Гепард-А. Проектирование металлоконструкций на основе параметризованных моделей 1

Гепард-А. Проектирование
металлоконструкций на основе
параметризованных моделей
Рычков С.П. 8-917-819-3644, rychkov@sama.ru
Теплых А.В. 8-917017-0061, www. Kbtsamara.ru
ООО “КБТ”, Самара
1
Основные функции Гепард-А










Быстрое создание параметризованной расчетной модели, в том числе задание
типовых загружений
Генерация сетки конечных элементов, либо на изгибаемых стержнях, либо на
оболочках
Экспорт КЭМ либо в формате SCAD либо NASTRAN для дальнейшего анализа
Анализ модели в Гепард-А, вычисление РСУ
Выполнение проверок прочности, устойчивости, прогибов по действующим
нормам
Подбор рациональных сечений конструктивных элементов рам
Экспорт в формате SCAD для выполнения анализа в составе модели здания
Импорт результатов анализа из SCAD и уточнение параметров сечений с
учетом силовой работы рамы в составе здания
Автоматизированное проектирование узловых соединений рам
Автоматическое формирование документов в формате Word

процесса сбора нагрузок,

выполнения проверок,

проектирования узлов и т.п.
2
Объекты проектирования Гепард-А
Плоские рамы из сварных двутавров
переменного сечения и стандартных профилей:

Типовые рамы:







Однопролетные - с шарнирным и жестким сопряжением
колонн с фундаментом
Многопролетные с комбинированным опиранием колонн на
фундамент
Многоконьковые
Многоэтажные
Сегментные рамы
Рамы произвольной конфигурации
Узловые соединения рам:



Геометрия и РСУ - из расчетной модели рамы
Изолированные узлы
3
Рама с шарнирным опиранием колонн на фундамент

Параметры задания модели типовой рамы:
 количество коньков и размеры пролетов;
 привязка наружных, внутренних колонн и
коньков относительно разбивочных осей;
 уклоны ригелей и внешних колонн;
 размеры основных и дополнительных
сечений колонн, ригелей и балок уровней;
 параметры ребер жесткости
4
Рама с жестким опиранием колонн на фундамент
5
Многопролетная рама
6
Многоконьковая рама
7
Многоэтажная рама
8
Рама произвольной конфигурации





Модель рамы произвольной конфигурации строится из совокупности
конструктивных элементов (КОЭ), соединяющихся между собой в узлах
сопряжения
Расположение КОЭ в пространстве определятся положением его узлов
Координаты узлов служат параметрами рамы
Параметрами КОЭ являются концевые и дополнительные сечения,
поперечные ребра
Нагрузки, закрепления, шарниры и сосредоточенные массы задаются в
терминах КОЭ
9
Базы колонн
10
Оголовки колонн
11
Прямой фланцевый стык



Выполняется компоновка и подбор диаметра болтов
Определяются размеры катетов сварных швов
Вычисляются коэффициенты использования
12
Косой фланцевый стык с поперечным ребром
13
Автоматизация задания нагрузок




Нагрузки задаются в терминах геометрической модели рамы
Автоматизировано задание нагрузок:

Веса конструкции и постоянных составляющих

Снеговых

Ветровых

Крановых
Снеговые, ветровые и крановые загружения формируются в соответствии с
требованиями СП 20.13330.2011
Предусмотрено задание нагрузок произвольного вида
14
Параметризация расчетной модели


Изменение любого параметра расчетной модели приводит к
автоматической перестройке всей геометрии и нагрузок
Производится вычисление текущей массы конструкции
15
Автоматическое создание сетки конечных элементов

Сетка изгибаемых стержней




Элементы с постоянными параметрами по длине
Линейное изменение параметров по длине
Учет податливости на сдвиг
Сетка на основе оболочечных элементов

Разбиение с учетом заданных поперечных и продольных ребер
16
Задание шарниров и закреплений


