sap 2000 russian

SAP2000

Анализ и расчётконструкций методомконечных элементов

УЧЕБНОЕ РУКОВОДСТВО

CSI Компьютеры и конструкции Версия 6.1Беркли, Калифорния, США Сентябрь, 1997

CCCOOOMMMPPPUUUTTTEEERRRSSS &&&EEENNNGGGIIINNNEEEEEERRRIIINNNGGG

SAP 2000 Инструкция Пользователяii

АВТОРСКИЕ ПРАВА

Компьютерная программа SAP2000 и вся связанная с ней документацияявляется запатентованной и защищённой авторскими правами продукцией.Общепринятые права на собственность касаются также CSI. Использованиепрограммы или копирование документации в любой форме, безпредварительного письменного разрешения от CSI, запрещаются.

Дополнительные сведения и копии документации можете получить поадресу :

Authorized Distributor forGermany, Russian Fed. Rep. and Turkey:COMPUTERS & ENGINEERINGHolzmühler Weg 87D-35457 Lollar, GERMANYTel: 0049 6406 73667Fax: 0049 6406 4745E-Mail: [email protected]

АВТОРСКОЕ ПРАВО CS, Inc 1978-1997CSI Logo. Торговая марка CSISAP2000 Это зарегистрированная торговая марка CS, IncWINDOWS - Зарегистрированная торговая маркаАВТОРСКОЕ ПРАВО CS, Inc 1978 1997

SAP 2000 Инструкция Пользователяiii

ОТВЕТСТВЕННОСТЬ

Значительное время, силы и расходы ушли на развитие идокументирование SAP2000. Программа основательно тестирована ииспользована. Однако, пользователь согласится и поймёт, что прииспользовании программы авторы и дистрибьюторы не дают никакихгарантий на точность или достоверность полученных расчётныхрезультатов.

Пользователь должен основательно знать допущения, применяемыев программе и уметь самостоятельно проверять полученные результаты.

SAP 2000 Инструкция Пользователяiv

Таблица содержания

Инструкция 1 Плоская рама под воздействием статических нагрузок

Инструкция 2 Плоская рама под воздействием спектра реакции

Инструкция 3 Плоская рама под воздействием нагрузки,изменяющейся во времени

Инструкция 4 Расчёт плоской металлической рамы

Приложение А Описание пиктограмм панели инструментов

Приложение В Описание пиктограмм панели инструментов

ИНСТРУКЦИЯ 1

ПЛОСКАЯ РАМА ПОД ВОЗДЕЙСТВИЕМСТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

ОПИСАНИЕВ данной инструкции описываеться моделирование и расчёт семиэтажной плоскойкаркасной конструкции, подверженной статически приложенной сейсмическойнагрузке.

СУЩЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИМОДЕЛИ И SAP2000

• Использование шаблонов• Графическое редактирование модели• Ограничения, связанные с условиями работы диафрагмы• Горизонтальные узловые нагрузки• Вертикальные узловые нагрузки• Графический вывод результатов

Инструкция 2. Плоская рама под воздействием нагрузок в виде спектральной реакции

SAP 2000 Инструкция Пользователя2

257

257

257

211

211

176

176

GROUND

LEVEL 22.5K

5KLEVEL 3

LEVEL 47.5K

12.5K

LEVEL 5

LEVEL 6

10K

LEVEL 715K

20KROOF

283

283

283

257

162

162

131

162

162

131

257

257

257

211

20K

257

211

211

131

104

104

131

104

104

104

20K 20K

104

20K

211

176

176

0.1K/ft

30'-0" 30"-0"

5 @ 13'0"

2 @ 13'-6"

10'10' 10' 10' 10' 10'TYPICAL VERTICAL

EVERY LEVEL

LOADING

GLOBAL X

GLOBAL Z

Все колонны W14’SВсе балки W24’SМасса тип. этажа = 0.49 kip-sec-sec/inМодуль упругости = 29500 ksi

Рисунок 1-1 — Плоская рама



Построение модели в SAP2000

Использование шаблонов

1. Нужные единицы измерения выберите из панели состояния в нижней части окнаSAP2000. В данном случае, начнём с Kip-ft.

Замечание: Вы можете использовать удобные вам единицы измерения, влюбое время SAP2000 обеспечит пересчёт.

2. Из меню File выберите New Model from Template.

3. Выберите плоскую раму.

4. Внесите информацию этажа и пролета, в данном случае 13 ft для высоты этажа.Вдальнейшем будем редактировать первые два этажа и их сетки.

1. Редактирование модели

Мы одновременно редактируем раму и её сетку.

Совет: Всегда старайтесь расположить ваши узлы в пересеченияхсетки. Используя сетку, вы можете просто и быстрее сделатьввод, модифицировать и просмотреть вашу модель.

1. Из меню Draw выберите Edit Grid. 2. Выберите кнопку Z для изменения сетки, определяющей высоту этажа.

3. Выберите опцию Glue Joints to Grid Lines. Это даст вам возможность размещенияузлов и рамы простым редактированием сетки.

4. Отредактируйте положение элементов сеток и нажмите на кнопку OK для закрытияполя формы.

Совет : После окончания редактирования сетки, вы можетевыполнить правый щелчок на колоннах, чтобыудостовериться в правильности их длины. Это удобно дляполучения сведений о любом узле или элементе рамы.



Редактирование опор

Следующий шаг - замена шарнирных опор конструкцией защемлением.1. Выберите из плавающей панели инструментов пиктограмму Pointer Tool.

2. Сделайте обрамление трех узлов у основания конструкции

Совет: Вы всегда можете контролировать на панели состояния типи количество выбранных элементов.

3. Выберите из плавающей панели инструментов пиктограмму Assign Joint Restraintsдля размещения защемленных опор. Вы также можете определить другиехарактеристики узла, включающие ограничения через меню Assign.

Назначение сечения элементов

1. Вначале загрузите все требуемые сечения рамы вашей модели. Из меню Defineвыберитеопцию Frame Sections. Далее вводите сечения с широкими полками, показанные нарис. 1-1.

Примечание: Вы можете одновременно выбрать более одного сеченияиз списка сечений с использованием клавиши ctrl.

2. В меню Select вы можете найти несколько способов выбора узлов и элементов. Дляэтого, найдите Pointer/Window и Intersecting Line и выберите наиболее вамудобный.

3. После выбора нужных элементов рамы можете назначить стандартные сеченияпрокатных профилей, посредством нажатия на кнопку Assign Frame Sectionsплавающей панели инструментов.

Задание нагрузок

Рисунок 1-2 наименование полей форм ввода для случая статических нагрузок.



1. Первый шаг ввода нагрузки, это определение типа статической нагрузки. Из менюDefine выберите Static Load Cases.

• Для вертикальной нагрузки на балку можно использовать DEAD, а коэффициентуSelf Weight Multiplie присвоить значение 1.

2. Для определения сейсмической нагрузки выберите горизонтальную нагрузку подназванием EQ и присвойте тип QUAKE. Это позволяет автоматически вычислятьсочетание нагрузок. Коэффициенту Self Weight Multiplier присвойте значение 0.

3. Вертикальные нагрузки, показанные на рис. 1-1 прикладываются на балки. Выберитевсе балки, нажимая на кнопку Assign Frame Span Loads на плавающей панелиинструментов.

4. Статические горизонтальные нагрузки следует вводить индивидуально для каждогоузла, используя кнопку Assign Joint Loads.

Напоминание: Удостоверьтесь, что нагрузку вы добавляете длясоответствующего случая загружения.

