В век информационных технологий строительная отрасль как одна из ключевых отраслей экономики не могла не пойти по пути цифровизации. Собственно, цифровизация строительной сферы стартовала еще в начале нашего века, процесс перехода от ручных методов расчетов и проектирования к использованию компьютеров и машин занял почти 20 лет, но при этом развитие шло максимально естественно. Те специалисты, которые овладевали современными программами, работали лучше и быстрее, что стало катализатором изменений.
При проектировании всегда необходимо делать выбор и рассматривать несколько вариантов. Программные комплексы позволяют найти наилучший из вариантов, сокращая время работы проектировщиков.
Одной из самых востребованных программ для расчетов в сфере строительства является программа SCAD, которая включена в пакет программ SCAD Office. К числу программ этого комплекса относятся:
Сдай на права пока
учишься в ВУЗе
Вся теория в удобном приложении. Выбери инструктора и начни заниматься!
Какие программы для расчета использует наша проектная организация | Обзор SCAD, ЛИРА-САПР, МОНОМАХ.
- SCAD — позволяет выполнять вычисления для прочностного анализа конструкций (метод конечных элементов);
- ЗАПРОС — выполняет расчет деревянных конструкций;
- КРОСС — позволяет выполнять расчеты оснований и фундаментов;
- АРБАТ- выполняет подбор арматуры;
- КОМЕТА — позволяет проектировать стальные конструкции.
Все эти программы-сателлиты входят в программный комплекс Structure CAD или коротко SCAD. Программа использует метод конечных элементов для определения напряженно-деформированного состояния, которое возникает в конструкциях от статических и динамических воздействий. Для выполнения расчета создается проект, информационная среда которого содержит сведения о расчетной схеме. Функциональные модули программы включают графический процессор, процессор, документирование расчетов и проектирующие постпроцессоры. Производственно-информационная среда программы удобна для визуализации графики, расчетов, аналитики, оценки нескольких вариантов.
Программа позволяет оценивать как динамические, так и статические воздействия.
«Расчет конструкций в программе SCAD»
Готовые курсовые работы и рефераты
Решение учебных вопросов в 2 клика
Помощь в написании учебной работы
В качестве помощи начинающим проектировщикам в программу встроен модуль справочной литературы, в котором приведена вся необходимая информация о работе различных видов конструкций (в том числе твердотельных, пластинчатых, стержневых и комбинированных).
Определение 1
Расчетная схема – это упрощенное изображение конструкции в виде узлов, линий, опор и нагрузок.
Рисунок 1. Интерфейс программы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Расчет конструкций в программе SCAD
Рассмотрим алгоритм расчета конструкций в программе SCAD на примере расчета стержневых конструкций:
- на первом этапе производится запуск программы и создание нового проекта;
- на следующем этапе открывают окно «Расчетная схема». С помощью программы создается графическое представление расчетной схемы конструкции с соблюдением нумерации узлов и элементов, для каждого входящего в систему элемента. Затем назначаются конечные элементы, жесткость элементов, опорные связи, шарниры в узлах элементов;
- на основании созданной расчетной схемы задаются узловые нагрузки, нагрузки на элемент;
- выполняется линейный расчет, в котором используется метод конечных элементов для определения перемещений узлов и усилий в сечениях, конечные результаты расчета представляются в виде эпюр. Также после заверения расчета создается таблица с усилиями в намеченных сечениях.
Суть метод конечных элементов состоит в разбиении конструкции на малые подобласти с конечным замером. Связывание меду конечными элементами происходит в узлах. Ключевым искомым будут неизвестные перемещения узлов. Точность расчета будет зависеть от количества элементов, степени свободы. Метод конечных элементов применяется не только в строительстве, но и в машиностроении, горном деле, аэродинамики, в решении задач математической физики.
Динамический расчет рамы в SCAD Office | Модальный анализ
Рисунок 2. Программа SCAD используется для проведения расчетов. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Программно-вычислительный комплекс позволяет выполнять сложные расчеты, анализировать уникальные объекты в напряженно-деформированном состоянии, проверять конструкции на прочность с помощью различных инструментов.
В результате проведения расчета создаются таблица и схема, имеющая различную цветовую индикацию в зависимости от характеристик узлов. Удобством программы являет то, что результаты расчета можно представить как для всей схемы, так и для отдельного участка. За счет встроенных модулей программа SCAD легко обменивается данными с программами Ансис, Ревит, Аркикад, Олплан.
