Как правило, в стальных каркасах для обеспечения геометрической неизменяемости и общей устойчивости применяются вертикальные связи между колоннами. В данной статье рассмотрим процесс построения расчетной моделей такой конструкции на примере каркаса одноэтажного промышленного здания с мостовым краном. По условиям расчетная модель каркаса изначально создаётся в ПК ЛИРА САПР и к ней необходимо добавить вертикальные связи решетчатой конструкции.
Устройство вертикальных связей будем выполнять в осях 4-5 по каждой буквенной оси. Подкрановые части колонн, к которым будут крепится вертикальные связи, имеют высоту 13.5 м. Согласно конструктивному решению, вертикальная связь примыкает колония в следующих точках:
- снизу осевая линия вертикальной связи пересекает осевую линию колонны на отметке 0.000 до заделки колонны в фундамент остаётся 0.6 м;
- сверху осевая линия вертикальной связи пересекает осевую линию Коломны на расстоянии 0.2 м до верха подкрановой части;
Ввиду того что подкрановая часть колонны в одноэтажном промышленном здании с мостовым краном является двухветвевой, вертикальная связь между колоннами будет двухплоскостной, ветви двух параллельных плоскостей будут соединяться между собой решёткой из-за чего вертикальная связь будет представлять собой ферменную конструкцию. Для моделирования такой конструкции наиболее удобным будет применить доработку схемы программном комплексе САПФИР.
Алгоритм экспорта расчетные модели в САПФИР, следующий:
- отметить подкрановой части колонн в связевом блоке;
- на панели инструментов нажать кнопку «создать в САПФИР»;
- в открывшемся окне выбрать плоскость XОY и нажать «Подтвердить»;
Фрагмент расчётной модели, экспортированный в САПФИР, будет открыт как новый проект с физической и расчётной моделью. Редактирование фрагмента выполняется в физической модели на вкладке «Общий вид», здесь объекты из ЛИРА САПР будут представлены в трехмерном изображении с учётом поперечных сечений. Такое представление является достаточно удобным ввиду того, что помимо непосредственных работ по корректировке, пользователь также может получить информацию о размерах самих конструкций фрагмента, а также измерить расстояние между ними.
Для того чтобы процесс моделирования связи был более технологичным, выполним разметку плоскости между колоннами путем построения осевых линий вертикальной связи и построение на них вспомогательных узлов на расстоянии 800 мм от точки примыкания оси вертикальной связи к оси колонны. Величина расстояния (800 мм) принимается из конструктивных соображений, во избежание коллизий между физической моделью вертикальной связи и моделью колонны.
Как было сказано ранее, сама вертикальная связь представляет собой ферменную конструкцию, вследствие чего для её моделирования наиболее удобно будет применять генератор ферм в ПК САПФИР.
Для моделирования связи выберем очертание фермы с параллельными поясами, тип решётки раскосная с опорными стойками, расстояние между осями поясов принимаем равным расстоянию между осями ветвей колонны (890 мм), размеры профилей элементов вертикальной связи, следующие:
Пояс: уголок 125х125х9;
Опорные стойки – Швеллер 14;
Опорные раскосы – Уголок 63х63х4;
Решётка - Уголок 63х63х4;
Величина пролета фермы назначается исходя из предварительной разметки плоскости построения. Зададимся условием что одна из диагоналей связи будет цельной, вторая диагональ будет состоять из двух частей, которые соединяются в точке её пересечения с первой диагональю, Исходя из этого пролет первой фермы будет 15873 мм, второй 7936 мм.
Количество панелей в фермах назначается из соображений максимального расстояния между узлами примыкания раскосов к верхнему и нижнему поясам, это расстояние должно быть не более 2 м, исходя из этого количество панелей в первой ферме 8 шт. во второй ферме 4 шт. Следует помнить, что опорные стойки вместе примыкания коротких ферм к длинной моделировать не следует.
Смоделированные фермы следует установить в проектное положение. После этого необходимо создать связь между колоннами и фермами, так как как при разметке плоскости построения между ними было оставлено расстояние 800 мм. Связь между колонной и фермой будем организовывать при помощи стержня большой жесткости, который будет крепиться к ферме жёстко, а к колонне шарнирно.
В виду того что двухветвевая колонна моделируется единым стержнем а вертикальная связь моделируется в виде фермы, и к колонне будут примыкать два её пояса, необходимо будет обеспечить их совместную работу путём моделирование абсолютно жестких тел между соответствующими узлами или их соединения стержнями большой жесткости, которые будут передавать продольную силу от пояса вертикальной связи на стержень колонны в виде поперечной силы и крутящего момента. На представленной выше иллюстрации совместная работа конструкции обеспечивается стержнями большой жесткости.
После того как вертикальная связь и сопутствующие ей вспомогательные элементы будут смоделированы, данные объекты следует скопировать в другую часть модели.
По завершении моделирования, следует перейти на вкладку расчетной модели и выполнить её обновление. В обновлённой модели следует выполнить пересечение всех стержней после чего она может быть передано в ЛИРА САПР.
После нажатия на кнопку «открыть в ЛИРА САПР» модель в САПФИР будет закрыто. В Визоре необходимо убедиться в том, что все элементы были переданы из САПФИР так, как планировалось, после чего можно вносить необходимые корректировки, в данном случае моделирование шарниров в узлах ферм, а также вместе их примыкания к колоннам.