Учёт работы диафрагмы междуэтажных перекрытий

Существование междуэтажных диафрагм обуславливает действие массы этажа толькопо направлению Х, что уменьшает размеры задачи в SAP2000.

1. Повторите для каждого этажа следующее:• Выберите все узлы этажа.

• Из меню Assign выберите Joint … Constraints.

• Выберите из вниз открывающегося поля списка Add Diaphragm .

♦ В поле формы Diaphragm Constraint для первого этажа определите диафрагмупод названием DIA1 .

♦ Выберите ограничения по оси Z. Это определяет диафрагму,перпендикулярную оси Z.

♦ Нажмите на кнопку OK .

• Нажимайте на кнопку ОК до завершения процедуры .

• Повторите этот процесс для остальных этажей, задавая различные названиядиафрагмам.

2. Массы на всех этажах одинаковые. Выберайте по одному узлу на каждом этаже длязадания масс.



3. Переведите единицы в Kip-in, т.к. на рис. 1-1 масса типичного этажа дана в этихединицах.

4. Из меню Assign выберите Joint…Masses

• Введите массу этажа в направлении 1 (в данном случае Х глобальное).

• По всем остальным направлениям они равны нулю.

5. Переведите единицы обратно в Kip-ft.

Характеристики материала

Заключительным этапом перед пуском задачи является проверка характеристикматериала. Помните, что результаты на выходе даются в текущих единицах.

1. Из меню Define выберите Materials.

2. Из Materials выберите STEEL и нажмите на кнопку MODIFY/SHOW MATERIAL.

• В Material Property Data убедитесь, что характеристики материала корректны. Помните, что результаты на выходе даются в текущих единицах.

Запуск расчётаПосле ввода данных настаёт время запуска модели и просмотра результатов анализа.

1. Сохраните вашу модель.2. Установите параметры для запуска на выполнение расчёта, выбирая из меню

Analyze опцию Set Options.

• Из поля формы Analysis Options выберите расчёт Plane Frame, с цельюсокращения размера задачи и сокращения машинного времени счёта.

• Нажмите на кнопку OK для ввода ваших изменений.

3. Из меню Analyze выберите RUN для расчёта конструкции.

Примечание: Сразу по окончанию расчёта, вам понадобиться просмотретьрезультаты на экране до нажатия кнопки ОК. Эта перваяпроверка на возможность существования проблем, связанныхс моделью.



Использование результатов

Проверка результатов

После успешного завершения задачи вам понадобиться проверить и удостовериться втом, что результаты корректны и близки к ожидаемым.

Проверка модели:1. Проверьте, что поперечные силы, действующие у основания конструкции,добавляются к суммарной горизонтальной нагрузке случая ЕQ нагрузки .• Выберите нижний набор элементов и узлов рамы у основания конструкции.

• Из меню Assign выберите опцию Group Names

• Присвойте группе название BASE SHEAR

• Выберите кнопку ADD NEW GROUP NAME и нажмите на кнопку OK.

• Из меню Display выберите Show Group Joint Force Sums и выберите названиегруппы, которую вы только что определили.

2. Взгляните на перемещения и воспроизведите анимацию для вертикальных игоризонтальных нагрузок, чтобы убедиться в том, что модель ведёт себя так, как выэтого ожидали.

• Из меню Display выберите Show Deformed Shape и отметьте интересующиевас случаи нагружения. Выберите опцию Wire Shadow. Вы увидитенедеформированную форму конструкции. Деформированная картинаконструкции показаны на рис. 1-3 и рис. 1-4. Для просмотра значенийперемещений и поворотов любого узла выполните правый щелчок на данномузле.

• Воспроизведите анимацию на дисплее нажимом на кнопку START ANIMATIONв нижней части панели состояния (Окно деформированного состояния должнобыть в активном состоянии для кнопки, обеспечивающей анимацию). Выможете сохранить анимацию в виде *.AVI файла для дальнейшего просмотра,посредством меню File. (см. help под названием «Export an AVI file».).

Попробуйте: Нажмите на кнопку + или – после кнопки анимации ипосмотрите, что произойдёт с деформированной формой.

• Нажмите на кнопку STOP ANIMATION после окончания просмотра.

• Если эти проверки покажут, что вводимая информация корректна, тогда выможете перейти на следующий этап проверки.



Рисунок 1-3 — Форма деформацийот статической нагрузки

Рисунок 1-4 — Форма деформацийот боковых нагрузок

Работа конструкции

Вам следует убедиться, что напряжённое состояние конструкции находится всоответствии с используемыми нормами. SAP2000 автоматически контролируетуровень напряжения при расчёте элемента. (О расчётных особенностях SAP2000 болеподробно рассказано в последующих инструкциях).

1. Элементы конструкции можно рассчитывать с помощью выбора из меню Designопции Start Design/Check of Structure.

• Элементы рамы будут окрашены в цвета, соответственно шкале напряжений,которая находится в нижней части окна. В нижней части балки даётсякоэффициент уровня напряжения. Значение 1 соответствует 100% напряжению.

• Можно также выдать на дисплее другие расчёты и входную информацию спомощью выбора из меню Design опции Display Design Info.

2. Существует возможность просмотра расчётной информации любого элемента иприсвоение ему альтернативного сечения с помощью щелчка по правой кнопке наданный элемент.



• На экране вы можете выбрать кнопку DETAILS для просмотра детальнойинформации относительно сечения для каждого сочетания нагрузок, используемогов расчёте.

• Вы можете также сделать пересчёт элемента после изменения его расчётныхпараметров (эффективной длины, коэффициента К и характеристик сечения)нажимом на кнопку REDESIGN.

3. Если вы уже выбрали новое сечение и хотите использовать его для вашегозаключительного расчёта, тогда выберите опцию Udate Analysis Sections из менюDesign

Замечание: Возможно вам понадобится кнопка Refresh Window на панелиинструментов дла модифицирования расчётной информациив активном окне, после изменения любого расчётногопараметра.

Просмотр и распечатка результатов расчёта

Вам часто понадобится просматривать и копировать результаты расчёта с применениемSAP2000. Для этого существуют разные способы.

1. Вы можете выводить результаты в процессе расчёта выбором Generate Output вполе формы Analysis Options. Появится кнопка Select Output Options, котораяпозволит вам выбрать количество выводимых результатов. Результаты записываютсяв файле под названием data file с расширением *.OUT .

2. Вводимую и выводимую информацию можно просмотреть с помощью менюDisplay.

3. Из меню File вы можете выбрать для распечатки: графики, вводимые таблицы,выводимые таблицы, таблицы данных модели и результаты расчётов.

Совет: Если элементы или узлы выбраны в процессе распечаткитаблиц, тогда вы получите распечатку только отобранныхэлементов. Для этого только проверьте опцию Selection Only.

4. SAP2000 имеет только два входных файла. Файл filename.EKO включает в себя всювходную информацию для использования в расчётах. Файл filename.OUT включаетрезультаты расчёта, а также любую информацию из меню Аnalyze…Set Options.

Помните: Вначале вы можете выводимою информацию записать вфайл. Это вам даст возможность быстро, исползуятекстовый редактор, просмотреть вводимую информацию,без траты впустую груды бумаг.



Заключительные КомментарииКак вы видите, SAP2000 это мощный инструмент расчёта конструкции и его можноиспользовать для решения различных проблем. Однако, очень важно понять теинженерные принципы, на которых базируется SAP2000.

Большинство проектов начинается в виде пробных расчётов и перерастают вокончательный расчёт. Очень важно заранее решить, каким подходящим инструментомпользоваться, чтобы в дальнейшем, в процессе проектирования, не изменятьнамеченный курс.

