Информационная система расчета строительных объектов в сейсмоопасных регионах

Рис. 15 - Стартовое окно программы

При открытии главной формы будет предложено выбрать директорию для сохранения результатов расчетов или файлов моделей.

Рис. 16 - Выбор директории для работы

Далее можно по отдельности можно заполнять данные для каждого этажа. Но если хоть раз была использована опция «Файл» > «Сохранить форму», то можно просто отредактировать сохраненный файл (изменить сохраненные параметры здания на новые) и загрузить его в программу Файл» > «Открыть форму».

Рис. 17 - Загрузка файла с сохраненными данными

Рис. 18 - Окончание загрузки данных

Когда все параметры зданий заполнены или загружены, необходимо задать категорию грунта по сейсмическим свойствам, сейсмичность района и тип сооружения.

Чтобы появилась возможность запустить расчет, необходимо задать конфигурацию расчета: выбрать либо только модальный анализ, либо и модальный, и спектральный. Существует возможность сохранения текстовых файлов с моделями (файлы содержат команды на языке APDL для создания моделей конструкции и их расчета в программе ANSYS).

Рис. 19 - Выбор опций расчета

При нажатии кнопки «Расчет» запускается непосредственно расчет конструкции.

При успешной передачи данных и их обработке в программе ANSYS на экран будет выведено сообщение «ANSYS ».

В случае отсутствия установленного комплекса ANSYS на компьютере или наличии других сбоев, будет выведено сообщение об ошибке, а расчет остановлен.

Рис. 20 - Запуск расчета

Когда расчет окончен, будет сгенерирован и открыт сравнительный отчет полученных в результате расчета данных в Word.

Рис. 21 - Вывод отчета

Таким образом, расчет конструкции размерами 30х12 м в 6 этажей по 3 м занимает примерно 5 минут (без учета времени на ввод данных) на ПЭВМ: 2,81 ГГц, 1Гб ОЗУ, ANSYS32 версии 12.0.

3.2 Анализ результатов

Расчет по формулам СНиП в программе дает следующие результаты:

№п/п Частота, Гц

1 0.1077

2 0.6875

3 1.9479

4 3.7644

5 5.6062

Для сравнения результатов (перемещения вдоль оси x) был проведен модальный анализ аналогичного стержня в программе ANSYS:

- первая форма собственных колебаний по расчетам ANSYS (рис. 22).

Рис. 22 - Первая форма собственных колебаний из ANSYS

- вторая форма собственных колебаний по расчетам ANSYS (рис. 23).

Рис. 23 - Вторая форма собственных колебаний из ANSYS

- третья форма собственных колебаний по расчетам ANSYS (рис. 24).

Рис. 24 - Третья форма собственных колебаний из ANSYS

- четвертая форма собственных колебаний по расчетам ANSYS (рис. 25).

Рис. 25 - Четвертая форма собственных колебаний из ANSYS

- пятая форма собственных колебаний по расчетам ANSYS (рис. 26).

Рис. 26 - Пятая форма собственных колебаний из ANSYS

После модального анализа пространственной модели конструкции в ANSYS получаем следующие данные:

- перемещения

Перемещения пространственной конструкции вдоль большей оси, вдоль меньшей оси, а также кручение.

- интенсивность напряжений

Интенсивность напряжений определяется как наибольшая из абсолютных значений у1 - у2, у2 - у3 или у3 - у1:

Интенсивность напряжений связана с максимальным напряжением сдвига:

Файл модального анализа:

/SOLU

ANTYPE,modal ! типа анализа

MODOPT,SUBS,150 ! выбор метода анализа

SOLVE

finish

/SOLU

ANTYPE,modal

expass,on ! выбор вида анализа

mxpand,150,,,yes,0.005 ! определение количества мод для записи

SOLVE

Рис. 27 - Первые 3 формы собственных колебаний пространственной конструкции в ANSYS (перемещения)

Рис. 28 - Первые 3 формы собственных колебаний пространственной конструкции в ANSYS (интенсивность напряжений)

Рис. 29 - Следующие 3 формы собственных колебаний пространственной конструкции в ANSYS (перемещения)

Рис. 30 - Следующие 3 формы собственных колебаний пространственной конструкции в ANSYS (интенсивность напряжений)

Из-за пространственности конструкции в расчетах ANSYS на каждой форме колебаний появляются частоты, которые соответствуют собственным частотам колебаний перекрытий.

