Расчет и проектирование плоской рамы с использованием программного комплекса ЛИРА 9.6

Составление расчетной схемы плоской рамы, подбор арматуры для ее элементов и конструирование неразрезной балки с использованием программы Лира 9.6. Задание граничных условий и жесткостных параметров. Составление моделей с учетом перемещений узлов.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 31.01.2018
Размер файла 567,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ВЛАДИМИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

Курсовая работа

по дисциплине: «Информационные технологии в строительстве»

Тема: «Расчет и проектирование плоской рамы с использованием программного комплекса ЛИРА 9.6»

Выполнил:

магистрант группы ЗСмгд-117

Трофимов И.П.

Проверил:

преподаватель Кощеев А.А.

Владимир 2018

Содержание

Введение

1. Создание задачи для расчёта рамы, геометрической схемы рамы

2. Задание граничных условий, жесткостных параметров

элементам рамы, нагрузок

3. Генерация таблицы РСУ.

4. Задание расчетных сечений для ригелей. Статический расчет рамы

5. Просмотр и анализ результатов расчета "ЛИРЫ"

Заключение

Список использованных источников

Введение

История программного комплекса ЛИРА начинается в 1960-х годах с программ РПСС, Экспресс и Мираж, предназначенных для расчета конструкций. Эти программы были разработаны А. С. Городецким для БЭСМ, а также ЭВМ «М-20» и «Минск-22». Именно эти программы послужили прообразом будущих промышленных программ массового применения в области строительства. арматура конструирование лира

В 1963 году становится возможным расчет пространственных шарнирно-стержневых систем с учетом геометрической и физической нелинейности, реализованный в программе Модель для БЭСМ-2. Для решения систем нелинейных уравнений был применен шаговый метод. В программе имелся модуль, реализующий расчет пластинчатых систем (балок-стенок, оболочек, плит) на основе стержневых аппроксимаций. Стало возможным моделирование процесса нагружения конструкций и моделирование процесса развития трещин и ползучести для железобетонных конструкций. Главным отличием программы Модель от существующих на тот момент программ, в которых реализовывался лишь метод сил, было использование метода перемещений и автоматизация процедуры статического расчета: задание и диагностика исходных данных, составление уравнений, решение уравнений, вычисление усилий и напряжений в стержневых и пластинчатых элементах. (1)

С 1974 по 2010 годы разработка программ семейства ЛИРА выполнялась коллективом разработчиков во главе с А. С. Городецким в отделе САПР в Государственном НИИ автоматизированных систем в строительстве, а с 2003 по 2010 частично в ООО «Лира софт». В эти годы были выпущены версии ПК ЛИРА 9.0, 9.2, 9.4 и 9.6. В 2011 году из группы разработчиков выделились 4 программиста, которые используя опыт и основные наработки, полученные в школе А. С. Городецкого, выпустили под своей эгидой «систему с новым графическим интерфейсом» ПК ЛИРА 10 и 10.2.

ПК ЛИРА -- многофункциональный программный комплекс для проектирования и расчета строительных и машиностроительных конструкций различного назначения. В качестве метода расчета реализуется метод конечных элементов. Выполняется расчет на статические (силовые и деформационные) и динамические воздействия. Производится подбор, проверка сечений стальных конструкций, а так же армирование сечений железобетонных конструкций. Выдаются эскизы рабочих чертежей КМ, а также чертежи железобетонных элементов. Множественные специализированные системы, позволяют моделировать работу массивов грунта, рассчитывать мостовые сооружения, моделировать работу сооружения в процессе монтажа, исследовать поведение конструкции под динамическими воздействиями во времени и многое другое.

Целью курсовой работы является изучение и получение навыков в работе с программой ЛИРА 9.6. Расчёт плоской рамы является наиболее простым примером для освоения программы Лира 9.6 и одним из базовых расчётов, которыми должен владеть каждый проектировщик. Расчет каркасного здания в общем случае часто сводят к расчёту плоской рамы, с целью упрощения проектирования здания.

Задачами курсовой работы являются: составление расчетной схемы плоской рамы, подбор арматуры для элементов рамы и конструирование неразрезной балки с использованием программы Лира 9.6.

Исходные данные.

Материал рамы - железобетон В30.