Особенности, способствующие процессу проектирования:

• Возможность расчитывать малые и большие проекты, без изучения новойпрограммы.

• Возможность расчёта металлических и бетонных элементов в пределах одной итой же программы.

• Быстрые расчётные алгоритмы, позволяющие совершенствовать модель иоптимизировать конструкцию.

• Даёт возможность легко модифицировать модель.

Каждый инженер подходит к моделированию индивидуально. Однако, в следующем,вы можете найти полезные вам советы:

• Начните с простой модели вашей конструкции. Вы должны доскональноизучить её перед тем как добавлять новые детали. Всегда легче провестиразные расчёты, пока модель ещё проста.

• Убедитесь в том, что поведение вашей модели соответствует реальной работесооружения. Если нет, то вам следует определить её влияние на поведениеконструкции.

• Полностью документируйте ваши действия, допущения, области которыенуждаются в пересмотре, информацию которая понадобится в дальнейшем. Выможете использовать текстовый редактор User Comments and Session Log.Этот редактор встроен в программу и позволяет сопровождать вашу модель спримечаниями.

• Рассмотрите альтернативные конструктивные схемы. SAP2000 являетсядовольно быстрой программой и позволяет уточнять ваши расчёты вприемлемое время.

• Не откладывайте на завтра то, что можно сделать сегодня!


Плоская рама под воздействиемспектра реакции

Описание

Эта инструкция является продолжением первой. Здесь показано, каким образом следуетучитывать воздействие спектра реакции при расчёте плоской рамы. Основой длярасчёта на спектр реакции является UBC94S2 спектр, который включён в SAP2000

Cущественные особенности моделиSAP2000

•••• Пользуйтесь Help для получения инструкции об особенностях SAP2000

•••• Добавьте случай нагружения, соответствующий спектру реакции.

•••• Нормируйте спектр реакции для его использования в расчётах.



Определение спектра реакцииСпектр реакции представляет собой максимальную реакцию системы, на воздействиевременной функции ускорения, приложенной в основании сооружения. Спектр реакцииявляется функцией частоты и демпферирования. Функция спектра реакции UBC94S2заложена в SAP2000. Если возникает необходимость использования вашей собственнойфункции спектра реакции, можете использовать диалоговую help для полученияпошаговых инструкций.

Диалоговая Help

Помните: Для получения информации относительно любой функцииSAP2000 вы можете принять следующее:

1. Из меню Help выберите Search.

2. С помощью Index tab выберите:

• В области 1 тип ‘Define’. После этого в области 2 вы увидите список всехоглавлений. Там help один из разделов определения функции спектра реакции,в помощи которого мы нуждаемся. Выполните двойной щелчок на линии сословами Define Response Spectrum Functions, для получения информацииотносительно его.

3. Альтернативно, выберите Find для поиска ключевых слов любой темы help.

• Если вы впервые используете Find для диалоговой помощи SAP2000, топоявится поле формы Find Setup Wizard.

♦ Нажмите на кнопку NEXT для ввода критериев здания, находящегося вбазе данных.

♦♦♦♦ Нажмите на кнопку FINISH для встраивания в базу данных.

• Выберите в области 1 тип ‘Response Spectrum’• В области 3 вы снова найдёте ‘Define Response Spectrum Functions’, которую

можете выбрать для получения информации help.

Замечание: В окнах документации вы можете найти большеинформации об использовании диалогов help. Вы можететакже запустить файл WINHELP32.HLPв вашей папкеC:\WINDOWS\HELP folder.



Определение случая нагружения спектром реакции

1. Если модель недоступна, тогда для её раскрытия используйте кнопку Lock/UnlockModel для внесения изменений в модель.

2. Установите единицы измерений в Kip-ft.

3. Из меню Define выберите Response Spectrum Case.

4. Нажмите на кнопку ADD NEW SPECTRA на поле формы Response Spectra.

• В поле формы Response Spectrum Case Data:• Введите демпферирование 0.05 (5 %).

• Выберите UBC94S2 для U1 направления и Scale Factor of 32.2 ft/sec2.Коэффициент масштаба использован для спектра реакции, т. к. UBC94S2нормирован относительно ускорения свободного падения g.

• Остальные величины остаются неизменными.

• Нажимайте кнопку OK до ввода изменений относительно обоих полей форм.

Управление запуском на расчётПосле модификации вашей модели, запустите её на расчёт и просмотрите результатырасчёта на спектр реакции.

1. Сохраните вашу модель.

2. Установите параметры расчёта выбором опции Set Options из меню Analysis.

•••• Выберите поле контроля Dynamic Analysis.

•••• Нажмите на кнопку SET DYNAMIC PARAMETERS и замените Number ofModes величиной 7. Остальные величины не меняются.

•••• Нажмите на кнопку OK на обоих полях форм для ввода ваших изменений.

Замечание: Вы должны решить, сколько форм собственных колебанийнужно учесть в вашем расчёте, чтобы получить приемлемыерезультаты. Существует много критерев, которые можнопринять во внимание однако, для такой простойконструкции, какой является ваша, вы можете учестьстолько форм, сколько имеется этажей.



3. Для расчёта конструкций выберите Run Minimized из меню Analyze

Замечание: При управлении большой моделью, расчет которой требуетмного времени, особенно полезно использовать опцию RunMinimized Эта опция позволяет SAP2000 управлять ходомрасчёта и перевести его на задний план. Так что вы можетепродолжать работу над другими программами. Другиепреимущества этой опции состоят в том, что вампредставляеться кнопка cancel и вы можете, принадобности, отменить ход расчёта.

Проверка результатов1. Проверьте формы и периоды собственных колебаний и удостоверьтесь, что ониблизки к ожидаемым.

• Из меню Display выберите Show Mode Shape, выберите интересующую вас формуколебаний. Используя опции Wire Shadow вы можете увидеть, как выглядитнедеформированное состояние. см. рис. 2-1—2-4 и обратите внимание на то, чтономера форм и периоды даны в виде заглавия окна.

Замечание: Вы можете взглянуть на последующие формы нажимом накнопки + и – которые находятся рядом с кнопкой STARTANIMATION.

2. Желательно просмотреть усилие сдвига у основания, соответствующее расчёту поспектру реакции.

• Используйте группы BASE SHEAR, которые были определены инструкцией 1,посмотрите на значения сдвиговых усилий у основания конструкции, вызванныхспектром реакции. Вы увидите, что их величины существенно превышают значения,которые соответствуют случаю статического нагружения.

3. Вы также можете проверить узловые перемещения, вызванные спектром реакции.

•••• Из меню Display выберите Show Deformed Shape.

♦ В Deformed Shape выберите случай нагружения, соответствующийспектральному расчёту.

♦ Нажмите на кнопку OK.

• Выполнив правый щелчок на узле верхнего уровня конструкции, вы увидитеперемещение узла по глобальному Х направлению.



4. Проверьте участие масс, чтобы определить достаточно ли количество форм учтено врешении. Это можно сделать вне SAP2000, просмотрев файл filename.OUT,используя текстовый редактор, подобный WordPad.

•••• Минимизируйте программу SAP2000 .

•••• Запустите WordPad или какой-нибудь текстовый редактор.♦ В WordPad откройте файл filename.OUT. Где filename название файла,

которое вы присвоили ему при сохранение файла.♦ Найдите параграф под названием MODAL PARTICIPATING MASS

RATIOS показанный на рис. 2-5.♦ В CUMULATIVE SUM вы найдёте, что начиная с первой формы по 7

наблюдается 100% участие масс. Это значит, что 7 форм, которыеучаствуют в расчётах вполне достаточны.