На типовых рамах шарниры и закрепления создаются автоматически
Предусмотрено задание дополнительных шарниров и закреплений
пользователем в произвольных сечениях рамы
Автоматическое преобразование нагрузок с геометрии в
конечно-элементные нагрузки
17
Выполнение анализа модели


Анализ выполняется для стержневой модели
Виды анализа




Вычисление РСУ методами линейного программирования




Линейный статический
Анализ устойчивости по Эйлеру
Расчет собственных форм и частот
По линейным критериям  max ,  min ,  max
в пяти точках профиля
По нелинейным критериям  ýêâ _ max в двух точках профиля
В соответствии с п. 6.4 СП 20.13330.2011
Автоматический выбор комбинаций загружений


В комбинации загружения достигается максимум по одному из
критериев РСУ в одном из конечных элементов
Выполнение анализа устойчивости для выбранной комбинации
загружений
18
Отображение результатов

Результаты выводятся для загружений и комбинаций загружений



В графическом виде
В листинг
Форматы вывода результатов на конечных элементах




Продольные и поперечные силы
Изгибающие моменты
Напряжения в точках вычисления РСУ
РСУ на элементе
19
Проверки ограничений по СНиП




Для отдельных комбинаций загружений
По огибающей всех комбинаций

проверки прочности;

проверки местной устойчивости стенок отсеков изгибаемых элементов;

проверки устойчивости колонн постоянного сечения;

проверки несущей способности ригеля с гибкой стенкой;

проверки прогибов
Вывод коэффициентов использования по критериям проверки
Автоматическое формирование отчетов в формате Word
20
Проверки прочности





по критическому фактору
при совместном действии M и N (ф. 50)
по касательным напряжениям (ф. 29)
по эквивалентным напряжениям в стенке (ф. 33)
по касательным напряжениям в опорных сечениях (ф. 41)
21
Проверка местной устойчивости стенок отсеков
22
Проверки ограничений по СНиП

Проверка устойчивости колонн постоянного сечения








по критическому фактору
устойчивость в плоскости рамы
устойчивость из плоскости рамы
устойчивость стенки
свес поясных листов
предельная гибкость в плоскости действия момента
предельная гибкость из плоскости действия момента
устойчивость плоской формы изгиба
23
Функции проектирования

Автоматизированный подбор сечений по условиям прочности и
устойчивости



Для изгибаемых элементов
Для колонн постоянного сечения
Применение аппарата групп сечений
24
Функции проектирования

Узловые соединения рам







Автоматическое определение РСУ для узлов
Автоматическое формирование геометрии узла –
размеров сечений и углов
Изолированные узлы
Рациональный подбор параметров узла, при
заданных ограничениях
Контроль коэффициентов использования по всем
параметрам
Возможность интерактивного изменения параметров
узла пользователем
Вывод отчета по проектированию узла в формате
Word
25
Функции проектирования, базы колонн
26
Функции проектирования, фланцевые соединения
27
Функции проектирования


Автоматическое формирование нагрузок на фундамент
Расчет поясных сварных швов
28
Совместная работа со SCAD и Nastran

Экспорт конечно-элементной модели, условий
нагружения, расчетных длин в текстовом
формате SCAD



Модификация модели в SCAD и последующий
импорт результатов анализа


Стержневая модель
Оболочечная модель – анализ местной устойчивости в
SCAD
Возможность использования результатов в операциях
проверок, подбора сечений, проектирования узлов.
Экспорт в текстовом формате NASTRAN


Стержневая модель
Оболочечная модель – анализ местной устойчивости и
нелинейный анализ
29
Экспорт моделей в SCAD
30
Назначение Гепард-А

Вариантное проектирование рам на основе просмотра
большого количества конструктивных решений

Автоматизированное проектирование типовых узлов

Автоматическое документирование процесса
проектирования

Генерация конечно-элементных моделей рам
переменного сечения с последующим экспортом в
SCAD и сборкой модели каркаса здания

Возможность оперативного, в течении 1 часа,
определения массы конструкции типовой рамы и
оценка стоимости проекта
31