4929

Лобов, Д. М. Системы автоматизированного расчета и проектирования в строительстве. Часть 2. ЖБК и ДК : учебно-методическое пособие / Д. М. Лобов, Н. В. Савина ; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022.

–18 с. – Текст : электронный.

Внастоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Системы автоматизированного расчета и проектирования в строительстве. Часть 2. Системы автоматизированного расчета и проектирования железобетонных и деревянных конструкций» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в подготовке к выполнению лабораторных работ.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Системы автоматизированного расчета и проектирования в строительстве» по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, направленность (профиль)Промышленное и гражданское строительство.

© Д.М. Лобов, Н.В. Савина, 2022 © ННГАСУ, 2022

3

Оглавление

4

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Основными целями освоения учебной дисциплины “ Системы автоматизированного расчета

ипроектирования в строительстве ” являются:

овладение профессиональными компетенциями и формирование у обучающихся умений и навыков проектирования зданий и сооружений с использованием программных пакетов САПР;

изучение современных методов и информационных технологий в решении задач расчёта и проектирования строительных конструкций;

ознакомление с эффективными инструментами решения расчётных строительных задач;

изучение основных принципов метода конечных элементов в рамках рассматриваемых программных комплексов.

В процессе освоения дисциплины студент должен Знать:

нормативную документацию в области проектирования и расчета строительных конструкций;

классификацию зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения;

структуру разделов проектно-сметной документации;

современную нормативно-техническую документации для выполнения расчётного обоснования проектных решений здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

требования современной нормативно-технической документации, устанавливающей требования к расчётному обоснованию проектного решения здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

действующую нормативно техническую литературу, связанную со сбором нагрузок на здания и сооружения;

методики расчета на аэродинамические, сейсмические и иные динамические воздействия, изучение объемно-планировочных и конструктивных решений зданий и сооружений;

принципы расчёта конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений по I и II группам предельных состояний;

методы конструирования и правила оформления проектной документации на строительные конструкции высотных и большепролетных зданий и сооружений;

принципы расчётного обоснования строительных конструкций здания и сооружения;

нормативную документацию в области строительства;

Уметь:

анализировать исходную информацию при формировании расчетной схемы строительных конструкций зданий и сооружений

подбирать нормативную документацию для выполнения проектирования и расчетов строительных конструкций в зависимости от вида (назначения) здания и сооружения;

анализировать исходную информацию при формировании технического задания на разработку раздела проектной документации;

правильно понимать положения нормативно-технических документов для выполнения расчётного обоснования проектных решений здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

правильно трактовать положения нормативно-технических документов;

собирать нагрузки на здания и сооружения в соответствии с действующей нормативнотехнической базой;

освоение методик расчета на аэродинамические, сейсмические и иные динамические воз-

5

действия, изучение объемно-планировочных и конструктивных решений сейсмостойких зданий и сооружений;

методики создания численных расчетных моделей зданий и сооружений, особенности составления сетки конечных элементов (объемов) при определении напряженнодеформированного состояния. Принципы построения схем с учётом отказанных элементов и моделирования усилий в этих схемах;

создавать численные расчетные модели зданий и сооружений, сетки конечных элементов (объемов) при определении напряженно-деформированного состояния в зданиях и сооружениях. испытавших отказ основного несущего элемента;

рассчитывать конструкции в соответствии с требованиями научно-технической правовой литературы;

использовать существующие технические и рабочие решения для конструирования высотных и большепролетных зданий и сооружений с учетом современных правил оформления проектной документации на строительные конструкции;

представлять и защищать основные результаты, связанные с расчётным обоснованием строительных конструкций здания и сооружения;

анализировать исходную информацию при выполнении технико-экономической оценки здания (сооружения);

выполнять оценку основных технико-экономических показателей проектных решений; Владеть:

навыками обработки исходной информации при выполнении расчетов строительных конструкций зданий и сооружений;

навыками выполнения расчетов по различным нормативным документам;

навыками составления технического задания на разработку раздела;

навыками выбора исходной информации и нормативно-технических документов для выполнения расчётного обоснования проектных решений здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

навыками выбора нормативно-технических документов, устанавливающих требования к расчётному обоснованию проектного решения здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

методиками сбора нагрузок на здания и сооружения;

методиками расчётного обоснования проектного решения конструкции здания (сооружения) промышленного и гражданского назначения;

навыками для численных расчетных моделей при определении напряженнодеформированного состояния в зданиях и сооружениях. испытавших отказ основного несущего элемента;

методикой расчетов прочности конструкций высотных и большепролетных зданий и сооружений;

навыками конструирования и правилами оформления проектной документации на строительные конструкции высотных и большепролетных зданий и сооружений;

навыками грамотного представления материалов по расчётным обоснованиям строительных конструкций здания и сооружения;

навыками представлять и оформлять исходную информацию для дальнейшей работы;

навыками необходимыми для выполнения расчетного обоснования принятого проектного решения на основе технико-экономических показателей.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность ориентироваться в новом предметном поле проектирования большепролетных и высотных конструкций зданий и сооружений.