Рис. 31 - Первые 2 формы собственных колебаний перекрытия пространственной конструкции в ANSYS (перемещения и интенсивность напряжений)

Рис. 32 - Следующие 2 формы собственных колебаний перекрытия пространственной конструкции в ANSYS (перемещения и интенсивность напряжений)

В этом главное преимущество пространственной конструкции, т.к. в одномерной конструкции в виде стержня о подобных частот не может идти речи, а значит, полученные результаты не в полной мере описывают конструкцию.

Но для сравнения результатов расчетов конструкций возникает необходимость группировки частот по формам колебаний.

При сравнении значений частот из расчета по формулам СНиП и сгруппированных по формам значений частот из ANSYS получаем:

Первая форма - Разница между частотами 0.1077 и 0.1817 равна 40.73%

Вторая форма - Разница между частотами 0.6875 и 0.6414 равна 7.19%

Третья форма - Разница между частотами 1.9479 и 1.5203 равна 28.13%

Четвертая форма - Разница между частотами 3.7644 и 3.5969 равна 4.66%

Пятая форма - Разница между частотами 5.6062 и 5.9894 равна 6.40%

Следующим элементом анализа является спектральный анализ конструкции, который может быть для четырех различных типов функций отклика: перемещений, скоростей, ускорений и сил

Файл спектрального анализа:

/SOLU

ANTYPE,spectr ! типа анализа

spopt,sprs,150,yes ! выбор типа анализа

sed,1,1,0 ! определение направления внешнего воздействия

svtype,2 ! тип возмущения в опорах: 0-скорости, 1-силы, 2-ускорения, 3-перемещения

freq,0.5,200 ! набор частот спектра возмущений

sv,,4.0,4.0 ! значение спектра в заданных частотах

SOLVE

finish

/SOLU

ANTYPE,spectr

srss,0.001,disp ! метод контроля суммарного отклика конструкции

SOLVE

Цель спектрального анализа:

1. формирование дополнительных динамических реакции в опорах за счет сейсмической нагрузки, которая необходима для расчета фундамента.

В данном примере сейсмическая нагрузка составляет примерно 1% от собственного веса конструкции.

2. анализ НДС в элементах конструкции за счет сейсмической нагрузки (рис. 33, 34).

Рис. 33 - Максимальные перемещения конструкции в ANSYS

Рис. 34 - Максимальные напряжения конструкции в ANSYS

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения дипломного проекта была автоматизирована методики расчета строительных объектов в соответствии со СНИП II-7-81* [1] и методическими рекомендациями по строительству зданий в сейсмоопасных регионах на основе программного комплекса ANSYS, а также решены следующие задачи:.

ь изучены возможности современных пакетов МКЭ по проведению анализа на сейсмические воздействия;

ь выполнены расчеты строительных объектов в сейсмоопасных регионах с помощью формул СНиП II-7-81* [1] и комплекса ANSYS;

ь на их основе разработана информационную систему расчета строительных объектов в сейсмоопасных регионах на основании СНиП II-7-81* [1] и комплекса ANSYS.

В итоге был создан программный комплекс по расчету строительных объектов в сейсмоопасных регионах с учетом пространственности.