Источник: spravochnick.ru
Несколько примеров расчета в SCAD Office
Программный комплекс SCAD помимо расчетного модуля конечно-элементного моделирования имеет в своем составе набор программ, способных выполнять решение более частных задач. Ввиду своей автономности набор программ сателлитов можно использовать отдельно от основного расчетного модуля SCAD, причем не запрещается выполнять совместные расчеты с альтернативными программными комплексами (ПК ЛИРА 10, Robot Structural Analysis, STARK ES). В данной статье мы рассмотрим несколько примеров расчета в SCAD Office.
Пример подбора арматуры в ребре плиты заводской готовности в программе SCAD
Плита будет монтироваться на стройплощадке, например, на кирпичные стены шарнирно. Моделировать для такой задачи всю плиту, часть здания или целиком все здание считаю нецелесообразным, поскольку трудовые затраты крайне несоизмеримы. На помощь может прийти программа АРБАТ. Ребро рекомендуется нормами рассчитывать, как тавровое железобетонное сечение.
Меню программного комплекса SCAD интуитивно-понятное: по заданному сечению, армированию и усилию инженер получает результат о несущей способности элемента со ссылкой на пункты нормативных документов. Результат расчета может быть автоматически сформирован в текстовом редакторе. На ввод данных уходит примерно 5-10 мин, что значительно меньше формирования конечно элементной модели ребристого перекрытия (не будем забывать, что в определенных ситуациях расчет методом конечных элементов дает больше расчетных возможностей).
Пример расчета закладных изделий в SCAD
Теперь вспомним расчет закладных изделий для крепления конструкций к железобетонным сечениям.
Нередко встречаю конструкторов, закладывающих параметры из конструктивных соображений, хотя проверить несущую способность закладных довольно просто. Для начала необходимо вычислить срезающее усилие в точке крепления закладной детали. Сделать это можно вручную, собрав нагрузки по грузовой площади, или по эпюре Q конечно-элементной модели. Затем воспользоваться специальным расчетным боком программы АРБАТ, занести данные по конструкции закладной детали и усилиям, и в итоге получить процент использования несущей способности.
Еще с одним интересным примером расчета в SCAD может столкнуться инженер: определение несущей способности деревянного каркаса. Как мы знаем, ввиду ряда причин расчетные программы МКЭ (метод конечных элементов) не имеют в своем арсенале модули расчета деревянных конструкций по российским нормативным документам. в связи с этим расчет может производится вручную или в другой программе. Программный комплекс SCAD предлагает инженеру программу ДЕКОР.
Помимо данных по сечению, программа ДЕКОР потребует от инженера ввода расчетных усилий, получить которые поможет ПК ЛИРА 10. Собрав расчетную модель, можно присвоить стержням параметрическое сечение дерева, задать модуль упругости дерева и получить усилия по деформационной схеме:
Полученные усилия далее необходимо задать в программе ДЕКОР для расчета сопротивления деревянного сечения.
В данном примере расчета в SCAD, критическим значением оказалась гибкость элемента, запас по предельному моменту сечений «солидный». Вспомнить предельное значение гибкости деревянных элементов поможет информационный блок программы ДЕКОР:
Пример расчета несущей способности фундамента в SCAD
Неотъемлемой частью моделирования свайно-плитного фундамента является расчет несущей способности и осадки сваи. Справится с задачей подобного рода, инженеру поможет программа ЗАПРОС. В ней разработчики реализовали расчет фундаментов согласно нормам «оснований и фундаментов» и «свайного фундамента» (в расчетных программах МКЭ таких возможностей не встретишь).
Итак, чтобы смоделировать сваю, необходимо вычислить жесткость одноузлового конечного элемента. Жесткость измеряется в тс/м и равна отношению несущей способности сваи к ее осадке. Моделирование рекомендуется выполнять итерационно: в начале задавать приближенную жесткость, затем уточнять значение жесткости по вычисленным параметрам сваи. Построенная модель расчета методом конечных элементов позволит нам не только точно найти нагрузку на сваю, но и рассчитать армирование ростверка:
После расчета конструкции пользователь ПК ЛИРА 10 сможет вычислить требуемую нагрузку на сваю по выводу мозаики усилий в одноузловом конечном элементе. Полученное максимальное усилие будет являться требуемой расчетной нагрузкой на сваю, несущая способность выбранной сваи должна превышать требуемое значение.