Рисунок 2-1. — 1 Форма и период Рисунок 2-2. — 2 Форма и период

Рисунок 2-3. — 3 Форма и период. Рисунок. 2-4. — 4 Форма и период.



Рисунок 2-5 — Блок файла вывода участия масс

Нормирование спектра реакции

Некоторые строительные нормы позволяют нормировать усилие сдвига у основания,полученное спектральным анализом, по отношению к статическому усилию сдвига уоснования. В данном случае, для получения нового масштабного коэффициента дляспектра реакции вы должны:

1. Разделить статические усилия сдвига на усилия, полученные спектральным анализоми умножить на 32.2ft/sec 2. Вы получите новый масштабный коэффициент спектрареакции.

2. Внесите новый масштабный коэффициент для случая воздействия спектра реакции.

3. Повторите расчёт для определения новых усилий в элементах, которыесоответствуют нормированному спектру реакции.

Заключительные комментарииРасчёт на спектр реакции внесёт сложности, требуя от инженера проверку расчётныхрезультатов и применяемых в моделировании допущений. При расчёте на спектрреакции вы должны иметь ввиду:

• Полное понимание статического поведения модели перед началом запускадинамических расчётов.

• Вы должны полностью понимать обоснованность и приемлемость результатовнормированного динамического расчета по отношению к эквивалентнымстатическим сдвиговым усилиям перед использованием нормирования длялюбой модели.

• Преимущество в скорости выполнения расчёта по спектру реакции поотношению к полному расчёту с учётом времени, может быть существенным.При проектировании расчёт по спектру реакции может обеспечить большиепреимущества в скорости, в следствии того, что не требуется проверка расчётана каждом шаге времени. Однако, интересно оценить погрешность этогометода по сравнению с полным расчётом, с учётом фактора времени.


Плоская рама под воздействиемнагрузки, меняющейся во времени

Описание

Данная инструкция является продолжением 1 и 2 с добавлением сейсмических нагрузокв виде ускорения основания, изменяющегося во времени. Сейсмическое воздействиеприведено на рис. 3-1 N-S составляющая землетрясения El Centro 1940 г. Результатырасчета по Time History сопоставляются с результатами расчёта с использованиемспектра реакции.

Существенные особенности модели иSAP2000

•••• Временная функция приложена в основании.

•••• Графический вывод результатов

•••• Построение спектра реакции на основе временной функции.

•••• Ввод спектра реакции для использования в расчётах.

Инструкция 3. Плоская рама под воздействием нагрузки изменяющейся во времени


Рисунок 3-1 — El Centro ускорение основания, ввод в - ft/sec2

Определение временной функцииВременная функция представляет собой запись ускорения грунта в определённомпромежутке времени для данного землетрясения по данному направлению. Записьобычно нормируется, поэтому требуется умножение её на ускорение свободногопадения или на коэффициент ускорения силы тяжести.

1. Из меню Define выберите Time History Functions.

2. Выберите кнопку ADD FUNCTION FROM FILE .

• Нажмите на кнопку Open File, найдите и выберите файл ELCENTRO изкаталога EXAMPLES в SAP2000.

• Замените название функции ELCENTRO более простым.

• Формат файла состоит из столбцов трёх пар данных. Первые столбцы пар-время, вторые- ускорения.

♦ В каждую строку введите данные для трёх точек.

♦ Выберите опцию Time and Function Values (в файле данных).

♦ Нажмите на кнопку OK .

•••• Нажмите на кнопку OK для ввода дополнений.



3. Из меню Define выберите Time History Cases, для задания нагрузки ввидевременной функции на вашу модель.

•••• Выберите кнопку ADD NEW HISTORY.

•••• Нажмите на кнопку MODIFY/SHOW MODAL DAMPING, введитекоэффициент демпферирования 0.05 (5%) для всех форм и нажмите на кнопкуOK.

•••• Введите в Number of Output Time Steps 500

•••• Введите в Output Time Step Sizes 0,02(сек). Это соответствуетпродолжительности землетрясения в 10 сек.

•••• Выберите Linear из Analysis Type поля списка, открывающегося вниз.

•••• В области Load Assignment:

♦♦♦♦ Выберите ACC DIR1 из Load.

♦♦♦♦ Из Function выберите ELCENTRO

♦♦♦♦ Установите Scale Function для ускорения 386.4 in/sec 2, если вашиединицы даны в Kip-in и 32.2 ft/sec 2, если в Kip-ft.

♦♦♦♦ Установите Arrival Time и Angle на Zero.

♦♦♦♦ Нажмите на кнопку ADD, чтобы добавить выбранную акселерограмму кнагрузкам и нажимайте на кнопку OK.

•••• Нажмите на кнопку ОК на обоих полях форм, для ввода ваших дополнений.Теперь у вас уже введена вся требуемая информация для расчёта на временнуюфункцию

Замечание: Советуем запустить на счёт при каждом изменении идополнении. Это вам даст возможность своевременнообнаружить ваши ошибки и сэкономить общее времярасчёта.

Запуск расчёта1. Сохраните вашу модель.

2. Установите параметры для запуска выбором из меню Analyze опции Set Options.

•••• Проверьте, что установка Dynamic Analysis соответствует инструкции 2.

3. Выберите Run из меню Analyze для расчёта конструкции.



ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ


После успешного запуска модели вы должны проверить результаты и убедиться в том,что они корректны и близки к ожидаемым.

1. Проверьте сдвиговые усилия у оснований, вызванные временной функцией.

• Из меню Display выберите опцию Show Time History Traces .

♦ В поле форм Time History Display Definition нажмите на кнопку DEFINEFUNCTIONS.

♦ В поле формы Time History Functions выберите Add Base Functions ипроверьте только сдвиговое усилие у основания по Х.

♦♦♦♦ Нажимайте на кнопку OK, чтобы вернуться в форму Time History DisplayDefinition

♦♦♦♦ Добавьте функцию сдвигового усилия у основания по Х, в поле спискаPlot Functions.

♦♦♦♦ Нажмите на кнопку DISPLAY, чтобы просмотреть график сдвига уоснования по Х глобальному направлению в виде функции времени. См.рис. 3-2.

.Замечание: Вы также можете просмотреть график изменении во

времени сдвигового усилия у основания, посредством выбораAdd Group Summation Forces вместо Add Base и выбора группысиловых усилий в инструкции 1.

2. Вы также можете проверять перемещения узла, вызванное временной функцией.

• Выберете узел и из меню Display, а также опцию Show Time History Traces

♦ Нажмите на кнопку DEFINE FUNCTIONS из поля формы Time HistoryFunctions и выберите из списка номер узла, нажмите на кнопкуMODIFY/SHOW THFUNCTION.

♦ В поле формы Time History Joint Function выберите DISPL Vector Type иUX Vector Direction.

♦♦♦♦ Нажмите на кнопку OK для ввода изменений.

♦♦♦♦ Нажимайте на кнопку OK, чтобы вернуться в поле формы Time HistoryDisplay Definition.



♦♦♦♦ Из List of Functions выберите функцию перемещений вашего узла ивнесите в поле списка Plot Functions, удалите Х функцию со сдвиговымусилием в основании.

3. Нажмите на кнопку DISPLAY для просмотра перемещения узла во времени.См.Рис.3-

• Узловую функцию вы также можете непосредственно определить в полеформы Time History Display Definition без её ввода с самого начала.

♦ В поле формы Time History Display Definition нажмите на кнопкуDEFINE FUNCTIONS

и в поле формы Time History Functions выберите Add Joint Disps/Forces.