6

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Расчет многоэтажной железобетонной рамы.

Рассматриваются различные варианты построения геометрии конечно-элементных моделей, с использованием функций ручного способа построения с применением команд ввода узлов и элементов, с использованием автоматического способа построения с применением команд создания геометрии прототипа схем, с использованием препроцессоров создания геометрии расчетных схем. Рассматриваются понятия общей и местной (локальной) системы координат.

Рассматривается понятие тип расчетной схемы и тип конечного элемента системы. Рассматриваются физические свойства стержневых элементов и способы назначения жесткостей стержневым элементам.

Рассматриваются различные варианты примыкания элемента к узлам расчетной схемы: полное (жесткое), шарнирное и внецентренное. Рассматриваются различные способы задания шарнирного примыкания элементов конструкции с использованием команды задания шарниров и команды объединения перемещений. Рассматриваются различные варианты моделирования внецентренного примыкания элементов с использованием жестких вставок и абсолютно твердых тел. Рассматриваются различные варианты опорных закреплений конструкции, способы задания опорных закреплений с использованием команды установки связей.

Рассматриваются нагрузки, действующие на расчетную схему. Способы приложения нагрузки относительно общей и местной системы координат. Особенности задания статических и динамических загружений с использованием функционала программного комплекса. Рассматривается понятие расчетных сочетаний усилий и расчетных сочетаний перемещений. Рассматриваются виды сочетаний нагрузок при помощи функции объединения, сопутствия и взаимоисключения.

Рассматриваются виды расчета, управление расчетом.

Рассматриваются вопросы вывода результатов расчета в графическом и табличном виде. Способы сортировки и фильтрации результатов расчета.

Рассматриваются возможности систем армирования стержневых элементов. Экспорт результатов статического расчета в виде усилий для дальнейшего конструктивного расчета.

2. Расчет монолитного железобетонного перекрытия.

Рассматриваются различные варианты построения геометрии конечно-элементных моделей, с использованием импорта исходных данных из графических программных комплексов. Рассматриваются понятия общей и местной (локальной) системы координат. Рассматривается понятие вектора выдачи усилия для пластин.

Рассматривается понятие тип расчетной схемы и тип конечного элемента системы. Рассматриваются физические свойства пластинчатых элементов и способы назначения жесткостей пластинчатым элементам.

Рассматриваются различные варианты примыкания элементов пластин друг к другу. Рассматриваются способы задания шарнирного примыкания пластин друг к другу с использованием команды объединения перемещений. Рассматриваются различные варианты моделирования внецентренного примыкания стержневых и пластинчатых элементов с использованием жестких вставок и абсолютно твердых тел. Рассматриваются различные варианты опорных закреплений конструкции, способы задания опорных закреплений с использованием команды установки связей.

Рассматриваются нагрузки, действующие на расчетную схему. Способы приложения нагрузки относительно общей и местной системы координат. Особенности задания статических и динамических загружений с использованием функционала программного комплекса. Рассматривается понятие расчетных сочетаний усилий и расчетных сочетаний перемещений. Рассматриваются виды сочетаний нагрузок при помощи функции объединения, сопутствия и взаимоисключения.

7

Рассматриваются виды расчета, управление расчетом.

Рассматриваются вопросы вывода результатов расчета в графическом и табличном виде. Способы сортировки и фильтрации результатов расчета.

Рассматриваются возможности систем армирования пластинчатых элементов. Рассматриваются вопросы получения, обработки изополей армирования пластинчатых элементов. Экспорт результатов статического расчета в виде усилий для дальнейшего конструктивного расчета.

3. Использование программ сателлитов для конструктивного расчета.

Рассматриваются вопросы обмена исходными данными между программными комплексами. Рассматриваются вопросы конструктивного расчета сечений железобетонных элементов с

использованием программ сателлитов в соответствии с нормативной документацией.

4. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по плоской расчетной схеме.

Особенности проектирования и расчета деревянных балочных конструкций. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета ферменных конструкций из древесины с трапециевидным и треугольным очертанием пояса. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета. Уточнение НДС верхнего пояса фермы. Учет разгружающего момента образующегося за счет неполного опирания верхнего пояса.

Особенности проектирования и расчета ферменных конструкций кругового очертания пояса с применением древесины (сегментные и линзообразные). Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета. Уточнение НДС верхнего пояса фермы. Учет разгружающего момента образующегося за счет стрелы подъема верхнего пояса.

Особенности проектирования и расчета деревянных решетчатых рам. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянных гнутоклееных рам. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянных арочных конструкций. Построение геометрии конструкции. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Задание нагрузок, формирование загружений. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

5. Особенности проектирования и расчета деревянных конструкций по пространственной расчетной схеме.