В качестве исходных данных в программу ЗАПРОС вводиться тип сваи (буровая, забивная), параметры сечения сваи и грунтовые условия согласно данным геологических изысканий.
Пример расчета узловых соединений в SCAD
Расчет узловых соединений – важная часть анализа несущей способности зданий. Однако, зачастую, конструктора пренебрегают данным расчетом, результаты могут оказать крайне катастрофическим.
На рисунке приведен пример отсутствие обеспечения несущей способности стенки верхнего пояса подстропильной фермы в точке крепления стропильной фермы. Согласно СП «Стальные конструкции» подобные расчеты производятся в обязательно порядке. В программа расчета методом конечных элементов и такого расчета тоже не встретишь. Выходом из ситуации может стать программа КОМЕТА-2. Здесь пользователь найдет расчет узловых соединений согласно действующих нормативных документов.
Наш узел – ферменный и для его расчета необходимо выбрать советующий пункт в программе. Далее пользователь выбривает очертание пояса (наш случай V-образный), геометрические параметры панели, усилия каждого стержня. Усилия, как правило, вычисляются в расчетных программах МКЭ. По введенным данным программа формирует чертеж для наглядного представления конструкции узла и вычисляет несущую способность по всем типам проверки согласно нормативным документам.
Пример построения расчета МКИ в SCAD
Построение моделей расчета методом конечных элементов не обходится без приложения нагрузок, вычисленные вручную значения присваиваются в расчетных программах МКЭ на элемент. Помощь в сборе ветровых и снеговых нагрузках инженеру окажет программа ВЕСТ. Программа включает в себя несколько расчетных модулей, позволяющих по введенном району строительства и очертанием контура здания вычисляет ветровую и снеговую нагрузку (самые распространенные расчетные модули программы ВЕСТ). Так, при расчете навеса, конструктор должен указать высоту конька, угол наклона и ширину ската. По полученным эпюрам нагрузка вводится в расчетную программу, например, ПК ЛИРА 10.4.
В качестве вывода, могу сказать, что программный комплекс SCAD и его сателлиты позволяют пользователю существенно снизить трудозатраты при вычислении локальных задач, а также формировать точные расчетные модели, а также содержат справочные данные, необходимые в работе инженеров — строителей. Автономность программ позволяет конструкторам использовать их в сочетании с любыми расчетными комплексами, основанных на расчете методом конечных элементов.
Также рекомендую посмотреть вебинар по совместному использованию ПК ЛИРА 10 и программы ЗАПРОС (SCAD office) на примере расчета свайного основания.
Источник: infars.ru
Расчет фермы в СКАДе. Часть 1: построение схемы
С помощью современных компьютерных программ стало возможным относительно просто и максимально точно высчитывать строительные конструкции. В текущей статье будет представлен пример того, как осуществляется расчет фермы в СКАДе.
Исходные данные
Характер внешней нагрузки, геометрическая схема и основные размеры для расчета фермы в СКАДе представлены на рис. 1.
Прочие данные представлены ниже:
- Ферма шарнирно оперта на опорах А и М.
- Узлы фермы шарнирные.
- Ферма загружена в своей плоскости сосредоточенными силами, приложенными в узлах верхнего пояса.
- Элементы фермы выполнены из стали.
- Поперечное сечение всех элементов фермы — два спаренных равнополочных уголка в тавр.
Задачи текущего расчета
Для текущей задачи, как расчет фермы в СКАДе, необходимо решить следующие вопросы:
- формирование расчетной плоской стержневой конечно-элементной модели.
- определение напряженно-деформированного состояния модели от заданной нагрузки.
- визуализирование компонентов НДС модели.
Алгоритм расчета фермы
Открыв программу SCAD, необходимо создать новый проект, выбрав при этом тип схемы 1 — Плоская шарнирно-стержневая система (рис. 2).
Построение плоской стержневой модели конструкции
Для создания схемы конструкции перейти во вкладку «Схема» и нажать на кнопку «Генерация прототипа фермы» (рис. 3). На экране появится диалоговое окно «Конфигурация поясов фермы«, в котором из выпадающего списка выбрать Трапецеидальные фермы и выбрать подходящее очертание решетки, как на рис. 1. В диалоговом окне ввести:
- Пролет фермы (L) — 24 м.
- Высота фермы (H) — 3,2 м.
- H1 — 2,2 м.
- Число панелей нижнего пояса — 4.
