- 0.0 0.0 1.622+3 0.0 0.0 0.0

5- 2.161+1 0.0 0.0 0.0 -3.539 0.0

6- -2.161+1 0.0 0.0 0.0 3.539 0.0

00:49 580_ Вычисление перемещений в основной схеме.

00:49 268_ Загружение. Работа внешних сил. Максимальные перемещения и повороты.

1- 1.572+4 -3.543+2 -7.081

2- 8.518+6 -8.253+3 -1.649+2

3- 1.165+7 -9.653+3 -1.929+2

4- 4.675+3 -1.203 9.392

5- 1.054 -2.744-1 -3.179-2

6- 1.054 2.744-1 3.179-2

00:49 48_ Вывод перемещений.

00:49 586_ Вычисление усилий в основной схеме.

00:49 73_ Вывод усилий.

00:49 604_ Выбор расчетных сочетаний усилий в основной схеме.

00:49 7_ ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНЕНО. Время расчета 0.32 мин.

1.3 Результаты автоматизированного расчета

Рис. 1.1 Пространственная модель каркаса (вид 1)



Рис. 1.2 Пространственная модель каркаса (вид 2)

Рис. 1.3 Изополя перемещений по Z от постоянной нагрузки в плите 1-го этажа



Рис. 1.4 Изополя перемещений по Z от ветровой нагрузки слева в плите 1-го этажа

Рис. 1.5 Изополя перемещений по Z от ветровой нагрузки справа в плите 1-го этажа



Рисунок 1.6 Мозаика напряжений QZ от собственного веса

Рисунок 1.7 Мозаика напряжений N от собственного веса



Рисунок 1.8 Мозаика напряжений Му от собственного веса

Рис. 1.9 Номер выборочного элемента колонны

Таблица 1.1 Расчетные сочетания усилий для элемента № 15 (колонна), сечение 1

ЭЛМ	НС	KРT	СТ	КС	Г	N	MK	MY	QZ	MZ	QY	ЗАГРУЖЕНИЯ.
15	1	2	2		A	-1094.0	6.3148	-71.071	-290.62	-.12769	0	1,2,3,4,5
		13	1		A	-637.12	6.1066	-66.696	-280.31	-.12769	0	1,2,6
		14	1	C	А	-637.13	18.679	2886.3	1306.0	-8.323	9.2884	1,3,5
		33	2	C	А	-1248.66	-13.563	-2993.9	-1752.5	8.593	-9.288	1,2,3,4,6
		2	2	C	А	-1191.2	24.290	2872.1	1251.7	-8.323	9.2884	1,2,3,4,5
		6	2	C	А	-1091.2	-15.174	-2979.8	-1698.2	8.093	-9.288	1,2,3,4,6
		13	1	C	А	-634.33	18.464	323.63	-27.133	-7.869	8.3231	1,2,6
		14	1	C	А	-634.33	-9.3487	-431.25	-419.40	7.639	-8.323	1,3,5

1.4 Расчет и конструирование металлической колонны

Исходные данные.

Материал колонны - сталь С255 Ry=245МПа. Из расчетной схемы колонна 1-го этажа (по осям 2-В) - элемент 15. Из таблицы РСУ выбираем сочетание нагрузок с наибольшим усилием. Комбинации расчетных усилий приняты на основании результатов расчета программным комплексом «Лира 9.6».

Продольная сила N=1248,66 кН;

Изгибающий момент М=8,6 кН·м.

При подборе сечения колонн обычно выполняется поэлементный расчет, требующий определения расчетной длинны колонны. При этом принимаю такую расчетную схему, которая отражает действительное условие нагружения колонны и закрепления её концов.

При практическом определении расчетной длинны колонны многоэтажных рам в нормах, как правило, используется приближенная расчетная схема в виде простейшей ячейки независимо от числа этажей и соотношения продольных сил в стойках.

Определение расчетной длинны колонны из условия, что момент инерции сечения колонны и балки примем равным 1.

Расчетные длинны колонн lеf постоянного сечения определяем по формуле 67 [1]

(2.38)

Коэффициент расчетной длинны, постоянного сечения в плоскости рамы при жестком креплении балки к колонне определяем по формуле 14.2 таблицы 14.3 [1]

(2.39)

для многопролетных рам по рисунку 14.3 [1]

(2.40)

Сечение колонны принимаем в виде квадратной трубы сечением 300Ч9 мм.