♦♦♦♦ В поле формы Time History Joint Function введите Joint ID (входныеданные узла).

♦♦♦♦ Выберите Vector Type и Vector Direction.

♦♦♦♦ Нажмите на кнопку OK, чтобы вернуться в поле формы Time HistoryDisplay Definition, где вы найдёте новую узловую функцию в поле спискаList of Functions .

Рисунок 3-2 — Сдвиг усилия у основания, в - Kips



Рисунок 3-3 — Смещение верхней части во времени, в - in

Формирование данных спектра реакцииВначале построите спектр реакции на основе данных функции времени. После этогоданные перепишите в файл, отредактируйте в формате соответствующем SAP2000.

Графическое изображение спектра реакции

1. Выберите один узел основания конструкции.

2. Из меню Display выберите Show Response Spectrum Curves. Эта опция появитсятолько после выбора узла

3. В поле формы Response Spectrum Generation вы найдёте номер выбранного узла.

•••• В таблице Define выберите X Vector Direction.

•••• В таблице Axes выберите Period для Abscissa и PSA (Псевдоспектральноеускорение) для Ordinate.

•••• В таблице Options выберите Arithmetic для Abscissa и Ordinate. Для Ordinateустановите коэффициент масштаба 1/g (g=32.2 ft/sec 2), который равняется.03106 sec 2 /ft, если единицы установлены в kip-ft.

Замечание: Масштабный коэффициент применяется для полученияспектра реакции. Временная функция, которая используетьсядля получения спектра реакций нормирована по g, так чтомы должны делить её на ту же величину, чтобы вернуться кнормированным значениям.



•••• В таблице Period выберите частоты Default и Structural, которыеиспользованы при генерации спектра реакции. В программе по умолчаниюDefault заданы типичные частоты сооружений, а в Structural - частоты данногосооружения.

•••• В таблице Damping храните только .05 Damping Value. Поскольку допущено5% демпферирование. Нам не понадобится любое другое значение.

•••• Нажмите на кнопку DISPLAY по завершению данного шага работы.

4. Вы увидите график спектра реакции землетрясения El Centro при 5%демпферировании. См. рис. 3-4.

Рисунок 3-4 — Спектр реакции в изменении по времени

5. В поле форм Response Spectrum Curves выберите из меню File опцию PrintTables to File. Вследствие этого создаётся файл, который имеет два столбца. Впервом из них периоды, а во втором PSA для каждого периода.

•••• Сохраните файл под названием RS-ELCEN.TXT

Редактирование таблицы

После редактирования RS-ELCEN.TXT текстового файла, получим файл в форматесоответствующему SAP2000. После этого нужно добавить некоторую информацию,которая поможет узнать содержание файла. Впоследствии эта дополнительнаяинформация должна быть удалена.

1. Откройте RS-ELCEN.TXT в текстовом редакторе, подобном WORDPAD илиNOTEPAD.

•••• Выберете все отмеченные тексты на рис. 3-5 и удалите.



•••• Сохраните RS-ELCEN.TXT, используя тоже самое название.

2. Теперь, когда файл имеет только столбцы периодов и PSA, он уже соответствуетформату SAP2000.

Рисунок 3-5 — Текстовый файл таблицы спектра реакции

Чтение спектральных данных

Теперь, когда у нас данные в формате SAP2000 мы просто должны указать программе,где находится и как установлены параметры файла.

1. Если модель не доступна, тогда нажмите на кнопку Lock/Unlock Model на панелиинструментов. Раскроется модель и вам даётся возможность модифицировать её.

2. Выберите Response Spectrum Functions из меню Define

3. В поле форм Response Spectrum Functions нажмите на кнопку the Add Functionfrom File

•••• Выберите спектр RSELCEN

•••• Нажмите на кнопку Open File и выберите RS-ELCEN.TXT из поля форм PickFile

•••• Внесите в Number Of Points Per Line 1 т.к. имеется только один наборданных реакции на каждой строке.

•••• Выберите опцию Period and Acceleration Values .

•••• Нажимайте на кнопку OK для закрытия полей форм.



4. Выберите Response Spectrum Cases из меню Define

5. В поле формы Response Spectrum нажмите на кнопку ADD NEW SPECTRA.

•••• Установите Modal Damping to 0.05.

•••• В области Input Response Spectra выберите RSELCEN для направления U1 изадайте коэффициенты масштаба 32.2 ft/sec 2 .

•••• Остальные невидимые величины приемлемы.

•••• Нажимайте на кнопку OK пока не закроются поля форм.

Запуск расчёта

После модификации вашей модели, запустите её на расчёт и просмотрите полученныерезультаты.


2. Из меню Analyze выберите Run Minimized для расчёта конструкции.


Первым делом проверьте максимальное отклонение верха конструкции имаксимальные сдвиговые усилия в основании, вызванные временной функцией испектром реакции. Это вам даст возможность определить, насколько удачно выбранметод. В конце этого параграфа просмотрите результаты расчётов на горизонтальнуюстатическую нагрузку, на спектр реакции, и на временную функцию.

Перемещения от спектра реакции

1. Из меню Display выберите Display Deformed Shape.

•••• В поле формы Deformed Shape выберите случай нагружения,соответствующий спектральному расчёту.

•••• Нажмите на кнопку OK.

2. Щелкните правой кнопкой на узле верхнего уровня конструкции для просмотраузловых перемещений по глобальному X направлению



Сдвиговые усилия у основания от спектра реакции

Используйте группу BASE SHEAR из инструкции 1 и просмотрите сдвиговые усилия уоснования, вызванные спектром реакции.

Перемещение и сдвиговые усилия в основании от временной функции.

1. Используйте метод, представленный в первой части данной инструкции и постройтеграфически отклонения верха конструкции.

2. Теперь из списка Plot Functions перенесите узлы и постройте Base Shear по Xнаправлению для этого выберите List of Functions в поле форм Time History DisplayDefinitions.

Таблица 3-1 — Сравнение результатов

Гор. статическоенагружение

От спектрареакции

От временнойфункции

Max отклонение 1.6 in 5.5 in 5.9 inMax сдвиг. усилия уоснования

72.5 Kips 306 Kips 286 Kips

Заключительные комментарии

Как видите, расчёт на временную функцию требует намного больше времени, чемрасчёт на спектр реакции. Расчёты на спектр реакции и временную функцию могут датьпохожие результаты. Однако, инженер должен оценить положительные иотрицательные стороны обоих методов, чтобы эффективно их использовать.


РАСЧЁТ ПЛОСКОЙМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ РАМЫ

Описание

Эта инструкция представляет собой мощный инструмент для проектированиеконструкции после её расчёта. Здесь рассматриваются особенности проектированияметаллической конструкции моделированной в инструкции 1.

Существенные особенности модели иSAP2000

•••• Назначение жёстких вставок.