Полученная с помощью автоматической генерации ферма представлена на рис. 5.
Задание жесткостей элементам в SCAD
Расчет фермы в СКАДе обязательно включает в себя назначение сечений для стержней. Для этого надо раскрыть вкладку «Назначение» главной панели инструментов и нажать «Назначение жесткостей стержням» (рис. 6). В появившемся диалоговом окне активировать переключатель «Профили металлопроката» (рис. 7).
В разделе «Составное сечение» вкладки «Профили металлопроката» выбрать сечение из двух спаренных уголков, активировав крайнюю левую кнопку. Задать расстояние между уголками g = 12 мм. В каталоге «Уголок равнополочный» раздела «Полный каталог профилей ГОСТ» выбрать профиль 100х8.
В ниспадающем списке раздела «Материал» назначить «Сталь качественная» (рис. 8). После чего выделить стержни нижнего пояса и подтвердить выбор, нажав зеленую галочку.
По аналогии назначить жесткости остальным элементам фермы. Полученный общий вид фермы с отображением сечений представлен на рис. 9.
Установка связей в опорных узлах фермы
Вызвать диалоговое окно «Связи» во вкладке «Назначение» с помощью кнопки «Установка связей в узлах«. В режиме «Полная замена» активировать кнопки X, Z и нажать кнопку «ОК» (рис. 10). Выделить курсором на схеме узел 10 и подтвердить выбор.
Аналогично установить связь в узле 14, установив ограничение перемещений только по оси Z. Визуальный контроль правильности постановки связей можно выполнить, нажав кнопку «Связи» панели «Фильтры отображения» (рис. 11).
Задание загружений на ферму
Расчет фермы в СКАДе в следующем шаге знаменуется назначением загружений.
Полезная нагрузка
Для приложения внешней узловой нагрузки кнопкой «Узловые нагрузки» вызвать одноименное диалоговое окно во вкладке «Загружения» (рис. 12). Ввести в поле Z значение 42 кН и нажать кнопку «ОК«. На схеме отметить узлы 1 и 9 и активировать назначение нагрузок. Аналогично добавить в узлы 2-8 нагрузку в 84 кН. На рис.
13. представлено общее загружение внешними нагрузками.
Чтобы сохранить загружение, нужно нажать кнопку «Сохранить/добавить загружение«. В диалоговом окне ввести имя загружения «Полезная нагрузка«, выбрать тип загружения (кратковременные), вид нагрузки (другие), ввести коэффициент надежности по нагрузке — 1,2. Внизу активировать «Сохранить и перейти к созданию нового загружения«. нажать кнопку «Записать как новое» и «ОК» (рис. 14).
Собственный вес
Загружение собственным весом осуществляем активацией кнопки «Собственный вес«. Задать коэффициент включения собственного веса — 1,05 (рис. 15). И аналогично сохранить загружение.
Задание комбинаций загружений
Комбинации загружений служат для того, чтобы совокупности заданных выше нагрузок с разными коэффициентами показывали в конечном счете деформации и усилия в элементах фермы. На самом деле, комбинаций можно предположить большое количество, исходя из конструктивной сложности рассчитываемого объекта, а так же предполагаемых условий его эксплуатации. В данном примере представлены простейшие нагрузки: собственный вес и полезная нагрузка, которая является отражением любой другой абстрактной нагрузки, например, снеговой.
Открыть окно задания комбинаций загружений можно из дерева проекта в подсписке «Специальные исходные данные» по нажатию одноименной кнопки (рис. 16).
Как видно на рис. 17, в текущем примере задана одна комбинация — на совместное действие полезной нагрузки и собственного веса с коэффициентом воздействия 1 (полное влияние).
Задание расчетных сочетаний усилий (РСУ)
В разделе «Исходные данные» дерева проекта раскрыть содержимое пункта «Специальные исходные данные» (нажать на знак «+»). Активировать пункт «Расчетные сочетания усилий«. В новом окне все данные введены автоматически, так что остается нажать «ОК» (рис. 18).
Статический расчет
Для выполнения статического расчета в дереве проекта активировать пункт «линейный» раздела «Расчет». В диалоговом окне нажать кнопку «ОК». После расчета необходимо ознакомиться с протоколом, убедившись, что все прошло успешно, выйти из этого окна, нажав красный крестик.
В следующей части статьи про расчет фермы в СКАДе будет рассказано про анализ конструкции и проверку ее на несущую способность.
Источник: buildsam.ru