Специальные нагрузки на стержневые элементы

Нередко возникает задача учитывать собственный вес огнезащитной обмазки или других покрытий, наносимых на стержневые элементы конструкций (балки, колонны).

С теоретической точки зрения задача не представляет большой сложности. Понятно, что для её решения нужно вычислить объём слоя обмазки и умножить на удельный вес используемого вещества. Объём легко определить, зная толщину слоя обмазки (рис. 1), периметр контура сечения и длину конструктивного элемента.

Однако, несмотря на теоретическую простоту решения, задача моделирования такой нагрузки требует выполнения множества рутинных операций, отнимающих немало времени у проектировщика. И потом, в случае необходимости изменить такие параметры, как толщина слоя, удельный вес обмазки или сечение элементов, потребуется повторить всю работу заново.

Для повышения эффективности решения этой задачи в LIRA-CAD предусмотрен инструмент Специальная нагрузка. Далее рассмотрим его работу на небольшом примере.

Положим, у нас есть несколько балок различного сечения: стальные и железобетонные. Одной из балок для примера назначено переменное сечение (рис. 2).

Допустим, на все эти элементы нужно нанести одинаковое покрытие. Для моделирования нагрузки от собственного веса этого покрытия нам пришлось бы вычислить значения линейно-распределённой нагрузки для каждого сечения, ориентируясь на его тип и размеры. Для балки переменного сечения по понятным причинам потребуется задать неравномерно распределённую нагрузку.

Чтобы выполнить эту проектную операцию в автоматизированном режиме, выполним следующие действия.

Выделяем все конструктивные элементы, к которым должна применяться нагрузка.

Воспользуемся командой Специальная нагрузка на панели Нагрузки вкладки Создание (см. рис. 3).

Появляется окно диалога Специальная нагрузка (см. рис. 4). В этом окне следует задать параметры создаваемой нагрузки. В частности, рекомендуется задать осмысленное название объекта в качестве значения параметра Наименование. Это позволит отличать данную нагрузку среди других подобных объектов в списках.

Далее задаём название загружения. В это загружение будут помещены все нагрузки, порождаемые с помощью данного экземпляра параметрического объекта Специальная нагрузка. Загружение можно наделить некоторым цветом для узнаваемости. И, наконец, самое главное для данного типа специальных нагрузок – включаем опцию Собственный вес покрытия, назначая одноимённому параметру значение Да.

Далее задаём параметры, характеризующие собственно покрытие: толщина слоя, объёмный вес.

Информационное свойство Выделено элементов показывает, сколько элементов модели выделено в данный момент (в нашем случае «4»), к ним может быть сразу же применена создаваемая специальная нагрузка. Для этого достаточно, чтобы к моменту нажатия кнопки Создать, завершающей диалог, была включена опция Применить к выделенным = Да.

Когда все параметры заданы, нажимаем кнопку Создать. В результате в структуре проекта появляется новый параметрический объект Огнезащитная обмазка (рис. 5), а в графическом окне можно увидеть его визуальное представление, если включить аналитический режим (рис. 6).

Среди прочих свойств специальной нагрузки имеется параметр «Визуальный масштаб». Можно использовать его для улучшения наглядности визуального представления параметрической нагрузки.

В чём же смысл параметризации специальной нагрузки?

Теперь, когда такая нагрузка создана и связана с рядом конструктивных элементов, можно произвольно менять её существенные параметры и тем самым моделировать применение различных составов обмазки с различным объёмным весом и различной толщиной покрытия. Значения нагрузок пересчитываются автоматически. Аналогично значения нагрузок пересчитываются при изменении сечения балок.

В расчётной схеме специальные нагрузки на стержни представлены как распределённые нагрузки на весь конечный элемент (см. рис. 7).

Если теперь изменить значения параметров, например, толщину слоя обмазки и/или объёмный вес покрытия, можно не переделывать расчётную модель заново. Достаточно повторить экспорт расчётной схемы через S2L файл в ВИЗОР, чтобы получить обновлённые значения нагрузок. Ресурсоёмкие стадии поиска пересечений и триангуляции заново проходить не требуется.

Что важно. После автоматического создания загружения для специальной нагрузки следует в диалоге «Загружения» проконтролировать и при необходимости отредактировать его свойства. В частности, выбрать вид и задать коэффициент надёжности.