•••• Автоматический выбор групп

•••• Изменение характеристик элементов

•••• Расчёт элементов по группам

•••• Учёт P-Delta эффектов в расчётах

•••• Просмотр расчётных результатов

•••• Автоматический подбор сечений

Инструкция 4. Расчёт плоской металлической рамы


COLUMN

GROUND

LEVEL 22.5K

5KLEVEL 3

LEVEL 47.5K

12.5K

LEVEL 5

LEVEL 6

10K

LEVEL 715K

20KROOF

20K

COLUMNBEAM BEAM

20K 20K 20K

COLUMN

0.1K/ft

30'-0" 30"-0"

5 @ 13'0"

2 @ 13'-6"

10'10' 10' 10' 10' 10'

ALL COLUMNS ARE W14'SALL BEAMS ARE W24'STYPICAL STORY MASS = 0.49 kip-sec-MODULUS OF ELASTICITY = 29500 ksiSTEEL STRENGTH (f'y) = 36ksi

GLOBAL X

GLOBAL Z

COLUMNCOLUMN COLUMN

COLUMNCOLUMN COLUMN

COLUMNCOLUMN COLUMN

COLUMNCOLUMN COLUMN

COLUMNCOLUMN COLUMN

COLUMNCOLUMN COLUMN

BEAM BEAM

BEAM BEAM

BEAM BEAM

BEAM BEAM

BEAM BEAM

BEAM BEAM

Все колонны W14’SВсе балки W24’SМасса тип. этажа = 0.49 kip-sec-sec/inМодуль упругости = 29500 ksi

Рисунок 4-1 — Плоская рама



Построение модели в SAP2000Вы можете взять файл из инструкции 1 с незначительной модификацией.

МатериалПервым делом определите свойства материалов.

1. Удостоверьтесь, что единицы измерения установлены в Kip-in.

2. Из меню Define выберите Materials.

3. Выберите тип STEEL Material и нажмите на кнопку MODIFY/SHOW MATERIAL

4. Установите в Steel Yield Stress предел упругости 36 Ksi.

5. Установите в Modulus of Elasticity модуль упругости E равный 29,500 Ksi.

6. Для закрытия полей форм нажимайте на кнопку OK .

Нагрузки

1. В инструкции 1 вы назначили набор узлов для задания распределённых нагрузок ввиде DEAD и включили собственный вес элемента. (См. рис. 4-2 список StaticLoads Casе). В этой инструкции вы можете назначить один случай нагружения длявременной нагрузки и один для собственных весов элементов. Включениесобственного веса конструкции в отдельный случай загружения даёт возможностьоптимизировать конструкцию. Нагрузки разделяются на постоянные, временные исейсмические. Так что в расчётной части SAP2000 автоматически генерируетсясочетания нагрузок.

•••• Для случая нагружения DEAD в Self Weight Multiplier установите 0.

•••• Добавьте случай нагружения Type DEAD для собственного веса элемента иустановите в Self Weight Multiplier 1.

•••• Добавьте другой случай нагружения под названием LIVE и назначьте TypeLIVE.

2. Нагрузки, находящиеся в случае нагружения DEAD добавим к случаю нагруженияLIVE. Это значит, что балки конструкции загружены идентичными постоянными ивременными нагрузками. (См. инструкцию 1 для ввода нагрузок).



Рисунок 4-2 — Случай статических нагружений

Определение группы автоматического выбора

Возможность автоматического выбора сечений в SAP2000 является эффективнымспособом для проектирования конструкции. Созданием набора металлических сеченийв виде группы автоматического выбора сечений в программе даёт возможностьзапроектировать каждый элемент рамы, используя сечения, объеденённые в даннойгруппе. Например, мы можем определить группы под названием COLUMN с сечениямиW14 и BEAM с сечениями W24. Таким образом, элементы рамы, принадлежащиегруппе под названием COLUMN, будут спроектированы с использованием сеченийW14

Сначала вы должны определить группу автоматического выбора, которая включает всебя только сечения колонн. По существу, мы в программу вводим список сечений, изкоторых программа выберет наиболее эффективные сечения из этой группы дляпроектирования элементов рамы.

После предварительного проектирования, в группах BEAM и COLUMN записываютсяоптимальные сечения из групп автоматического выбора, которые используются как длярасчёта, так и для проектирования.

Замечание: Автоматический подбор работает только для металлических сечений.

1. Из меню Define выберите Frame Sections.

2. В поле Frame Sections введите металлические сечения между W14x61 и W14x283.

•••• Из раскрывающегося вниз поля списка выберите IMPORT I/WIDE FLANGE.

•••• В поле формы сечений выполните задание и выберите W14x283.

•••• С нажатой кнопкой SHIFT выполните левый щелчок на W14x61 и нажмите накнопку OK. Произойдёт выбор сечений от W14x61 по W14x283.

3. В поле формы Frame Sections удалите все дублированные сечения.



Помните: Вы не сможете удалить сечения, которые уже использованы.

4. Из поле формы Frame Section добавьте Auto Select, которое находиться в концераскрывающегося вниз поля списка Add

•••• Замените Auto Section Name на COLUMN.

•••• В поле списка Auto Selections выберите и удалите все сечения кроме W14’s.Для этого используйте кнопку Remove. Это означает, что все элементы рамы,которым присвоено сечение COLUMN будут запроектированы из спискасечений W14 Auto Selections . (См. рис. 4-3).

Рисунок 4-3 — Определение группы автоматического выбораCOLUMN Auto Selection

5. Используйте инструкцию, начиная с шага 2 по 4:

•••• Импортируйте все сечения между W24x55 и W24x162.

•••• Группе, содержащей только W 24 сечения, присвойте названияавтоматического выбора BEAM.

6. Наконец, выберите все вертикальные элементы рамы и присвойте им COLUMNсечение. Потом выберите все горизонтальные элементы рамы и присвойте имBEAM сечение (cм. Инструкцию 1 для назначения сечений элементам рамы).

Замечание: Вы, конечно, можете выбрать определённое сечение, как длярасчёта, так и для проектирования, вместо использованияавтоматического выбора сечений. Вам только нужноприсвоить элементу рамы сечение и рассчитать его поинструкции 1. Сечение может быть определенопользователем или выбрано из файла характеристик сеченияSection Property file.



Запуск расчётаПосле ввода данных, запустите вашу модель и просмотрите полученные результаты.


2. Установите параметры запуска на расчёт выбором из меню Analyze опции SetOptions.

•••• Выберите поле контроля Include P-Delta.

• В поле формы Analysis Optionsorm выберите расчёт Plane Frame дляуменьшения размера задачи, тем самым происходит экономия расчётноговремени.

•••• Нажмите на кнопку SET P-DELTA PARAMETERS для установки расчётныхпараметров.

♦♦♦♦ Установите 10 для Maximum Iterations.

♦♦♦♦ В сочетание нагрузок P-Delta включите нагрузки DEAD и SELF скоэффициентом равным 1.

♦♦♦♦ Включите случай нагружения LIVE с коэффициентом 1.

Замечание: Данные коэффициенты необходимы для создания расчётныхсочетаний нагрузок, которые включают в себягоризонтальные и максимальные вертикальные нагрузки наконструкцию.

♦♦♦♦ Отсутствующие величины приемлемы.

♦♦♦♦ Нажимайте на кнопку OK столько раз, сколько открытых полей форм.

3. Из меню Analyze выберите опцию Run для расчёта конструкции.

Замечание: Если использованы группы сечений, а не назначеныконкретные, то SAP2000 выберет подходящие сечения длявычисления матрицы жёсткости и других характеристик.После выполнения первоначального расчета и подбора сеченийпрограмме можно задать команду, с целью использования врасчётах выбранных сечений.



Проектирование сеченийПосле запуска на расчёт и проверки расчётных результатов вы можете установитьнужные параметры для металлической конструкции

Выбор строительных норм

Информация, полученная расчётом, используется для проверки элементов рамы понормам

1. Из меню Options выберите Preferences.

2. Из поля Preferences в таблице Steel выберите нормы для металлоконструкций. Вданном случае, например, нормы AISC-ASD-89.

•••• Используйте также Section Properties file, которые вы использовали дляимпортирования металлических сечений.

Сочетание нагрузок и проектирование

Рисунок 4-4 — Меню опций проектирования

После выбора норм для проектирования элементов, вы должны проверить сочетаниянагрузок, которые будут использованы в проектировании.

