Пример создания и использования виртуальных сечений

Вы можете самостоятельно протестировать инструмент «Сечение для результирующих усилий»: скачайте расчётную модель из этой статьи и откройте ее в демо-версии midas Civil.

Одни и те же конструкции можно моделировать разными способами. Выбор применения того или иного способа стоит за инженером, т. к. у каждого из них есть преимущества и недостатки. Расчетные модели могут быть:

  • Балочными

    Состоять из стержневых конечных элементов;

  • Пластинчатыми

    Состоять из плитных конечных элементов;

  • Гибридными

    Комбинация из нескольких типов конечных элементов.

Например, преимуществом пластинчатых моделей является высокая точность результатов, особенно в случае криволинейных в плане пролетных строений. К минусам можно отнести большую трудоемкость создания таких моделей, а также сложности при анализе результатов расчета: из пластинчатых моделей, также, как и из гибридных, нельзя напрямую получить усилия в главных балках для выполнения проверок по мостовым нормам.

Для этого в программном комплексе для проектирования и расчета мостовых конструкций midas Civil есть специальный инструмент «Сечение для результирующих усилий», с которым мы сегодня познакомимся ближе и разберем работу этого инструмента на примере неразрезной двухпролетной СТЖБ балки с величиной пролетов 30 м, которая представлена в трех вариантах.

Эта функция позволяет пользователю построить эпюры результирующих усилий по длине элемента конструкции и создать соответствующие таблицы результирующих усилий (Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz) в нескольких плоских сечениях, заданных по длине элемента. Плоское сечение, созданное с помощью данной команды, может включать элементы пластинок, плоских напряжений и/или балочные и стержневые элементы.

Двухпролетная СТЖБ балка с величиной пролетов 30м
Рисунок 1. Двухпролетная СТЖБ балка с величиной пролетов 30 м

Стержневая модель
Рисунок 2. Стержневая модель (одним СТЖБ сечением)

Стержневая гибридная модель
Рисунок 3. Стержневая гибридная (отдельно стержневая стальная балка и отдельно стержневая ЖБ плита, объединенные между собой духузловыми жесткими связями)

Пластинчатая модель
Рисунок 4. Пластинчатая модель

Первая модель будет использоваться условно как эталонная для сравнения усилий в главных балках.

В качестве нагрузок приложен собственный вес стали (вычисляемый автоматически), вес бетона величиной 2,5тс/м, а также вес дорожной одежды величиной 2тс/м. Расчет стадийный, без учета реологии.

На первой стадии работает только стальная часть балки, на второй стадии появляется вес жидкого бетона плиты, на третьей стадии активируется жесткость ЖБ плиты и добавляется вес дорожной одежды.

Рассмотрим добавление виртуальных сечений для второй и третьей расчетных моделей. Перейдем во вкладку «Свойства», раздел «Сечение — Сечение для результирующих усилий». Выбираем режим задания виртуальных сечений через «Элементы», указываем количество делений на 60 равных частей, вектором задаем направление локальной оси X в. виртуальных сечениях. Указываем имя «Пластинки» для пластинчатой модели, выделяем все ее элементы и нажимаем «Добавить».

05-1.png
Режим задания виртуальных сечений для пластинчатой модели
Рисунок 5. Режим задания виртуальных сечений для пластинчатой модели

Аналогичным образом создадим виртуальные сечения и для гибридной модели.

Отобразить локальные оси данных виртуальных сечений можно в «Вид — Отобразить — Свойства — Локальные оси виртуальных сечений». По данным локальным осям и будут отображаться усилия Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz в созданных сечениях.

Режим задания виртуальных сечений для гибридной модели
Рисунок 6. Режим задания виртуальных сечений для гибридной модели

После расчета можно воспользоваться инструментом «Эпюра результирующих сил», который находится в «Результаты — Усилия».

Отобразим результаты усилий на последней стадии, после укладки покрытия дорожной одежды, для всех трех расчетных моделей.

Эпюра изгибающих моментов My (тс*м) в стержневой модели
Рисунок 7. Эпюра изгибающих моментов My (тс*м) в стержневой модели.

Эпюра изгибающих моментов My (тс*м) в пластинчатой и гибридной моделях
Рисунок 8. Эпюра изгибающих моментов My (тс*м) в пластинчатой и гибридной моделях.

Эпюра перерезывающих сил Fz (тс) в стержневой модели
Рисунок 9. Эпюра перерезывающих сил Fz (тс) в стержневой модели.

Эпюра перерезывающих сил Fz (тс) в пластинчатой и гибридной моделях
Рисунок 10. Эпюра перерезывающих сил Fz (тс) в пластинчатой и гибридной моделях.

Как мы можем видеть, сходимость результатов всех трех моделей очень хорошая (около 1%).

Конечно же, можно получить эти усилия и в табличном виде. Для этого переходим в «Результаты — Таблицы результатов — Результирующие силы…». Указываем номера виртуальных балок, для которых необходимо отобразить результаты, выбираем «Варианты нагрузок», необходимые «Стадии», а также I или J часть балки.

11.png Рисунок 11. 

«Сечение для результирующих усилий» работает не только со статическими загружениями, этот инструмент также работает и с временной нагрузкой. Данные усилия можно использовать в проверках по формулам из мостовых норм.

Более подробная информация об инструменте «Сечение для результирующих усилий» представлена в справке midas Civil — в правом верхнем углу программы. Перейдите в содержание справки и найдите раздел «Управление расчетом» в «Старт — Свойства — Сечение — Сечение для результирующих усилий».

midas Civil

Скачайте демоверсию midas Civil

Начните пользоваться уже сегодня! После скачивания демо-версии
вам будут доступны обучающие материалы по началу работы.