По формуле 14.16 [1] определяем требуемую площадь поперечного сечения



(2.41)

Для квадратной трубы по прил. 8 [7]

По сортаменту подбираю квадратную трубу сечением 300Ч9 с

Апр=104,7 см2.

Проверка сплошностенчатых элементов на устойчивость, подверженных центральному сжатию определяем по формуле 7 [1]

(2.42)

определяем коэффициент по приложению 7 [1] =0,9487

Расчеты показали, что сечение колонны удовлетворяет требованиям устойчивости.

Так как колонна является неразрезной и не меняет своего сечения по всей высоте рамы, а также из-за устройства узлов сопряжения колонны с балками перекрытия принимаем конструктивно сечение колоны в виде квадратной трубы сечением 300Ч9 мм.

Конструирование базы колонны.

Конструкция базы колонны должна отвечать принятой расчетной схеме сопряжения ее с основанием.

Определяем ширину опорной плиты

с1 - свес плиты (не более 10 см) принимаю 10 см.

длина плиты

с2 - свес плиты для размещения анкерных болтов принимаем 10 см.

Площадь плиты

Назначаем площадь плиты по обрезу фундамента

Проверка прочности фундамента (расчет производим на местное сжатие).

, (2.43)

где - коэффициент зависит от характера распределения местной нагрузки по площади смятия (принимаем при равномерно распределенной нагрузка =1).

Rb.loс - расчетное сопротивление бетона смятию, определяемое по формуле.

(2.44)

где Rb - призменная прочность бетона Rb=0,75кН/см2;

(2.45)

Условие выполняется, прочность бетона обеспечена. Принятые размеры удовлетворяют требованиям.

1.5 Определение толщины опорной плиты

Рисунок 1.10 База колонны

Разбиваем плиту на участки.

1 и 2 участки - консольный свес:

размер участка, а Ч в = 10,0 см Ч 22,8 см.

(2.46)

Напряжение под плитой пл определяется по формуле.

(2.47)

3 участок: плита опертая по четырем сторонам

размер участка а Ч в = 28,2 смЧ28,2 см.

консольный свес. Отношение

; б=0,100.

(2.48)

4 участок - консольный свес:

размер участка, а Ч в = 12,4 см Ч 12,4 см.

Толщину плиты определяем по Ммах=62,03 кН·см

(2.49)



Принимаем толщину плиты 36 мм.

Высоту траверс принимаем конструктивно равной hтр=150мм.

Диаметр анкерных болтов при жестком сопряжении принимаем равным 12 мм. в соответствии с рекомендациями [1]. 5М20Ч400. ВСт3кп2 Глубину заделки анкерного болта в фундамент принимаем 500 мм.

1.6 Расчет и конструирование фундамента

Расчет фундамента состоит из двух частей: расчета основания (определяют форму и размеры подошвы) и тела фундамента (высоту фундамента, размеры его ступеней и сечения арматуры) [2]. Расчет ведут по усилиям колонны у заделки в фундамент. Из расчетной схемы - это элемент 15 (рисунок 2.8.). Из таблицы РСУ для элемента 15 выбираем наиболее невыгодное сочетание нагрузок с наибольшим усилием: продольная сила N=1944 кН; изгибающий момент М=7,498 кН·м. Комбинации расчетных усилий приняты на основании результатов расчета программным комплексом «Лира 9.6».

Эксцентриситет

Данные, необходимые для расчета фундамента под колонну.



Таблица 1.2 Расчетные РСУ для элемента №15 (колонна), сечение 5

ЭЛМ	НС	KРT	СТ	КС	Г	N	MK	MY	QZ	MZ	QY	ЗАГРУЖЕНИЯ.
15	5	1	2		A	212.09	6.3148	198.52	-248.56	0	0	1,2,3,4,7
		17	2		A	213.54	6.1066	192.59	-238.25	0	0	1,2,3,7
		1	3	C	B	689.92	24.290	1601.5	1289.6	-6.9053	9.3029	1,2,3,4,5,7
		2	3	C	B	-374.13	-15.174	-1300.4	-1660.4	6.9053	-9.3029	1,3,5
		13	3	C	B	641.55	22.679	1561.3	1343.9	-6.9053	9.3029	1,3,5
		14	3	C	B	-325.76	-13.563	-1260.3	-1714.7	6.9053	-9.3029	1,2,3,4,5,7
		17	3	C	B	1944	18.465	-.56386	10.718	-7.4979	8.2043	1,2,3,6,7
		18	3	C	B	-1628.1	-9.3502	301.62	-381.53	7.4979	-8.2043	1,3,4,6
		27	3	C	B	690.73	24.174	1598.2	1295.3	-6.9053	9.3029	1,2,3,5,7
		28	3	C	B	-374.94	-15.058	-1297.1	-1666.1	6.9053	-9.3029	1,3,4,5
		29	3	C	B	640.75	22.794	1564.6	1338.2	-6.9053	9.3029	1,3,4,5
		30	3	C	B	-324.96	-13.679	-1263.6	-1709.0	6.9053	-9.3029	1,2,3,5,7