Нагрузки, приходящиеся на ригель: - постоянная равномерно распределенная g1= 2.0 тс/м; - постоянная равномерно распределенная g2 = 1.5 тс/м; - постоянная равномерно распределенная g3 = 3.0 тс/м; - временная длительная равномерно распределенная g4 = 4.67 тс/м; - временная длительная равномерно распределенная g5 = 2.0 тс/м; - ветровая (слева) Р1 = -1.0 тс; - ветровая (слева) Р2 = -1.5 тс; - ветровая (слева) Р3 = - 0.75 тс; - ветровая (слева) Р4 = -1.125 тс; - ветровая (справа) Р1 = 1.0 тс; - ветровая (справа) Р2 = 1.5 тс; - ветровая (справа) Р3 = 0.75 тс; - ветровая (справа) Р4 = 1.125 тс.

Рисунок 1 - Схема рамы

Рисунок 2 - Сечения элементов рамы

Рисунок 3 - Схемы загружений рамы.

1. Создание задачи для расчёта рамы, геометрической схемы рамы

Создание задачи для расчёта рамы

Для создания новой задачи в программе "ЛИРА" выполняем пункт меню Файл / Новый. В диалоговом окне "Признак схемы" (рисунок 4) задаем параметры: - имя создаваемой задачи - Пример1 (шифр задачи по умолчанию совпадает с именем задачи); - признак схемы - 2 - Три степени свободы в узле (два перемещения и поворот) X0Z.

Подтвердить.

Рисунок 4 - Диалоговое окно "Признак схемы".

Создание геометрической схемы рамы

Вызываем диалоговое окно "Создание плоских фрагментов и сетей" с помощью меню Схема / Создание / Регулярные фрагменты и сети (кнопка на панели инструментов).

В этом диалоговом окне задаем:

Шаг вдоль первой оси: Шаг вдоль второй оси: L(м) N L(м) N 4.00 1 6.00 1 3.00 1 4.00 1.

Остальные параметры принимаются по умолчанию (рисунок 5).

Применить.

Сохранить.

Рис.5. Диалоговое окно "Создание плоских фрагментов и сетей".

2. Задание граничных условий, жесткостных параметров элементам рамы, нагрузок

Задание граничных условий

Производим вывод на экран номеров узлов и элементов.

Выполняем пункт меню Опции / Флаги рисования. В диалоговом окне «Показать» при активной закладке «Элементы» устанавливаем флажок «Номера элементов». Активизируем закладку «Узлы» и устанавливаем флажок «Номера узлов».

Перерисовать. Полученная схема представлена на рисунке 6.

Производим отметку узлов № 1 и 2.

Выполняем пункт меню Выбор / Отметка узлов (кнопка на панели инструментов). С помощью курсора выделяем узлы № 1 и 2 (узлы окрашиваются в красный цвет).

Рисунок 6 - Нумерация узлов и элементов расчетной схемы.

Отметку узлов выполняем с помощью одиночного указания курсором или растягиванием вокруг нужных узлов "резинового окна".

Задание граничных условий в узлах № 1 и 2

С помощью пункта меню Схема / Связи (кнопка на панели инструментов) вызываем диалоговое окно Связи в узлах (рисунок 7). В этом окне, с помощью установки флажков, отмечаем направления, по которым запрещены перемещения узлов (X, Z, UY).

Применить (узлы окрашиваются в синий цвет).

Аналогично задаем граничные условия в узле № 3.

В диалоговом окне Связи в узлах отмечаем направления, по которым запрещено перемещение узла (X, Z). Для этого необходимо снять флажок с направления UY.

Применить.

Рис.7. Диалоговое окно "Связи в узлах".

Выполняем пункт меню Выбор / Отметка узлов (кнопка на панели инструментов), чтобы снять активность с операции отметки узлов.

Задание жесткостных параметров элементам рамы.

Для расчета необходимо задать жесткостные параметры элементов. Их количество зависит от типа конечных элементов. К этим параметрам относятся: площади поперечных сечений, моменты инерции сечений, толщина плитных и оболочечных элементов, модули упругости и сдвига, коэффициенты постели упругого основания.

Общая схема задания жесткостных характеристик в программе "ЛИРА" такова:

- вводятся числовые данные жесткостных характеристик. Каждый набор характеристик мы будем называть типом жесткости или просто жесткость. Каждому типу жесткости будет присвоен порядковый номер;

- один из типов жесткости назначается текущим;

- отмечаются элементы, которым будет присвоена текущая жесткость;

- кнопкой "Назначить всем выделенным элементам" присваиваются жесткостные характеристики, содержащиеся в текущем типе жесткости.