Данный комплекс позволяет уменьшить время расчетов, не сказываясь при этом на их качестве, а использование пространственной конструкции в качестве исходной модели для расчетов позволяет получать результаты, которые в большей мере соответствуют реальным конструкциям и характеру сейсмического воздействия на них.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП II-7-81*. «Строительство в сейсмических районах».- М.: Стройиздат, 1982 г.;

2. Пособие к СНиП II-7-81. Пособие по проектированию каркасных промзданий для строительства в сейсмических районах.- М.: Стройиздат, 1984 г.;

3. СП 31-114-2004 «Правила проектирования жилых и общественных зданий для строительства в сейсмических районах».- М.: 2004г.;

4. Рекомендации по определению расчетной сейсмической нагрузки для сооружений с учетом пространственного характера воздействия и работы конструкций. М., ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко, 1989 г.;

5. Уздин А.М., Сандович Т.А. Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений. - С. -Петербург: Изд-во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1993г.;

6. Егупов В.К. Расчет зданий на сейсмические воздействия. - М.: Стройиздат, 1967 г.;

7. Николаев И.И. Проектирование железобетонных конструкций зданий для строительства в сейсмических районах: Учеб. пособие для студ. - Т.: Укитувчи, 1990 г.;

8. А.Б. Каплун, Е.М. Морозов, М.А. Олферьева ANSYS в руках инженера. - Едиториал УРСС, 2003 г.;

9. Программный комплекс для расчета и проектирования конструкций ЛИРА версия 9.0 Руководство пользователя. - КИЕВ: НИИАСС, 2002;

10. http://www.sapr.ru/article.aspx?id=8327&iid=335 5.03.12 г. 20:43

11. http://www.ansys.ru/sites/default/files/primenimost_programmnogo_obespecheniya_ansys_inc._pri_raschetah_konstrukciy_na_seysmicheskie_vozdeystviya.pdf 9.03.12 г. 14:57

12. http://www.buildsoft.ru/shop/group_594/item_182/ 9.03.12 г. 15:02

13. http://www.solidarnost.info/index.php?option=com_content&task=view&id=95 4.03.12 г. 20:41

14. http://stereoshnur.ru/transport/gaskin_v_v___ivanov_i_a__sejsmostojkost'_zdanij_i_transportnykh_sooruzhenij__-_irkutsk___2005__-_76_s.html 5.03.12 г. 21:02

15. http://www.ansys.ru/sites/default/files/primenimost_programmnogo_obespecheniya_ansys_inc._pri_raschetah_konstrukciy_na_seysmicheskie_vozdeystviya.pdf 9.03.12 г. 14:57

16. http://www.lira.com.ua/products/what_new/index.php?PAGEN_2=2#nav_start_2 13.03.12г. 20:44

17. http://delphiworld.narod.ru/_all_articles_.html 10.03.12г. 10:00

18. http://www.cyberforum.ru/delphi/ 20.03.12г. 20:00

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Файл модели стержневой конструкции:

! Присвоение значений переменным

*SET,d,0.1

*SET,w,0.1

*SET,s,d*w

*SET,iz,(w*d**3)/12

*SET,iz2,(d*w**3)/12

/PREP7

! Выбор типа элемента

ET,1,BEAM4

! Создание ключевых точек

K,1,

K,2,0,3

K,3,0,6,

K,4,0,9,

K,5,0,12,

K,6,0,15,

K,7,0,18,

! Создание линий на основе ключевых точек

L,1,2

L,2,3

L,3,4

L,4,5

L,5,6

L,6,7

! Задание реальных констант материала

R,1,s,iz,iz2, , , ,

! Задание свойств материала

MP,EX,1,9782608695200.67

MP,PRXY,1,0.3

MP,DENS,1,2500

! Разбиение элементов

TYPE,1

MAT,1

REAL,1

ESIZE,,5,

LMESH,ALL

ALLSEL,ALL

! Задание условий закрепления

D,1,ALL,,

ET,2,MASS21

KEYOPT,2,1,0

KEYOPT,2,2,0

KEYOPT,2,3,4

MP,EX,2,2.7E+10

MP,PRXY,2,0.3

MP,DENS,2,2500

R,2,90500,

TYPE,2

MAT,2

REAL,2

ESYS,0

SECNUM,

E,2

R,3,90500,

TYPE,2

MAT,2

REAL,3

ESYS,0

SECNUM,

E,7

R,4,90500,

TYPE,2

MAT,2

REAL,4

ESYS,0

SECNUM,

E,12

R,5,90500,

TYPE,2

MAT,2

REAL,5

ESYS,0

SECNUM,

E,17

R,6,90500,

TYPE,2

MAT,2

REAL,6

ESYS,0

SECNUM,

E,22

R,7,90350,

TYPE,2

MAT,2

REAL,7

ESYS,0

SECNUM,

E,27

finish

Файл модели пространственной конструкции:

