5763

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

И.А. Ямбаев

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОМ И ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ЧАСТЬ 1. МК

Учебно-методическое пособие

по выполнению лабораторных работ по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования в промышленном и гражданском строительстве»

для обучающихся по направлению 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Промышленное и гражданское строительство: проектирование

Нижний Новгород ННГАСУ

2022

УДК 624.014.2:004.89(075.8)

Ямбаев, И. А. Системы автоматизированного проектирования в промышленном и гражданском строительстве. Часть 1. Металлические конструкции : учебно-методическое пособие / И. А. Ямбаев ; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2022. – 11 с. : ил. – Текст : электронный.

Приведены рекомендации по изучению вопросов конечно-элементного моделирования стальных конструкций при выполнении лабораторных работ. Приведены основные особенности выполнения лабораторных работ по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования в промышленном и гражданском строительстве», изложены основные вопросы и положения создания конечно-элементных моделей различных стальных конструкций в программном комплексе SCAD, задания нагрузок на КЭ-модель, определения и выбора усилий по результатам расчета.

Предназначено обучающимся в ННГАСУ для выполнения лабораторных работ по направлению 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Промышленное и гражданское строительство: проектирование.

©И.А. Ямбаев, 2022

©ННГАСУ, 2022.

3

Введение.

При выполнении лабораторных работ по дисциплине «Системы автоматизированного проектирования в промышленном и гражданском строительстве» студент направления 08.04.01 Строительство, направленность (профиль) Промышленное и гражданское строительство: проектирование должен согласно индивидуальным заданиям выполнить расчет конечно-элементных моделей различный стальных конструкций с помощью программного комплекса SCAD.

Выполнив лабораторные работы, студент должен обладать следующими навыками: а) создавать конечно-элементную модель в среде ПК SCAD;

б) назначать жесткости элементам модели в среде ПК SCAD; в) назначать связи в узлах модели в среде ПК SCAD;

г) назначать шарниры элементам модели в среде ПК SCAD;

д) задавать нагрузки на узлы и элементы модели в среде ПК SCAD;

е) задавать условия для расчета РСН и РСУ модели в среде ПК SCAD;

ж) производить выбор усилий для расчета элементов по результатам расчета модели рамы в среде ПК SCAD;

з) определять опорные реакции модели в среде ПК SCAD;

и) выполнять подбор и проверки сечений элементов в постпроцессорах системы и в про- грамме-сателлите КРИСТАЛЛ.

Изучению курса систем автоматизированного проектирования и расчета металлических конструкций должно предшествовать изучение следующих дисциплин: металлические конструкции, сопротивление материалов; строительная механика; проходит одновременно с изучением курса металлических конструкций производственных зданий.

В учебно-методическом пособии изложены основные рекомендации для преподавателей и студентов при выполнении лабораторных работ по следующему плану:

Раздел 1: Теоретические основы САПР стальных каркасов высотных и большепролетных зданий и сооружений.

Раздел 2: Моделирование и расчет стальных каркасов высотных зданий.

Раздел 3: Моделирование и расчет стальных конструкций большепролетных зданий и сооружений.

Раздел 4: Моделирование и расчет стальных конструкций высотных башенных сооружений. Раздел 5: Моделирование и расчет стальных конструкций мачтовых высотных сооружений.

Раздел 1. Теоретические основы САПР стальных каркасов

Вводное занятие. Преподаватель знакомит студентов с перечнем систем для разработки проектной документации, нормативной базой по оформлению документов.

Читает теоретические основы моделирования и расчета стальных высотных и большепролетных конструкций в программных комплексах, основанных на методе конечных элементов.

Рассматриваются особенности моделирования пространственной конечно-элементной модели высотных и большепролетных зданий и сооружений.

Разбираются особенности сбора и задания нагрузок на стальные каркасы высотных и большепролетных зданий и сооружений.

4

Раздел 2. Моделирование и расчет стальных каркасов высотных зданий

Здесь преподаватель формулирует постановку задачи, разъясняет основные особенности моделирования каркасов высотных зданий в программе SCAD.

