В рамках данной статьи рассмотрим один из методов приложения ветровой нагрузки к колоннам промышленного здания, при моделировании его в ПК САПФИР. Метод основан на применении системы САПФИР-Генератор.
Недостаток метода – затраты времени на создание алгоритма. Преимущество метода – ускорение работы при повторном использовании алгоритма.
Построение модели промздания
В рамках данного примера ограничимся построением только колонн промышленного здания. Для начала создадим сетку координационных осей 18х30 м с шагом колонн 6 м.
После построения координационных осей, моделируем колонны. Для этого вызываем команду «Колонна стальная» и создаём колонны на пересечениях координационных осей, для ускорения работы можно использовать функцию «Группа по сетке осей».
После создания колонн, также можно изменить высоту этажа. Для этого находим 1-й этаж в структуре проекта, отмечаем его и корректируем параметр высоты до 8000 мм. Высоту назначаем таким образом, чтобы соблюдалось условие h<=d, где h – высота здания, d – размер здания в направлении перпендикулярном расчётному направлению ветра.
По завершении построения колонн можно приступать к приложению ветровой нагрузки.
Создание алгоритма для приложения ветровой нагрузки
Прикладывать ветровую нагрузку будем по методике создания распределённой нагрузки между двумя линиями. Одна линия будет совпадать с осью колонны (нагрузка будет действовать на неё), вторая линия будет определять направление действия нагрузки и её величину, т.е. вторую линию нужно расположить по направлению ветровой нагрузки и, при этом, на расстоянии от осевой линии колонны, численно равной величине ветровой нагрузки. Создавать алгоритм будем поэтапно.
1 Получение осевых линий колонн
Сначала следует получить точки в местах расположения колонн, для этого используем нод Points и сообщаем ему исходные данные о местоположении колонн здания как на рисунке:
Колонны выбраны таким образом, чтобы их грузовые площади были равны. Полученные точки будут располагаться в уровне низа колонн.
Далее следует переместить созданные точки по направлению оси Z на расстояние равное длине колонны, для этого используем нод Move:
Нод Move перемещает выбранные объекты на заданный вектор, в данном случае устанавливаем значение координаты Z = 8 м. Полученные точки будут расположены в уровне верха колонн.
Затем следует соединить исходные и конечные точки отрезками. Эту операцию выполним при помощи нода Ln2P.
Для обеспечения удобства использования алгоритма, объединим используемые ноды в группы:
Переходим к моделированию нагрузки.
2 Формирование второго набора линий для ветровой нагрузки
Второй набор линий можно сформировать путём перемещения исходных, нодом Move, для чего достаточно будет сообщить ноду информацию об исходных линиях и задать координату вектора
Координата вектора должна быть численно равна величине распределённой нагрузки на колонну, в данном случае Y=-1 м, q=-1 т/м.
Чтобы создаваемый алгоритм можно было использовать повторно и с максимальным удобством, автоматизируем вычисление координаты вектора Y, для этого доработаем алгоритм формирования второго набора линий.
Интенсивность распределённой ветровой нагрузки определяется по формуле:
Qн=Wm*b*C,
Где Wm – нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки (согласно п.11.1.5 СП 20.13330.2016, для зданий с h<=d принимаем одинаковым по высоте здания);
b – ширина грузовой площади колонны
С – аэродинамический коэффициент, по приложению В.1.2 СП 20.13330.2016:
Составим алгоритм, который будет перемножать между собой полученные значения и на выходе определять интенсивность распределённой ветровой нагрузки.
На первом этапе, задействуем ноды для задания величин Wm, b и C, для этого используем ноды Flt (вещественное число):
Определим значение Wm для II ветрового района при Wo=0.03 тс/м2.
Wm=Wo*k(Ze)*C
k(Ze) определяем по таблице 11.2 в зависимости от высоты здания Ze= 8 м
C=1 – в данной формуле, т.к. значение аэродинамического коэффициента задаётся отдельно;
Подставляем значения в формулу определения нормативного значения средней составляющей ветровой нагрузки
Wm=Wo*k(Ze)*C=0.03*0.59*1=0.018 тс/м2;
Величина С=0.8 м, для поверхности D по приложению В.1.2 СП 20.13330.2016.
После задания исходных величин, выполняем их перемножение, при помощи нода A*B, перемножение выполняем в 2 этапа:
Полученное, в результате перемножения чисел, значение, будет являться длиной вектора, на который будут перенесены исходные линии колонн. Сформируем следующую часть алгоритма, которая будет отвечать за перенос линий.
Поскольку перенос объектов будет происходить вдоль вектора, зададим его при помощи нода XYZVec – пространственный вектор по координатам:
В параметрах вектора задаём Y=1, в данном случае этот параметр будет определять только направление вектора, т.к. длину мы зададим отдельно, при помощи нода LenVect:
В качестве исходных данных для нода LenVect послужит информация о векторе, заданном на предыдущем этапе, и произведении величин Wm, b, C, посчитанное ранее. После формирования вектора заданной определённой длины, выполняем перемещение исходных линий на созданный вектор, для этого соединяем ноды LenVect и Move.
После создания второго набора линий, можно переходить приложению нагрузки.
3 Формирование распределённой нагрузки
Для формирования распределённой нагрузки между первым и вторым набором линий, воспользуемся нодом LoadLn:
Значение нагрузки, указанное в модели, будет зависеть от коэффициента надёжности по нагрузки, заданное в редакторе загружений, настроим это значение для ветровой нагрузки:
Назначим данное загружение созданной нагрузке:
Если созданная нагрузка направлена неверно, в данном случае против оси Y, то её направление можно изменить в свойствах нода XYZVec, который был задействован ранее:
Для оставшихся колонн, а также для торцевых поверхностей здания, приложить ветровую нагрузку будет уже гораздо проще, т.к. процесс её формирования автоматизирован. Достаточно будет только указать нужные колонны и настроить значения Wm, b, C. Созданный алгоритм формирования ветровой нагрузки может быть сохранён в библиотеку нодов, для повторного использования в других проектах.
