В рамках данной статьи разберём технологию сбора ветровой нагрузки на колонны металлического каркаса через стены-посредники в ПК САПФИР.
Исходные данные
В качестве модели будем использовать металлический каркас, который был смоделирован в статье https://dzen.ru/a/YmJsLMIrAGrixQSo?share_to=link
Согласно принятых конструктивных решений, здание обшито трёхслойными сэндвич-панелями, которые крепятся, либо непосредственно к колоннам каркаса, либо к стеновым ригелям, которые в свою очередь, тоже крепятся к колоннам. На основании вышеизложенного делаем вывод: ветровая нагрузка, воспринимаемая стеновыми сэндвич-панелями, будет передаваться на несущие и фахверковые колонны металлического каркаса здания.
Сбор ветровой нагрузки на колонны каркаса
Доработка модели, для сбора нагрузок от ветра
Для того, чтобы осуществить сбор ветровой нагрузки, потребуется смоделировать стены, которые будут эту нагрузку воспринимать. Воспользуемся командой «Несущая стена» и выполним построение стены по периметру каркаса здания.
В торцах здания, чтобы закрыть фронтоны, образованные коньком фермы, моделируется участок стены высотой 1 м, как показано на рисунке выше. Созданным стенам, назначается интерпретация «Посредник для нагрузок»
Назначение материала стен
. Стены-посредники должны обладать такими же деформационными характеристиками как сэндвич-панели, которые имеют толщину 150 мм, а состоят из минераловатного утеплителя и обшивок из профлиста. Поскольку, в свойствах стен можно задать только вид материала, со своим модулем деформации, и толщину, то нужно выполнить расчёт изгибной жёсткости сэндвич-панели и определить модуль деформации эквивалентного прямоугольного сечения высотой 150 мм. Для решения этой задачи, смоделируем сэндвич-панель в конструкторе сечений:
Получив приведённый модуль деформации, создадим новый материал в библиотеке проекта:
Созданный материал назначаем наружным стенам. Дополнительно, настроим поиск пересечений для стен в режим «Осевые и объёмы», чтобы при создании расчётной модели, колонны оказались бы в радиусе поиска пересечений стен.
После настройки параметров стен, необходимо выполнить соответствующие настройки и для конструкций каркаса.
Подготовка стержневых элементов к восприятию ветровой нагрузки от стен
Расчётную схему нужно создать таким образом, чтобы вся ветровая нагрузка была передана на колонны и колонны фахверка, но остальные стержни (конструкции покрытия) не должны её воспринимать. Для этого, отметим все стержни, кроме колонн и колонн фахверка, и отредактируем параметр «Коэффициент восприятия горизонтальной нагрузки» - 0:
Для колонн и колон фахверка, нужно убедиться, что параметр «Коэффициент восприятия горизонтальной нагрузки» равен 1:
Такая настройка стержней каркаса приведёт к тому, что ветровая нагрузка будет распределяться только на колонны.
Создание модели ветра
Создадим модель ветра, для приложения нагрузки к наружным стенам:
Для модели ветра указываем название «Ветер Х», настраиваем способ приложения нагрузки – напор/отсос в пространстве, архитектурная модель - да, ветровой район II, тип местности В. Прочие параметры оставляем без изменений. После завершения операции, в списке загружений будет создана новая строчка – «Ветер Х».
В модели, если в параметрах модели ветра было указано «архитектурная модель – да», появятся распределённые нагрузки, приложенные к стенам.
Корректировка модели ветра
Чтобы ветровая нагрузка могла быть распределена между колоннами, необходимо соответствующим образом откорректировать её свойства, что буде сделано далее, однако перед этим, нужно внести изменения в параметры модели ветра. Отметим строчку «Ветер Х» в структуре проекта, щёлкнем правой кнопкой мыши и нажмём «Выделить» - в окне свойств появятся параметры модели ветра. В списке параметров находим строчку «Заморозить ветер», которая не была доступна на этапе создания модели ветра. Настраиваем «Заморозить ветер – да» - это позволит корректировать нагрузки-штамп, приложенные к стенам, в отрыве от модели ветра. Данная операция обязательная при сборе ветровой нагрузки на колонны через стен-посредники.
Отметим нагрузки-штамп в загружении «Ветер Х» и зададим значение параметра «Через посредники – да».
Создание и просмотр расчётной модели
При создании расчётной модели, должна быть активна галочка «Распределять нагрузку на стержни через посредники».
После нажатия на кнопку «ОК», будет запущено окно ЛИРА САПР и окно расчётного процессора. По завершении расчёта, в САПФИРе будут созданы две расчётные модели. По умолчанию, будет открыта вкладка «Расчётная модель вариант 1», где будут представлены ветровые нагрузки, приложенные к колоннам:
Полученная ветровая нагрузка, может быть объединена с другими ветровыми нагрузками одного направления, приложенные к другим конструкциям (крыша, плиты, стены). Пример сбора ветровой нагрузки на крышу и распределения её между прогонами, показан в статье https://dzen.ru/a/ZSAElh9WHAhPXEAQ?share_to=link.
