Строительство
русский
Современные методы проектирования и рассчетов
ГЛАВНАЯО КОМПАНИИСОБЫТИЯГАЛЕРЕЯ РАБОТНАШИ КЛИЕНТЫВАКАНСИИКОНТАКТЫ
Презентации Поверочные расчеты Расчетное сопровождение Проектирование Аэродинамические расчеты

Расчеты узлов конструкций

Разработка оборудования
  Расчеты металлоконструкций. Расчеты на прочность строительных конструкций. Современные методы проектирования и расчетов.
Презентации

Сравнение результатов расчетов для балочной конечноэлементной модели конструкции и КЭ модели из оболочечных элементов

При решении задач определения напряжённо-деформированного состояния пространственных строительных конструкций методом конечного элемента могут использоваться различные подходы построения конечноэлементных моделей. В каждом конкретном случае выбор степени детализации модели определяется исходя из условий, сформулированных в постановке задачи.

Рассмотрим два различных подхода к построению пространственной конечноэлементной модели на примере конструкции покрытия волейбольного комплекса в г. Одинцово.
Конечноэлементная модель необходима для следующих расчетов при нагружении конструкции постоянной (собственный вес) и временными нагрузками:
определение напряженно-деформированного состояния в несущих элементах конструкции,
определение местных напряжений, действующих в узлах соединения несущих элементов.

Покрытие комплекса представляет собой систему перекрестных ферм из гнутосварных профилей замкнутого сечения.

Общий вид конструкции

Соединения несущих элементов в узлах реализовано двумя способами: концевые участки гнутосварных профилей привариваются к пластинам, а полученные сварные секции соединены высокопрочными болтами.

Изображение узла с элементом болтового соединения

Для этой задачи были созданы две КЭ модели конструкции покрытия:

1. Балочная конечноэлементная модель.
В балочной модели профили моделируются одномерными изгибными элементами с заданными характеристиками сечений балок. При балочном моделировании невозможно реализовать детальную проработку конструкции узлов. Из-за простоты построения, это наиболее распространенный метод создания моделей пространственных строительных конструкций. Кроме того, для определения характеристик несущих элементов (балок и стержней) на этапе проектирования достаточно результатов расчета балочной модели.

Фрагмент балочной КЭ модели конструкции покрытия

2. Вторая КЭ модель сформирована с использованием оболочечных элементов (SHELL элементов). При этом достаточно подробно моделируется пространственная геометрия профилей и конструктивные особенности узлов соединения с учетом толщин всех элементов конструкции. В зависимости от ответственности конструкции, можно смоделировать еще более мелкие детали (нестандартные болтовые соединения, сварные швы и др.). Современные компьютеры позволяют проводить расчет полной модели конструкции, что дает возможность проектировщику увидеть картину напряженного состояния всей конструкции.

Фрагмент КЭ модели из оболочечных элементов

Для обеих КЭ моделей выполнены расчеты на нагружение конструкции заданными силами. Причем при расчете учитывалась геометрическая и физическая нелинейности.

Результаты расчетов конструкции. Распределение максимального главного напряжения в балочной модели

Результаты расчетов конструкции. Распределение максимального главного напряжения в подробной КЭ модели из плоских элементов

Результаты расчетов конструкции. Распределение минимального главного напряжения в балочной модели

Результаты расчетов конструкции. Распределение минимального главного напряжения в подробной КЭ модели из плоских элементов

Расчеты показали совпадение прогибов конструкции с точностью 2% и совпадение соответствующих напряжений в несущих балках с точностью менее 3%. Это позволяет сделать вывод об адекватности моделей: балочной КЭ модели и КЭ модели из плоских элементов. Но такое совпадение напряжений наблюдается только на значительном удалении от концов балок.
Величины же и характер распределения напряжений в узлах соединения балок, полученные в расчете для подробной SHELL модели, существенно отличаются от напряжений, которые можно получить с применением балочной теории. Более того, некоторые локальные всплески напряжений в балочной модели обнаружить не представляется возможным.

Ниже приведены примеры локальных повышений напряжений, которые невозможно обнаружить при расчете балочной модели.

ООО «Хекса» по заказу ГУП МО ПИ «МОСОБЛСТРОЙПРОЕКТ», 2006 год.

Rambler's Top100Rambler's Top100Рейтинг@Mail.ru