Приведенный выше сценарий работы не единственный. Можно создать параметрический объект «Специальная нагрузка» без предварительного выделения балок и колонн, к которым требуется эту нагрузку прикладывать. Можно сначала создать нагрузку, одну или несколько, а уже потом создать балки и колонны. Важно успеть до экспорта расчётной схемы связать между собой нагрузки и элементы конструкции. Рассмотрим доступные команды меню, представленного на рис. 3:

• Специальная нагрузка – уже знакомая нам команда, которая инициирует диалог Специальная нагрузка, в котором можно задать параметры нагрузки и опционно сразу применить её к выделенным элементам модели.
• Приложить спец.нагрузку – чтобы эта команда была доступна, нужно, чтобы были выделены для редактирования (подсвечены в графическом виде) конструктивные элементы (балки, колонны) и один параметрический объект типа Специальная нагрузка. В результате выполнения команды выделенная нагрузка применяется к выделенным балкам, «связывается» с ними. Выделить специальную нагрузку, если она ещё нигде не представлена в графическом виде, можно через древовидный список в окне Структура. Здесь очень поможет заданное на этапе создания осмысленное наименование нагрузки, особенно, если таких нагрузок в проекте несколько.
• Отменить спец.нагрузку – команда снимает выделенную нагрузку с выделенных элементов конструкции. Если выделить только элементы, то с них будут сняты все спецнагрузки, которые к ним приложены. Если выделить только спецнагрузку и не выделить ни одного элемента, то она будет снята со всех элементов, к которым была приложена (только в версии 2025R2 и более поздних). Нагрузку можно выделить, указав её изображение в графическом виде или через список в окне Структура.
• Выделить элементы – команда работает, если выделена специальная нагрузка. По этой команде выделяются элементы модели, к которым выделенная нагрузка приложена.

Управлять специальными нагрузками можно не только с помощью команд меню на вкладке ленты, но и с помощью команд контекстного меню в окне Структура. Контекстное меню доступно здесь по нажатию правой кнопки мыши. Нужно поместить курсор на строку, соответствующую специальной нагрузке, и щёлкнуть правой кнопкой мыши. В контекстном меню будут представлены, помимо прочих, следующие команды управления специальными нагрузками:

• Приложить нагрузку к выделенным – команда доступна, если в модели имеются выделенные элементы. По этой команде указанная в списке нагрузка применяется к выделенным элементам.
• Отменить нагрузку для выделенных – команда доступна, если в модели имеются выделенные элементы. По этой команде указанная в списке нагрузка отменяется для выделенных элементов конструкции.
• Выделить элементы под нагрузкой – по этой команде в графическом виде выделяются для редактирования те элементы, к которым приложена указанная в списке нагрузка.
• Отменить выделение нагруженных элементов – по этой команде отменяется выделение для тех выделенных элементов модели, к которым приложена указанная в списке нагрузка.

Используя приведенные выше команды в различных сочетаниях, можно управлять связями между специальными нагрузками и элементами конструкции. Помимо этих инструментов, специализированных для нагрузок, существует инструмент общего назначения для управления связями (см. рис. 8).

Выделите элемент конструкции, к которому приложена спецнагрузка. Выберите команду Управление связями на вкладке Редактирование (панель Подрезка). Открывается окно диалога Управление связями объекта. В этом окне можно увидеть список параметрических объектов, связанных с указанным. В данном случае мы видим, что с указанной балкой связан объект Огнезащитная обмазка в качестве источника нагрузки. В списке объектов рядом с их именами указаны идентификаторы объектов (в квадратных скобках []).

В свойствах спецнагрузки есть параметр Двустороннее покрытие пластин. Этот параметр никак не влияет на нагрузки, приложенные к стержневым элементам конструкции. Как явствует из названия параметра, он относится к элементам, моделируемым в расчётной модели пластинами (стены, плиты). Возможны значения:

• Нет - покрытие нанесено на пластину только с одной стороны. Объём нанесённого на пластину вещества в этом случае определяется как площадь пластины, умноженная на толщину слоя покрытия.
• Да - предполагается, что слой покрытия наносится на пластину с обеих сторон. Соответственно, при этом вес покрытия будет вдвое больше.

Может возникнуть желание использовать описанный здесь инструмент Специальная нагрузка для моделирования гололёдной нагрузки. И, отчасти, данный инструмент с этой задачей справится. Однако, для моделирования именно гололёдной нагрузки существует другой специализированный инструмент, который учитывает характерные для гололёдной нагрузки нюансы, описанные в соответствующих нормативных документах. И мы рекомендуем для каждой задачи использовать свой специализированный инструмент.