1. Первым делом убедитесь в том, что в меню Design пункт Steel Design имеетконтрольную метку. Это укажет SAP2000, что проектируются металлическиесечения.

2. Из меню Design выберите Select Design Combos.



• Взгляните на автоматически созданные сочетания нагрузок в поле спискаDesign Combos, для этого выберите сочетание и нажмите на кнопку SHOW.

• Если вы найдёте нужным, выберите и другие сочетания нагрузок и добавте их.Определите сочетание нагрузок из меню Define, после чего в поле формыSelectDesign Combos добавьте нужное вам сочетание в список DesignCombos

3. Из меню Design выберите Design/Check, запустите Start Design/Check of Structure.

• Каждый элемент будет спроектирован с наиболее эффективным сечением,выбранным из группы автоматического выбора.

• SAP2000 автоматически выводит в активное окно под каждым элементомнапряжение в процентах по отношению к максимальному напряжению.

• Напряжения в элементах показаны посредством окраски элементов в различныецвета, а в нижней части окна даётся шкала цветов с соответствующими численнымизначениями.

Замечание: Если вы хотите проверить, как запроектированы некоторыеэлементы рамы, вы можете выбрать эти элементы и послеэтого выбрать Start Design Check of Structure.

Просмотр результатов и перерасчёт

После выполнения Design/Check необходимо удостовериться в корректностиполученных результатов.

1. Для просмотра полученных результатов, для любого элемента сделайте правыйщелочек на этом элементе. Выбранный элемент выделится.

2. В поле формы Steel Stress Check Information вы найдёте список сочетанийнагрузок, используемых для проверки сечений вдоль элементов (см. рис. 4-5).

• При первом просмотре поля форм, один из случаев нагружения будет выделен.Это случай сочетания, использованный для подбора сечения.

• Рядом с каждым сочетанием указаны местоположения контролируемыхсечений вдоль оси элемента и величины коэффициента напряжений.

Совет: Вы можете изменить количество рассматриваемых сечений .Выберите элементы рамы из меню Assign menu Frameвыберите Output Segments и замените номера сегментов.Затем вы должны повторно запустить задачу на расчёт дляполучения результатов новых сегментов.



3. Выберите любой случай нагружения и нажмите на кнопку Details. Вы увидитерасчётные результаты элемента и соответствующие им значения по нормам (см. рис.4-6)

4. Нажмите на кнопку ReDesign, активизируется поле формы Element OverwriteAssignments. В данном поле формы вы можете:

Замечание: Если вы внесли любое изменение в поле формы ElementOverwrite Assignments с помощью кнопки ReDesign, то выдолжны нажать на кнопку Refresh Window на панелиинструментов, чтобы просмотреть результатыобновлённого расчёта в текущем окне.

• Выберите другое сечение, чтобы увидеть влияние изменений на коэффициентынапряжений.

Замечание: В поле формы Auto Selection это сечение может бытьиспользовано для формирования новой матрицы жёсткости,если вы «модифицируете расчётные сечения». Однако, AutoSelection всё ещё будет действовать в дальнейшем.

•••• Установите элемент в виде Moment Resisting Element или Brace.

•••• Введите ваши расчётные коэффициенты, какими являются эффективная длина,коэффициент свободной длины и т. д.

•••• Для расчёта используется Overwrite Allowable Stresses. Эта величинавводится в текущих единицах для задания допускаемого напряжения всечении.

•••• После модификации расчётных параметров нажмите на кнопку OK.

Замечание: В SAP2000 изменение информации в поле формы ReDesignвызывает автоматический пересчёт расчётныхкоэффициентов напряжений и соответственномодифицируется поле формы Steel Stress Check. Смотрите Re-Analyzing для получения инструкции модифицированиярасчётного сечения.

5. Для использования ReDesign сечения в следующем расчёте из меню Designвыберите опцию Update Analysis Sections .Это заменит сечения, используемые дляформирования матрицы жёсткости и даст возможность усовершенствовать проект.



Рисунок 4-5 — Проверка напряжений в металле для заданныхсочетаний нагрузок

6. Вы также можете просмотреть результаты различных расчётов в графическом видевыбором из меню Design опции Display Design Info. Эти результаты будутпостроены под элементами рамы справа.

Замечание: Сечения, используемые в расчёте, показаны в верхней частиэлементов рамы слева. Вся расчётная информация показана внижней правой части элементов рамы.

Рисунок 4-6 — Выходная информация для металлической балки



Рисунок 4-7 — Поле форм вводных данных и выходных результатов.

7. Вы также можете печатать расчетные результаты из меню File выбором Print DesignTables. Если вы хотите распечатать результаты для определённых элементов, товыберите их, затем из меню File включите Print Design Tables.

Редактирование характеристик сечений

Из рис.4-1 балки имеют сосредоточенные нагрузки, приложенные в 1/3 частях.Допустим, эти сосредоточенные нагрузки передаются от других элементов ивследствии этого, в этих точках балка имеет опоры. Модель, поскольку это определено,не учитывает это, так что балки имеют большой запас. Для более точного расчёта балкимы должны редактировать расчётные характеристики балки.

1. Выберите все балки конструкции. Используйте Intersecting Line SelectMode.

2. Из меню Design выберите ReDefine Element Design Data.

• В поле формы Element Overwrite Assignments выберите поле проверкиUnbraced Length Ratio и для L22 установите величину 0.33, это будетподпирать элемент в 1/3 точках (для ограничения изгиба в локальнойплоскости 1-2) взамен отсутствующих опор на концах. (См рис. 4-8).

• Нажимайте на кнопку OK при вводе новых значений. SAP2000автоматически повторно запустит Design/Check и модифицирует модель.

3. Теперь вы увидите, что балки стали короче.



Совет: В группе Base Shear вы можете получить группу суммарнойузловой нагрузки (собственный вес конструкции). Этобыстрый способ узнать насколько ваши изменения сделаликонструкцию более эффективной. Вы также можетеполучить полный вес конструкции из файла filename.EKO.

Рисунок 4-8 — Изменения данных балки

Перерасчёт

В первом расчёте используются приблизительные характеристики сечений дляпостроения матрицы жёсткости. Так что модель требует повторных запусков в видеитерационного процесса, чтобы убедиться в том, что в расчёте использованыподобранные сечения.

1. После модификации сечений конструкции, вы должны из меню Design выбратьопцию Update Analysis Sections. Повторно запустите расчёт для использованияподобранных характеристик элемента для построения матрицы жёсткости.

2. После этого повторно запустите расчёт, чтобы увидеть какие элементы подверглисьизменению.

3. Если вы удовлетворены подобранными сечениями, то выберите из меню Designопцию Replace Auto w/ Optimal Sections. Эта процедура эффективно изменяетпроектное сечение (начальное) в расчётное, поэтому расчётные сечения BEAM иCOLUMN заменяются на оптимальные или выбранные пользователем.



Расчёт по LRFD

Метод расчёта по LRFD аналогичен методу ASD. Сочетание нагрузок и подбор сеченийэлементов рамы выполняется согласно нормам LRFD, поэтому расчетные сеченияразнятся с задаваемыми. Для запуска LRFD Design/Check вам следует изменитьнекоторые входные параметры.

1. Введите новые коэффициенты нагружения для P-Delta анализа.

2. Из поля формы Preferences выберите AISC-LRFD93 нормы.

3. Пересчитайте металлические сечения.



Дополнительные возможности программы

Определение группы элементов рамы (унификация).