Диалоговое окно "Жесткости элементов" имеет три закладки графического меню, дающее доступ к библиотеке жесткостных характеристик. По умолчанию открывается закладка Стандартные типы сечений. Две других закладки содержат: диалоговые окна для задания характеристик из базы типовых сечений стального проката и диалоговые окна для задания параметров пластин и объемных элементов, а также численных жесткостных параметров, соответствующих некоторым типам конечных элементов; здесь же находится кнопка выбора типа нестандартного сечения.

Формируем типы жесткости.

С помощью меню Жесткости / Жесткости элементов (кнопка на панели инструментов) вызываем диалоговое окно Жесткости элементов (рисунок 8). Кнопкой добавить выводим список стандартных типов сечений. Выбираем элемент графического списка - тип сечения Брус (на экран выводится диалоговое окно для задания жесткостных характеристик выбранного типа сечения).

В диалоговом окне Задание стандартного сечения задаем параметры сечения Брус (рисунок 9): - модуль упругости -Е = 3е6 т/м2; - геометрические размеры - В = 60 см; Н = 40 см.

Подтвердить.

В диалоговом окне Жесткости элементов выбираем тип сечения Тавр_Т.

В новом окне Задание стандартного сечения задайте параметры сечения Тавр_Т: - модуль упругости - Е = 3е6 т/м2; - геометрические размеры - В = 20 см; Н = 60 см; В1 = 40 см; Н1 = 20 см.

Подтвердить.

Рисунок 8 - Диалоговое окно "Жесткости элементов".

Назначение жесткостей элементам рамы.

В диалоговом окне Жесткости элементов в списке типов жесткостей выделяем курсором тип жесткости 1. Брус 60х40.

Установить как текущий тип.

Выполняем пункт меню Выбор / Отметка вертикальных элементов (кнопка на панели инструментов). С помощью курсора выделяем все вертикальные элементы схемы (выделенные элементы окрашиваются в красный цвет).

Отметка элементов выполняется с помощью одиночного указания курсором или растягиванием вокруг нужных элементов "резинового окна".

В диалоговом окне Жесткости элементов щелкаем по кнопке Назначить (с элементов снимается выделение. Это значит, что выделенным элементам присвоена текущая жесткость).

Выполняем пункт меню Выбор / Отметка вертикальных элементов (кнопка на панели инструментов), чтобы снять активность с операции выделения вертикальных стержневых элементов.

В списке типов жесткостей выделите курсором тип жесткости 2. Тавр_Т 20х60.

Установливаем как текущий тип.

Выполняем пункт меню Выбор / Отметка горизонтальных элементов (кнопка на панели инструментов). С помощью курсора выделите все горизонтальные элементы схемы.

Назначить.

Рисунок 9 - Диалоговое окно "Задание стандартного сечения".

Задание нагрузок

Выбор загружения.

Программой "ЛИРА" допускается задание до 99 загружений. Каждому загружению присваивается номер и произвольное имя. Загружение может содержать любое количество нагрузок. Номер и имя загружения присваиваются с помощью диалогового окна Активное загружение (рисунок 10), которое вызывается из меню Нагрузки / Выбор загружения (кнопка на панели инструментов). По умолчанию, в начале работы программы, принято имя Загружение 1.

Рисунок 10. Диалоговое окно "Активное загружение".

Задание нагрузок.

Нагрузки на узлы и элементы задаются с помощью диалогового окна Задание нагрузок (рисунок 11), которое вызывается из меню Нагрузки / Нагрузка на узлы и элементы (кнопка на панели инструментов). Диалоговое окно содержит закладки для задания нагрузок на узлы, стержни, пластины, объемные элементы и суперэлементы, а также для задания нагрузок для расчета на динамику во времени. По умолчанию принимается, что нагрузки принадлежат одному и тому же текущему загружению, номер которого был задан заранее. Окно содержит также закладку для корректировки или удаления нагрузок текущего загружения. В окне содержатся радио-кнопки для задания систем координат - глобальной, местной (для элемента), локальной (для узла) и направления воздействия - X, Y, Z, а также кнопки для задания статической нагрузки (коричневый цвет), заданного смещения (желтый цвет) и динамического воздействия (розовый цвет) - меню этих кнопок изменяется в зависимости от типа загружаемого конечного элемента. При нажатии этих кнопок вызывается диалоговое окно для задания параметров нагрузки. Приложенные нагрузки и воздействия заносятся в поле списка нагрузок - Текущая нагрузка.

