ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НЕСУЩЕЙ КОНСТРУКЦИИ ЭКСПО-ЦЕНТРА

Расчет систем стержней с помощью метода конечных элементов в виде метода перемещений вклюсает в себя следующие уровни действий:

1) Формирование конечной элементной системы

2) Приведение внешней нагрузки к узловой.

3) Создание жесткостных матриц каждого элемента системы в местных координатных системах и их изменение в глобальную координатную систему.

4) Выявление элементных усилий от воздействия нагрузки в узлах.

5) Выявление финальных значений элементных усилий с помощью суммирования задач.

Объектом исследования является выставочный центр ЭКСПО, расположенный в городе Астана. Данное сооружение - восьмиэтажное сферическое здание диаметром 80 метров, высотой – 100 метров. Площадь объекта составляет около 40 тыс. кв. м.

Данная работа подразумевает собой расчет несущей конструкции строительного объекта, что в свою очередь требует построение чертежей плана данного объекта, его 3D-моделирование, задание нагрузок, выявление благоприятных условий прочности и т.д.

Программный комплекс оснащен множеством многофункциональных процессоров и стальных сортаментов. Именно такой огромный набор позволяет производить расчеты конструкций любых сложностей на различные виды динамических и статических воздействий.

Модель сооружения была запроектирована в программном комплексе САПФИР. САПФИР является внешним графическим редактором аналитических и архитектурных моделей. Данный программный комплекс позволяет проектировать и создавать различные элементы строительства: строения малых архитектурных форм, многоэтажные жилые и коммерческие сооружения.Алгоритм работы был основан на следующих действиях:

• Создание поэтажных чертежей в программе AutoCAD и построение модели сооружения в ПК САПФИР;
• Разработка аналитической модели сооружения и создание триангуляции сооружения;
• Задание нагрузок на конструкцию;

Далее импортируется задача в ПК Лира. ПК Лира- многофункциональный современный комплекс программ, которые направлены на проектирование стальных сооружений и железобетонных конструкций.При импортировании задачи, в ПК Лира САПР сохраняются  жесткости и материалы, а также нагрузки. Условия вывода изменений редактируются в диалоговом окне Флаги рисования, который отображается в правом углу интерфейса программы.

Именно связь Лиры с САПФИР является лучшим выбором для проектирования строительных конструкций, благодаря чему решаются многие геометрические и математические задачи моделирования.

Программный комплекс САПФИР дает возможность выведения общей модели объекта в различных режимах. Для решения моей задачи аналитическая модель объекта необходима для расчета здания с целью определения прочности и устойчивости несущей конструкции сооружения. Аналитический режим в программе подразумевает выполнение диагностики объекта и проверки всего объекта, расчет всех узлов и элементов.

Рисунок 1. Загружения оборудования на этажах

Функционал ПК Лира позволяет выводить табличные значения различных величин в каждом элементе сооружения. По итогам расчета было выявлено 13849 узлов, для каждого из которых соответствует значение нагрузок в данном узле. Количество элементов под действием напряжений – 14994 элемента. Количество элементов под действием усилиий (на стержни) – 342 элемента.

Выводим мозайку перемещений, влияющих на конструкцию.

Рисунок 2. Мозайка перемещений

Выводим мозайку напряжений, влияющих на конструкцию:

Рисунок 3. Мозайка напряжений

В конце, сравниваем значения с таблицей допустимых напряжений.

По приведенным результатам анализа была осуществлена проверка значений и анализ исследования. Полученные итоги в последствии выполнения задачи соответствуют всем нормам и требованиям проектирования строительных конструкций. Все рассмотренные значения геометрических величин не превышают допускаемых норм.

Список литературы:

1. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. — М.: Мир, 1984
2. Основы механики стержневых систем. Леонтьева Н.Н., Соболкина Д.Н., Амсов А.А. М.: АСВ, 1995 г.