Иногда удобно выполнить проектирование с использованием групп элементов рамы. Вгруппе объединены все элементы одинакового сечения. Преимущество этого метода втом, что уменьшается число сечений, используемых в проектировании. Например, выможете сгруппировать два или три этажа в одной группе при их проектировании. Этовам обеспечит одно сечение для всех колонн и одно сечение для балок в группе.

1. Заново определите Auto Selection для элементов рамы.

2. Все сечения рамы на уровне 3 и ниже объедините под наэванием BOTTOM.

3. Все сечения рамы между уровнями 5 и 3 объедините в группу под названиемMIDDLE.

4. Остальные элементы объедините в группу под названием TOP.

5. Повторно запустите расчёт модели.

6. Из меню Design выберите опцию Select Design Group. В ней можно создатьгруппу элементов и выбрать такое сечение, которое будет приемлемо для всехэлементов данной группы.

• Включите в поле списка Design Groups только группу элементов TOP, MIDDLE иBOTTOM. Это значит, что в каждой группе элементов рамы задано оптимальноесечение из группы автоматического выбора.

Замечание: Если нет никаких групп в списке Design Group, тогда всеэлементы будут спроектированы индивидуально.

• Когда вы нажмёте на кнопку OK, SAP2000 автоматически подберёт металлическиесечения и выдаст результаты в активном окне.

3. Сопоставьте результаты первого запуска на подбор сечения с результатами запуска сиспользованием созданных групп, чтобы посмотреть, как влияет это на подобранныесечения.

Жёсткие вставки на концах элемента

Рассматриваемая конструкция запроектирована, как рамная система, в которойдействуют моменты по всей длине. Поэтому распределение моментов вдоль элементовне зависит от геометрических размеров сечений. Это допущение вполне приемлемо,



однако, SAP2000 позволяет моделировать эту проблему более точно. УстановкойMember End Offsets, вы можете определить зону в области соединения колонны сбалкой, где элементы не подвергаются изгибу. Это по существу, создаёт жёсткую зону вэтом соединении. Эту зону можно определить по усмотрению пользователя, однако,обычно берут величину, равную высоте балки. Это создаёт жёсткую зону в данном узле.

1. Выберите все элементы рамы.

2. Из меню Assign выберите Frame…End Offsets.

• В поле формы End Offset выберите опцию Update Lengths From CurrentConnectivity. Это вызовет автоматический расчёт с жёсткой вставкой на концахэлементов, на основе входящих в каждый узел сечений.

• Введите 1 для Rigid Zone Factor. Это означает, что в расчётах берутся все 100%потенциальной длины End Offset.

• Нажмите на кнопку OK.

3. Если вы установите опцию Element Shrink из поля формы Set Elements, тоувидите линии на каждый узел, который указывает на End Offsets.

Помните: Как только изменяются сечения рамы, вы должны зановоопределить End Offsets.

Замечание: Значения моментов и перерезывающих сил в балках иколоннах, полученных с учётом жёсткостких вставак EndOffsets незначительно отличаются от результатов,полученных без их учёта. Это вызвано тем, что жёсткиевставки End Offset уменьшают длину элементов,работающих на изгиб.



Заключительные комментарии

Возможности SAP2000 в проектирование металлических конструкций удобны дляпроектирования элементов рамы. Несмотря на это, вы должны помнить следующее:

1. Удостоверьтесь, что все сечения подобраны корректно. Величины, которыепрограмма принимает по умолчанию могут быть некорректными, т. к. припостроении модели вашей конструкции вы пользовались различными методами,например K и коэффициентами свободной длины (Unbraced Length Ratios). Выможете просмотреть эту информацию из поля формы Display Design Results. Дляудобства вы также можете одновременно с этим просмотреть и расчётные сечения.

2. Проверьте, что расчётные сечения заложенные в программу корректны исоответствуют вашей конкретной конструкции. Если они отсутствуют, внеситесобственные в список используемый программой.

3. Проверьте результаты конечных расчётов в контрольных сечениях и что полученныерезультаты соответствуют ожидаемым.

4. Проверьте, что коэффициенты нагрузки используемые при расчёте P-Deltaкорректны.

5. После каждого изменения в модели, пересчитайте её заново. Это даст вамвозможность увидеть приемлемы ли эти изменения.

6. Для получения информации о величине собственного веса всей конструкциииспользуйте инструкцию 1.

7. Используйте унификацию элементов для уменьшения количества типов сечений ввашей модели.

8. Файл filename.EKO содержит величины собственных весов. Эту информациюможно использовать для определения начальной стоимости конструкции.

Описание пиктограмм панели инструментов


Приложение A – Описание пиктограмм панели инструментов

Пикт. Наименование Позволяет

New Model Создать новую модель.

Open *.SDB file Открыть файл существующий в SAP2000 .

Save Model Сохранить текущую модель.

Undo Отказ от последнего изменения.

Redo Восстановление последнего Undo.

Refresh Window Обновление текущего окна с использованием последнихданных.

Lock/Unlock Model Ограниченный доступ для изменения данных.

Run Analysis Запустить на расчёт.

Zoom Выделить определённую область конструкции с помощьюмыши.

Restore Full View Выделить определённую область конструкции с помощьюмыши.

Restore Previous View Восстановить полный вид модели.

Zoom In Восстановить полный вид модели.

Zoom Out Восстановить предыдущий вид модели.

Pan Восстановить предыдущий вид модели.

Show 3-d view Приблизиться к модели.

Show 2-d View of X-Y/r-Θ Plane

Приблизиться к модели.

Show 2-d View of X-Z/r-Z Plane

Отодвинуться от модели

Show 2-d View of Y-Z/Θ-Z Plane

Отодвинуться от модели

Perspective Toggle Динамическое перемещение конструкции в любомнаправлении.

Shrink Elements Динамическое перемещение конструкции в любомнаправлении.

Set Element Показать модель в 3-х мерном измерении.

Up One Gridline Подняться на следующую плоскость просмотра на одиншаг сетки.

Down One Gridline Опуститься следующую плоскость просмотра на один шагсетки.

Описание пиктограмм панели инструментов


Приложение В – Описание пиктограмм панели инструментов

Пикт. Наименование Позволяет

Pointer Tool Выбрать элементы по отдельности или в областьполя.

Select All Выбрать все элементы.

Restore Previous Selection Восстановить предыдущий выбор элементов.

Clear Selection Отмена выбранных элементов.

Set Intersecting Line SelectMode

Показать только выбранные элементы.

Reshape Element Для переноса элемента действуйте через его центр, адля фиксации - через его концы.

Add Special Joint Внести добавочный узел.

Draw Frame Element Графическое задание элемента рамы с фиксациейего концов.

Draw Shell Element Графическое задание элемента оболочкиопределением угловых узлов.

Quick Draw Frame Element Графическое задание элементов рамы сиспользованием сетки.

Quick Draw Shell Element Графическое задание элементов оболочки сиспользованием сетки .

Assign Joint Restraints Задать ограничения линейных и угловыхперемещений узлов.

Assign Frame Sections Задать сечения рамы и свойства материалов

Assign Shell Sections Задать сечение оболочки и свойства материалов .

Assign Joint Load Задать узловые нагрузки.

Assign Frame Span Loading Задать нагрузки на раму.

Assign Shell Uniform Loading Задать нагрузки на оболочку.

Show Undeformed Shape Показать недеформированное состояние.

Display Static Deformed Shape Показать деформированное состояние отстатических нагрузок.

Display Mode Shapes Показать формы собственных колебаний и периоды.

Display Element Force/StressDiagram

Показать расчётные данные целиком или вотдельных элементах.

Set Output Table Mode Вывод текстовой информации для узлов илиэлементов на экран.

sap 2000 russian

Documents