Рисунок 11. Диалоговое окно "Задание нагрузок".

Формируем загружения № 1.

Выделяем горизонтальные элементы № 7 и 8. Вызываем диалоговое окно Задание нагрузок (рисунок 11) с помощью меню Нагрузки / Нагрузка на узлы и элементы (кнопка на панели инструментов). В этом окне активизируем закладку Нагрузки на стержни. Радио-кнопками указываем систему координат Глобальная, направление - вдоль оси Z. Щелчком по кнопке равномерно распределенной нагрузки вызываем диалоговое окно Параметры местной нагрузки. В этом окне задаем интенсивность нагрузки g1 = 2.0 тс/м (рисунок 12).

Подтвердить.

Рисунок 12 - Диалоговое окно "Параметры местной нагрузки".

Применить.

Выделяем элемент № 9. В диалоговом окне Задание нагрузок щелчком по кнопке равномерно распределенной нагрузки вызываем диалоговое окно Параметры местной нагрузки. В этом окне задайте интенсивность g2 = 1.5 тс/м.

Подтвердить. Применить.

Аналогично задаем интенсивность g3 = 3.0 тс/м для элемента № 10.

Формирование загружения № 2.

Меняем номер текущего загружения, вызвав диалоговое окно Активное загружение (рисунок 10) с помощью меню Нагрузки / Выбор загружения (кнопка на панели инструментов). В этом диалоговом окне задайте номер загружения 2. Применить.

Выделяем элемент № 7.

В диалоговом окне Задание нагрузок щелчком по кнопке трапециевидной нагрузки вызываем диалоговое окно "Параметры местной нагрузки".

В этом окне задаем параметры: Р1 = 4.67 тс/м, А1 = 0.5 м, Р2 = 2.0 тс/м, А2 = 3.5 м (рис.13). Подтвердить. Применить.

Аналогично формируем загружения № 3.

Выполняем пункт меню Выбор / Отметка узлов (кнопка на панели инструментов).

С помощью курсора выделяем узел № 4.

В диалоговом окне Задание нагрузок активизируем закладку Нагрузки в узлах. Радио-кнопками укажите систему координат Глобальная, направление - вдоль оси X. Щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызываем диалоговое окно Параметры нагрузки. В этом окне вводим значение P = -1 тс. Подтвердить. Применить.

Выделяем узел № 7. В диалоговом окне Задание нагрузок щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызываем диалоговое окно "Параметры нагрузки". В этом окне вводим значение P = -1.5 тс. Подтвердить. Применить. Аналогично предыдущим операциям задаем нагрузки: в узле № 6 - P3 = - 0.75 тс; в узле № 9 - P4 = - 1.125 тс.

Рис.13. Диалоговое окно "Параметры местной нагрузки (трапециевидная нагрузка)".

Формирование загружения № 4 Меняем номер текущего загружения на 4. Выделяем узел № 4. В диалоговом окне Задание нагрузок щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызываем диалоговое окно Параметры нагрузки. В этом окне вводим значение P = 0.75 тс. Подтвердить. Применить.

Аналогично предыдущим операциям задайте нагрузки: в узле № 6 - P1 = 1.0 тс; в узле № 9 - P2 = 1.5 тс; в узле № 7 - P4 = 1.125 тс.

3. Генерация таблицы РСУ

В соответствии со строительными нормами расчет армирования, подбор и проверка металлических сечений производится по наиболее опасным сочетаниям усилий. Поэтому для дальнейшей работы в подсистемах ЛИР-АРМ и ЛИР-СТК нужно производить расчет РСУ или РСН. Вычисление расчетных сочетаний усилий (РСУ) производится по критерию экстремальных значений напряжений в характерных точках сечений элементов на основании правил установленных нормативными документами (в отличие от вычисления РСН, где вычисления производятся непосредственным суммированием соответствующих значений перемещений и усилий в элементах).

