Семенов А.А., Старцева Л.В., Маляренко А.А., Порываев И.А.
«Строительная механика» (спецкурс). Применение ПК SCAD Office для решения задач динамики и устойчивости стержневых систем. Учебное пособие.
М.: Издательство СКАД СОФТ, Издательство Дом АСВ, 2016. - 255 стр.
Учебное пособие предназначено для студентов бакалавриата, обучающихся по направлению ООП 08.03.01 «Строительство» профиля подготовки «Промышленное и гражданское строительство» при изучении дисциплин «Строительная механика» (спецкурс), «Металлические конструкции» (спецкурс), и магистрантов, обучающихся по направлению ООП 08.04.01 «Теория и проектирование зданий и сооружений» при изучении дисциплин «Решение профессиональных задач с помощью программных комплексов», «Компьютерные технологии при проектировании зданий и сооружений». Пособие может быть полезно аспирантам, преподавателям, инженерно-техническим работникам проектных и научно-исследовательских организаций, а также специалистам, занимающимся вопросами расчетов зданий и сооружений, проведением экспертизы проектов и исследованием технического состояния несущих конструкций зданий и сооружений.
Обложка — мягкая
Цвет — цветная
Цена — 380 руб.
Оглавление
ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 ГЛАВА 1 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РЕСУРСОВ ВК SCAD OFFICE ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ УСИЛЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.1 Общие сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2 Программа SCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.3 Программа Конструктор сечений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.4 Программа Консул . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.5 Программа Тонус. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 1.6. Программа Сезам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.7 Программа Куст . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.8 Программа Кокон. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.9 Программа Вест . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.10 Сервисные функции/программы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 ГЛАВА 2 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РАСЧЕТЕ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ МЕТОДОМ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПК SCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.1 Представление расчетной схемы стержневой системы в конечно/элементной постановке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2 Построение расчетной схемы с постановкой опорных связей и одиночных шарниров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 2.3 Внутренние усилия в концевых сечениях КЭ типа 2 и правило знаков для них . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.4 Назначение жесткостей КЭ в расчетной схеме МКЭ стержневой системы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.5 Загружение расчетной схемы МКЭ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.6 Расчет полученной схемы и анализ результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 2.7 Создание нового проекта в ПК SCAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 ГЛАВА 3 ЗАДАЧИ РАСЧЕТА СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ НА ДИНАМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.1 Пример 3.1. Управление собственными частотами колебаний плоских рам с несколькими степенями свободы. . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.1.1 Аналитическое решение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 3.1.2 Численный пример . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.1.3 Проверочный расчет в среде SCAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.1.4 Просмотр результатов расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.1.5 Сравнение полученных результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.1.6 Варианты индивидуальных заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 3.2 Пример 3.2. Определение частот собственных и форм собственных колебаний рам с большим числом степеней свободы. . . . . . . . . . . . 60 3.2.1 Исходные данные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.2.2 Аналитическое решение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.2.3 Решение задачи в среде SCAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.2.4 Просмотр результатов расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3.2.5 Сравнение полученных результатов расчетов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 3.2.6 Варианты индивидуальных заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 3.3 Пример 3.3. Расчет рамы с распределенной массой под действием гармонической возмущающей силы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 3.3.1 Аналитическое решение методом перемещений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.3.2 Решение задачи в среде ПК SCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 3.3.2.1 Создание расчетной модели. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 3.3.2.2 1/й этап. Модальный анализ рамы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.3.2.3 Сравнение результатов модального анализа (1/й этап). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 3.3.2.4 2/й этап. Расчет на вынужденные воздействия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 3.3.2.5 Сравнение результатов расчета на вынужденные колебания (2/й этап). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.3.2.6 3/й этап. Исследование НДС в околорезонансной зоне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 3.3.2.7 Сравнение результатов расчета на вынужденные колебания (3/й этап). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 3.3.3 Решения задачи в ПК SCAD в режиме прямое интегрирование уравнений движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 3.4 Пример 3.4. Решение задачи вынужденных колебаний прямым интегрированием уравнений движения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3.4.1 Некоторые положения метода решения задач интегрированием уравнений движения в ПК SCAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 3.4.2 Исходные данные задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107 3.4.3 Решение задачи в среде SCAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 3.4.4 Порядок задания динамических воздействий и расчет. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 3.4.5 Анализ результатов расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 3.4.6 Возможные изменения статических нагрузок на расчетную модель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 3.5 Пример 3.5. Расчет рамы на ветровую нагрузку . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 3.5.1 Исходные данные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 3.5.2 Определение средней статической составляющей ветровой нагрузки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 3.5.3 Вычисление пульсационной составляющей ветровой нагрузки. в ПК SCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 3.5.4 Вычисление пульсационной составляющей ветровой нагрузки в ПК SCAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 3.5.5 Варианты индивидуальных заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 3.6 Пример 3.6. Расчет сквозного высотного сооружения на ветровую нагрузку . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 3.6.1 Основные положения по определению ветровой нагрузки на сквозные конструкции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142 3.6.2 Характеристика объекта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 3.6.3 Определение статической ветровой нагрузки на сооружение. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 3.6.4 Создание модели расчетной схемы опоры в среде SCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 3.6.5 Задание загружений на опору. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 3.6.6 Расчет и просмотр результатов автоматизированного расчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 3.6.7 Основные выводы по результатам расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 3.6.8 Расчет опоры как стержня с 8 степенями свободы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 3.6.9 Расчет опоры как стержня с 32 степенями свободы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 3.6.10 Сравнительный анализ результатов расчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 3.6.11 Некоторые выводы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 3.7 Пример 3.7. Расчет рамы при сейсмическом воздействием. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 3.7.1 Исходные данные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 3.7.2 Аналитический расчет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 3.7.3 Решение задачи в среде ПК SCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 3.7.4 Сравнение полученных результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 3.7.5 Варианты индивидуальных заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 ГЛАВА 4 ЗАДАЧИ УСТОЙЧИВОСТИ СТЕРЖНЕВЫХ СИСТЕМ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 4.1 Пример 4.1. Устойчивость стоек переменного сечения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 4.1.1 Решение статическим методом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 4.1.2 Решение примера в программе SCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 4.1.3 Варианты индивидуальных заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 4.2 Пример 4.2. Расчет одноэтажной рамы на устойчивость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 4.2.1 Расчет рамы на устойчивость методом перемещений. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 4.2.2 Решение задачи в ПК SCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 4.2.3 Оценка влияния внешних и внутренних связей на устойчивость системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 4.2.4 Варианты индивидуальных заданий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 4.2.5 Рекомендации по выполнению индивидуального задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 4.3 Пример 4.3. Повышение устойчивости фермы с использованием энергетического постпроцессора ПК SCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 4.3.1 Исходные данные. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 4.3.2 Создание модели и анализ устойчивости. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215 4.3.3 Повышение устойчивости системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 4.3.4 Варианты индивидуальных заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 4.4 Пример 4.4. Анализ общей и местной устойчивости сквозной пространственной опоры. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 4.4.1 Исходные данные для расчета. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 4.4.2 Создание базовой расчетной модели башни в ПК SCAD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 4.4.3 Ввод данных для расчета на устойчивость. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 4.4.4 Расчет и анализ результатов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 4.4.5 Варианты индивидуальных заданий. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 ЗАКЛЮЧЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Таблица метода перемещений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Справочные данные для динамических расчетов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Справочные данные для расчетов на действие ветра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242 ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Справочные данные для расчетов на сейсмические воздействия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Справочные данные для расчетов на устойчивость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