Особенности проектирования и расчета деревянных ребристых сводов. Особенности построения геометрии конструкции свода. Создание групп элементов и узлов. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Особенности задания нагрузок на конструкции свода. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

8

Особенности проектирования и расчета деревянного крестового свода. Особенности построения геометрии и задания нагрузок на конструкцию свода.

Особенности проектирования и расчета деревянных кружально-сетчатых сводов. Особенности построения геометрии и задания нагрузок на конструкцию свода.

Особенности проектирования и расчета деревянных ребристых куполов. Особенности построения геометрии конструкции купола. Создание групп элементов и узлов. Задание условий примыкания элементов к узлам. Назначение жесткостных характеристик. Особенности задания нагрузок на конструкции купола. Управление расчетом. Анализ результатов расчета. Формирование отчета.

Особенности проектирования и расчета деревянных сетчатых куполов. Особенности построения геометрии сетчатых куполов различной разбивки (звездчатой, геодезической, кристаллической и т.д.)

Особенности проектирования и расчета деревянных куполов параболического очертания. Особенности построения геометрии и задания нагрузок на конструкции купола.

Особенности проектирования и расчета деревянных гиперболических оболочек. Особенности построения геометрии оболочек отрицательной кривизны. Особенности действия нагрузок на поверхность оболочки.

6. Создание информационной модели железобетонного каркаса здания.

Создание информационной модели железобетонного каркаса здания с использованием программного комплекса BIM (ТИМ) проектирования. Основы информационного проектирования. Технология создания цифровой модели здания.

Создание сетки разбивочных осей, отметок уровня. Привязка элементов каркаса здания к уровням.

Инструмент стена. Создание стен. Настройка параметров стены. Понятие об опорном уровне стены. Привязка стен к опорному уровню. Инструмент колонна. Создание колонн. Настройка параметров колонны. Привязка колонны к опорному уровню.

Инструмент плита. Принцип работы инструмента плита. Построение плит. Задание параметров плиты и свойств материалов.

Инструмент проем. Привязка проемов. Маркировка проемов. Инструмент лестница. Создание лестничных маршей. Настройка параметров лестничного марша.

Понятие об аналитической модели каркаса. Корректура аналитической модели. Армирование стержневых элементов. Создание каркасов армирования. Настройка защитного

слоя бетона. Армирование пластинчатых элементов. Создание сеток армирования.

Аннотации. Создание размеров. Настройка параметров размеров и размерных линий. Автоматическая простановка размеров.

Создание семейств. Основные понятия. Настройка зависимостей семейства.

Создание спецификаций и ведомостей элементов. Настройка зависимостей, работа с формулами. Формирование чертежей на основе информационной модели здания.

7. Создание информационной модели стального и деревянного каркаса здания.

Особенности создание стального каркаса и деревянного каркаса здания с использованием программного комплекса BIM (ТИМ) проектирования

9

2. Методические указания по подготовке к лабораторным работам

2.1Общие рекомендации по работе на лабораторных работах

Входе подготовки к лабораторным занятиям необходимо изучать основную литературу, ознакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

Всоответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой. Целесообразно также подготовить тезисы для возможного выступлений по всем учебным вопросам, выносимым на лабораторное занятие.

При подготовке к занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Очень эффективным приемом является составление схем и презентаций.

Готовясь к докладу или реферативному сообщению, желательно обращаться за методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи изучаемой теории с реальной жизнью. Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.

2.3 Общие рекомендации по изучению материала дисциплины

Раздел 1. Расчет многоэтажной железобетонной рамы.

Цель - вызвать интерес к изучению курса, сформировать представление о расчете железобетонных конструкций по плоской расчетной схеме.

Рассматриваются вопросы идеализации расчетной схемы при автоматизированном проектировании и расчете железобетонных конструкций. Изучается моделирование физикомеханических свойств элементов, способы задания жесткостей элементам. Рассматриваются виды идеализации опорных закреплений и примыканий элементов к узлам, способы ввода связей, шарниров. Изучаются виды нагрузок, действующие на конструкции зданий и сооружений, рассматривается процесс моделирования нагрузок в расчетной схеме.

Задача 1.

Выполнить статический расчет многопролетной железобетонной рамной конструкции по выданному преподавателем заданию. Задание включает в себя план и разрез здания с монолитным железобетонным каркасом. Нагрузка на перекрытие принимается равномерно распределенная 1,5 т/м2 и приводится к линейной в соответствии с выданными планами

Для каждого студента индивидуальное задание выдается в начале семестра

Раздел 2. Расчет монолитного железобетонного перекрытия.

Цель: сформировать представление о расчете железобетонных конструкций по плоской расчетной схеме.

Рассматриваются вопросы идеализации расчетной схемы при автоматизированном проектировании и расчете железобетонных конструкций. Изучается моделирование физикомеханических свойств элементов, способы задания жесткостей элементам. Рассматриваются виды