Рис. 1 Расчетная КЭ-модель стального каркаса многоэтажного здания

На основе примера формируется конечно элементная модель:

1)Задание геометрии пространственной модели.

1.1Расчетная схема.

1.2Граничные условия и связи

1.3Жесткостные характеристики сечения

1.4Шарниры

1.5Нагрузки

1.6Назначение групп конструктивных элементов и групп унификаций

2)Сбор нагрузок.

2.1Постоянные нагрузки на конструкции перекрытия и покрытие.

2.2Снеговая нагрузка

2.3Ветровая нагрузка

2.4Полезная нагрузка

3)Подготовка данных для динамического расчета модели.

Выполняется обработка результатов расчета: вывод усилий и определение их неблагоприятных сочетаний (функции РСУ и сочетание нагрузок).

Выполняется расчет элементов в постпроцессорах системы или программе-сателлите «Кристалл».

Оформляется отчет.

5

Раздел 3: Моделирование и расчет стальных конструкций большепролетных зданий и сооружений

Здесь преподаватель формулирует постановку задачи, разъясняет основные особенности моделирования конструкций большепролетных зданий и сооружений в программе SCAD.

Рис. 2 Расчетная КЭ-модель стального каркаса большепролетного арочного покрытия

На основе примера формируется конечно элементная модель:

1)Задание геометрии пространственной модели.

1.1Расчетная схема.

1.2Граничные условия и связи

1.3Жесткостные характеристики сечения

1.4Шарниры

1.5Нагрузки

1.6Назначение групп конструктивных элементов и групп унификаций

2)Сбор нагрузок.

2.1Постоянные нагрузки.

2.2Снеговая нагрузка

2.3Ветровая нагрузка

3)Подготовка данных для статического и динамического расчета модели.

Выполняется обработка результатов расчета: вывод усилий и определение их неблагоприятных сочетаний.

Выполняется расчет элементов в постпроцессоре «Сталь» или в программе-сателлите «Кристалл» и расчет узлов в программе-сателлите «Комета».

6

Оформляется отчет.

Раздел 4: Моделирование и расчет стальных конструкций высотных башенных сооружений

Здесь преподаватель формулирует постановку задачи, разъясняет основные особенности моделирования башен в программе SCAD.

Рис. 3 Расчетная КЭ-модель стальной башни

На основе примера формируется конечно элементная модель:

1)Задание геометрии пространственной модели.

1.1Расчетная схема.

1.2Граничные условия и связи

1.3Жесткостные характеристики сечения

1.4Шарниры

1.5Нагрузки

1.6Назначение групп конструктивных элементов и групп унификаций

2)Сбор нагрузок.

2.1Постоянные нагрузки.

2.3 Ветровая нагрузка плюс пульсационная составляющая

2.3Гололедная нагрузка

3)Подготовка данных для динамического расчета модели.

8

3)Сбор нагрузок и воздействий на мачту.

4)Подготовка данных для динамического расчета модели.

Выполняется обработка результатов расчета: вывод усилий и определение их неблагоприятных сочетаний.

Выполняется расчет элементов в программе-сателлите «Кристалл». Оформляется отчет.

9

Таким образом, основные вопросы, которые студент должен освоить при выполнении лабораторных работ, следующие:

1) выбор типа схемы;

2) выбор и назначение типа конечного элемента;

3) назначение связей в узлах;

4) назначение шарниров в элементах;

5) назначение жесткостей элементов.

6)когда и как правильно применять инструмент РСУ;

7)когда и как правильно применять инструмент РСН;

8)задание коэффициентов.

9)использование инструмента графического анализа для определения усилий от РСН;

10)использование инструмента документирование для определения усилий от РСУ и РСН;

11)принцип выбора усилий для разных элементов.

12)использование инструмента графического анализа для определения перемещений от РСН;

13)использование инструмента документирование для определения перемещений от РСУ и РСН.