Ввиду относительно малых значений эксцентриситета фундамент колонны рассчитываем как центрально загруженный, принимая его квадратным в плане. Сечение колонны 40Ч40 см. Расчетное усилие N=1944 кН; усредненное значение коэффициента надежности по нагрузке гf =1,15, нормативное усилие

Грунты основания - суглинки мощностью 8,6-9,5 м, в которых отмечены примеси гравия и гальки до 30% мощность прослоев 0,3-0,4 м.

Гравий - галечник с различным заполнителем вскрыты в интервале 0,9-3,0 м в виде линз; от 1,2 м до 2,7 м.

Расчетное сопротивление грунта принимаем R0=0,45 МПа; бетон тяжелый класса В12,5; Rbt=0,66 МПа; гb2=0,9; арматура класса А-II; Rs=280 МПа. Вес единицы объема бетона фундамента и грунта на его обрезах г=20 кН/м3.

Высоту фундамента предварительно принимаем равной З=60 см (кратной 30 см), глубину заложения фундамента H1 = 60+15=75 см.

Определение площади подошвы фундамента.

Площадь подошвы фундамента определяют предварительно без поправок R0 на ее ширину и заложение

(2.11)

Размер стороны квадратной подошвы

Принимаем размер а=1,8 м (кратным 0,3 м).

Рабочая высота центрально-нагруженного фундамента с квадратной подошвой из условия прочности на продавливание может быть вычислена по формуле:

(2.12)

где p - давление на грунт от расчетной нагрузки:

Принимаем h0 = 560 мм = 0,56м.

Проверим прочность фундамента на продавливание по условию:

где P - продавливающая сила, принимается по первой группе предельных состояний на уровне верха фундамента, за вычетом давления грунта по площади основания пирамиды продавливания:

- среднее арифметическое между периметрами верхнего и нижнего основания пирамиды продавливания,

> условие выполняется

Полную высоту фундамента устанавливают из условий:

- продавливания - Н=56+4=60см;

- достаточной анкеровки продольной рабочей арматуры:

(2.13)

где значения wan, ?lan определяются по таблице 37 [3]. Принимаем окончательно фундамент высотой H=60 см, h0=56 см. При 450мм<H?900мм фундамент - двухступенчатый.

Поскольку фундамент не имеет поперечной арматуры, высота нижней ступени h01=30-4=26 см должна быть проверена на прочность по наклонному сечению, начинающемся в сечении III-III, по условию восприятия поперечной силы бетоном для единицы ширины этого сечения (b = 100 см):

или (2.14)

При

> условие прочности по наклонному сечению удовлетворяется.

Армирование фундамента по подошве определяют расчетом по нормальным сечениям I-I, II-II; значения изгибающих моментов в этих сечениях как для консольных балок:

Сечение рабочей арматуры определяется из условия:

Из двух значений AsI и AsII выбираем большее, т.е. AsI по которому производим подбор и количество стержней арматуры. Зададимся шагом стержней s=150мм. Тогда количество стержней будет:

Площадь сечения одного стержня:

Принимаем арматуру Ш14 A-II с As=1,539 см2.

Для фундамента изготавливаем сварную сетку с одинаковой в обоих направлениях рабочей арматурой из стержней 13Ш14 А-II с шагом s=150 мм и As=20,01 см2.

Марка сетки:

Процент армирования расчетных сечений:

что больше min = 0,05% для изгибаемых элементов.



Список литературы

1. СНиП РК 5.04-23-2002 Стальные конструкции / Комитет по делам строительства МЭиТ РК. - Астана, 2002.

2. Кузютин А.Д., Бубнович Э.В. Строительные конструкции. Учебное пособие. - Алматы: Эверо, 2005.

3. СНиП РК 5.03-34-2005 Бетонные и железобетонные конструкции. / Комитет по делам строительства МЭиТ РК. - Астана, 2005.

Размещено на Allbest.ru