С помощью пункта меню Нагрузки / РСУ / Генерация таблицы РСУ (кнопка на панели инструментов) вызываем диалоговое окно Расчетные сочетания усилий (рисунок 14). В этом окне задаем данные:

- для Загружения 1 выбираем в списке Вид загружения - Постоянное (0) и щелкаем по кнопке Подтвердить (в строке Номер загружения номер автоматически изменился на 2);

- для Загружения 2 выбираем в списке Вид загружения - Временное длит. (1) и щелкаем по кнопке Подтвердить (в строке Номер загружения номер автоматически изменился на 3);

- для Загружения 3 выбираем в списке Вид загружения - Кратковременное (2), в текстовом поле № группы взаимоисключающих загружений задаем 1, в текстовом поле Коэффициент надежности задаем 1.4 и после этого щелкаем по кнопке Подтвердить (в строке Номер загружения номер автоматически изменился на 4);

- для Загружения 4 (повтор данных загружения 3) выбираем в списке Вид загружения - Кратковременное (2), в текстовом поле № группы взаимоисключающих загружений задаем 1, в текстовом поле Коэффициент надежности задаем 1.4.

Подтвердить. Закрыть.

Рис.14. Диалоговое окно "Расчетные сочетания усилий".

4. Задание расчетных сечений для ригелей. Статический расчет рамы

Выделяем на схеме все горизонтальные элементы. С помощью меню Схема / Расчетные сечения стержней (кнопка на панели инструментов) вызываем диалоговое окно Расчетные сечения (рисунок 15). В этом окне задаем количество расчетных сечений N = 5. Щелкаем по кнопке - Применить (чтобы выполнить конструирование изгибаемого элемента, требуется вычислить усилия в трех или более сечениях).

Рисунок 15. Диалоговое окно "Расчетные сечения".

Для статического расчета рамы запускаем задачу на расчет с помощью меню Режим / Выполнить расчет (кнопка на панели инструментов).

5. Просмотр и анализ результатов расчета "ЛИРЫ"

После расчета задачи, переход в режим результатов расчета осуществляется с помощью меню Режим / Результаты расчета (кнопка на панели инструментов). В режиме просмотра результатов расчета по умолчанию расчетная схема отображается с учетом перемещений узлов (рисунок 16). Для отображения схемы без учета перемещений узлов выполните пункт меню Схема / Исходная схема (кнопка на панели инструментов).

Рисунок 16 - Расчетная схема с учетом перемещений узлов.

Вывод на экран эпюр внутренних усилий. Выводим на экран эпюру MY (рисунок 17) с помощью меню Усилия / Эпюры / Эпюры изгибающих моментов (MY) (кнопки, а затем на панели инструментов).

Для вывода эпюры QZ (рисунок 18), выполняем пункт меню Усилия / Эпюры / Эпюры поперечных сил (QZ) (кнопка на панели инструментов).

Рисунок 17 - Эпюры изгибающих моментов MY.

Рисунок 18 - Эпюры поперечных сил QZ.

Смена номера текущего загружения.

На панели инструментов Загружения меняем номер загружения на 2 и щелкаем по кнопке - Подтвердить выбор.

Формирование и просмотр таблиц результатов расчета.

Для вывода на экран таблицы со значениями расчетных сочетаний усилий в элементах схемы, выполняем пункт меню Окно / Стандартные таблицы.

Рисунок 19 - Диалоговое окно "Стандартные таблицы".

После этого в диалоговом окне Стандартные таблицы (рисунок 19) выделяем строку Расчетные сочетания усилий. Щелкаем по кнопке Создать (для создания таблиц в формате HTML нужно установить флажок HTML-формат). Для того чтобы закрыть таблицу, выполним пункт меню Файл / Закрыть.

Заключение

Программный комплекс Лира 9.6 включает основные функции:

- развитую интуитивную графическую среду пользователя;

- препроцессор "САПФИР-конструкции";

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

- расчет на различные виды динамических воздействий (сейсмика, ветер с учетом пульсации, вибрационные нагрузки, импульс, удар, ответ-спектр); 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, ArchiCAD, MS Word и др.) на основе DXF и MDB 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.

В процессе выполнения курсовой работы были получены навыки в работе с программой Лира 9.6. Произведен расчет плоской рамы, составлена расчетная схема, подобрана арматура для элементов рамы.

Список использованных источников

1. ПК ЛИРА. Электронный ресурс. Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ПК_ЛИРА

2. Примеры расчета элементов строительной конструкций в программе Лира. Методические указания к курсовому проектированию. Бочкарев Н.Н. Томск 2011 г. - 34 с.

3. Овчинников, И.Г. Моделирование работы несущих конструкций транспортных сооружений / И.Г. Овчинников, Е.А. Козырева, Р.Б. Гарибов. - Саратов: Изд-во СГТУ, 2004. - 241 с.

4. Кадисов, Г.М. Динамика и устойчивость сооружений / Г.М. Кадисов. - М : Изд-во АСВ, 2007. - 269 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.