! Присвоение значений переменным

*SET,h,30

*SET,f,12

*SET,d,0.1

*SET,w,0.1

*SET,s,d*w

*SET,in,(w*d**3)/12

*SET,in2,(d*w**3)/12

/PREP7

! Выбор типа элемента

ET,1,BEAM4

! Задание реальных констант материала

R,1,s,in,in2,,,,

! Задание свойств материала

MP,EX,1,2.7E+10

MP,PRXY,1,0.3

MP,DENS,1,2500

! Создание ключевых точек

K,1,0,0,0

K,8,30,0,0

K,15,0,0,12

K,22,30,0,12

K,2,0,3,0

K,9,30,3,0

K,16,0,3,12

K,23,30,3,12

K,3,0,6,0

K,10,30,6,0

K,17,0,6,12

K,24,30,6,12

K,4,0,9,0

K,11,30,9,0

K,18,0,9,12

K,25,30,9,12

K,5,0,12,0

K,12,30,12,0

K,19,0,12,12

K,26,30,12,12

K,6,0,15,0

K,13,30,15,0

K,20,0,15,12

K,27,30,15,12

K,7,0,18,0

K,14,30,18,0

K,21,0,18,12

K,28,30,18,12

! Создание линий на основе ключевых точек

L,1,2

L,2,3

L,3,4

L,4,5

L,5,6

L,6,7

L,8,9

L,9,10

L,10,11

L,11,12

L,12,13

L,13,14

L,15,16

L,16,17

L,17,18

L,18,19

L,19,20

L,20,21

L,22,23

L,23,24

L,24,25

L,25,26

L,26,27

L,27,28

L,2,9

L,9,23

L,23,16

L,16,2

L,3,10

L,10,24

L,24,17

L,17,3

L,4,11

L,11,25

L,25,18

L,18,4

L,5,12

L,12,26

L,26,19

L,19,5

L,6,13

L,13,27

L,27,20

L,20,6

L,7,14

L,14,28

L,28,21

L,21,7

ET,2,Shell63

R,2,0.1,,,,,,

KEYOPT,2,1,0

MP,EX,2,2.7E+10

MP,PRXY,2,0.3

MP,DENS,2,2500

! Создание площадей на основе линий

AL,25,26,27,28

AL,29,30,31,32

AL,33,34,35,36

AL,37,38,39,40

AL,41,42,43,44

AL,45,46,47,48

ALLSEL,BELOW,AREA

AATT,2,2,2,0

ALLSEL,ALL

! Разбиение элементов

Type,1

Mat,1

Real,1

LESize,ALL,,,5

LMesh,ALL

ALLSEL,ALL

Type,2

Mat,2

Real,2

ESize,,15

AMesh,ALL

ALLSEL,ALL

ET,3,MASS21

KEYOPT,3,1,0

KEYOPT,3,2,0

KEYOPT,3,3,4

R,3,50,

TYPE,3

MAT,1

REAL,3

ESYS,0

SECNUM,

E,2

E,33

E,64

E,95

R,4,50,

TYPE,3

MAT,1

REAL,4

ESYS,0

SECNUM,

E,7

E,38

E,69

E,100

R,5,50,

TYPE,3

MAT,1

REAL,5

ESYS,0

SECNUM,

E,12

E,43

E,74

E,105

R,6,50,

TYPE,3

MAT,1

REAL,6

ESYS,0

SECNUM,

E,17

E,48

E,79

E,110

R,7,50,

TYPE,3

MAT,1

REAL,7

ESYS,0

SECNUM,

E,22

E,53

E,84

E,115

R,8,50,

TYPE,3

MAT,1

REAL,8

ESYS,0

SECNUM,

E,27

E,58

E,89

E,120

! Задание условий закрепления

DK,1,ALL,,

DK,8,ALL,,

DK,15,ALL,,

DK,22,ALL,,

Finish

Размещено на Allbest.ru