Спеціальні навантаження на стержневі елементи

Нерідко виникає задача враховувати власну вагу вогнезахисної обмазки або інших покриттів, що наносяться на стержневі елементи конструкцій (балки, колони).

З теоретичної точки зору задачі не становить великої складності. Зрозуміло, що для її вирішення потрібно обчислити об'єм шару обмазки і помножити на питому вагу речовини, що використовується. Об'єм легко визначити, знаючи товщину шару обмазки (рис. 1), периметр контуру перерізу та довжину конструктивного елементу.

Однак, незважаючи на теоретичну простоту рішення, задача моделювання такого навантаження вимагає виконання безлічі рутинних операцій, які забирають чимало часу у проектувальника. І потім, у разі потреби змінити такі параметри, як товщина шару, питома вага обмазки або переріз елементів, потрібно повторити всю роботу заново.

Для підвищення ефективності розв'язання цієї задачі в LIRA-CAD передбачено інструмент Спеціальне навантаження. Далі розглянемо його роботу на невеликому прикладі.

Припустимо, у нас є кілька балок різного перерізу: сталеві та залізобетонні. Однією з балок для прикладу призначено змінний переріз (рис. 2).

Допустимо на всі ці елементи потрібно нанести однакове покриття. Для моделювання навантаження від власної ваги цього покриття нам довелося б обчислити значення лінійно-розподіленого навантаження для кожного перерізу, орієнтуючись на його тип та розміри. Для балки змінного перерізу зі зрозумілих причин потрібно задати нерівномірно розподілене навантаження.

Щоб виконати цю проектну операцію в автоматизованому режимі, виконаємо наступні дії.

Виділяємо всі конструктивні елементи, до яких повинно застосовуватись навантаження.

Скористаємося командою Спеціальне навантаження на панелі Навантаження вкладки Створення (див. рис. 3).

З'являється вікно діалогу Спеціальне навантаження (див. рис. 4). У цьому вікні слід задати параметри створюваного навантаження. Зокрема, рекомендується задати осмислену назву об'єкта як значення параметра Найменування. Це дозволить відрізняти дане навантаження серед інших подібних об'єктів у списках.

Далі задаємо назву завантаження. У це завантаження будуть поміщені всі навантаження, що породжуються за допомогою даного екземпляра параметричного об'єкту Спеціальне навантаження. Завантаження можна наділити деяким кольором для впізнаваності. І, нарешті, найголовніше для даного типу спеціальних навантажень – включаємо опцію Власна вага покриття, призначаючи однойменному параметру значення Так.

Далі задаємо параметри, що характеризують власне покриття: товщина шару, об'ємна вага.

Інформаційна властивість Виділено елементів показує, скільки елементів моделі виділено в даний момент (у нашому випадку «4»), до них може бути відразу ж застосоване спеціальне навантаження, що створюється. Для цього достатньо, щоб до моменту натискання кнопки Створити, що завершує діалог, була включена опція Застосувати до виділених = Так.

Коли всі параметри задано, натискаємо кнопку Створити. В результаті в структурі проекту з'являється новий параметричний об'єкт Вогнезахисна обмазка (рис. 5), а у графічному вікні можна побачити його візуальне подання, якщо увімкнути аналітичний режим (рис. 6).

Серед інших властивостей спеціального навантаження є параметр «Візуальний масштаб». Можна використовувати його для покращення наочності візуального подання параметричного навантаження.

У чому сенс параметризації спеціального навантаження?

Тепер, коли таке навантаження створено і пов'язано з рядом конструктивних елементів, можна довільно змінювати його суттєві параметри і тим самим моделювати застосування різних обмазних складів з різною об'ємною вагою і різною товщиною покриття. Значення навантажень перераховуються автоматично. Аналогічно, значення навантажень перераховуються при зміні перерізу балок.

У розрахунковій схемі спеціальні навантаження на стержні представлені як розподілені навантаження на весь скінченний елемент (див. рис. 7).

Якщо тепер змінити значення параметрів, наприклад, товщину шару обмазки та/або об'ємну вагу покриття, можна не переробляти розрахункову модель заново. Достатньо повторити експорт розрахункової схеми через S2L файл у ВІЗОР, щоб отримати оновлені значення навантажень. Ресурсоємні стадії пошуку перетинів і тріангуляції заново проходити не потрібно.

Що важливе. Після автоматичного створення завантаження для спеціального навантаження слід у діалозі «Завантаження» проконтролювати та за необхідності відредагувати його властивості. Зокрема, вибрати вид та задати коефіцієнт надійності.

Наведений вище сценарій роботи не єдиний. Можна створити параметричний об'єкт «Спеціальне навантаження» без попереднього виділення балок та колон, до яких потрібно це навантаження прикладати. Можна спочатку створити навантаження, одне або кілька, а вже потім створити балки та колони. Важливо встигнути до експорту розрахункової схеми зв'язати між собою навантаження та елементи конструкції. Розглянемо доступні команди меню, представленого на рис. 3:

• Спеціальне навантаження – вже знайома нам команда, яка ініціює діалог Спеціальне навантаження, в якому можна задати параметри навантаження та опціонно відразу застосувати її до виділених елементів моделі.
• Прикласти спец.навантаження – щоб ця команда була доступна, потрібно, щоб були виділені для редагування (підсвічені у графічному виді) конструктивні елементи (балки, колони) та один параметричний об'єкт типу Спеціальне навантаження. В результаті виконання команди виділене навантаження застосовується до виділених балок, «зв'язується» з ними. Виділити спеціальне навантаження, якщо воно ще ніде не представлене у графічному виді, можна через деревоподібний список у вікні Структура. Тут дуже допоможе задане на етапі створення осмислене найменування навантаження, особливо, якщо таких навантажень у проекті декілька.
• Скасувати спец.навантаження – команда знімає виділене навантаження із виділених елементів конструкції. Якщо виділити тільки елементи, то з них буде знято всі спецнавантаження, які до них прикладено. Якщо виділити тільки спецнавантаження і не виділити жодного елемента, то воно буде знято з усіх елементів, до яких було прикладене (тільки у версії 2025R2 і пізніших). Навантаження можна виділити, вказавши його зображення у графічному виді або через список у вікні Структура.
• Виділити елементи – команда працює, якщо виділено спеціальне навантаження. За цією командою виділяються елементи моделі, до яких виділене навантаження прикладене.

Керувати спеціальними навантаженнями можна не тільки за допомогою команд меню на вкладці стрічки, але й за допомогою команд контекстного меню у вікні Структура. Контекстне меню доступне тут після натискання правої кнопки миші. Потрібно помістити курсор на рядок, відповідний спеціальному навантаженню, і натиснути правою кнопкою миші. У контекстному меню будуть представлені, окрім інших, наступні команди керування спеціальними навантаженнями:

• Прикласти навантаження до виділених – команда доступна, якщо у моделі є виділені елементи. За цією командою зазначене у списку навантаження застосовується до виділених елементів.
• Скасувати навантаження для виділених – команда доступна, якщо у моделі є виділені елементи. По цій команді вказане у списку навантаження скасовується для виділених елементів конструкції.
• Виділити елементи під навантаженням – по цій команді у графічному вигляді виділяються для редагування ті елементи, до яких прикладено зазначене у списку навантаження.
• Скасувати виділення навантажених елементів – за цією командою скасовується виділення для тих виділених елементів моделі, до яких прикладено вказане у списку навантаження.

Використовуючи наведені вище команди у різних поєднаннях, можна керувати зв'язками між спеціальними навантаженнями та елементами конструкції. Крім цих інструментів, спеціалізованих для навантажень, існує інструмент загального призначення для керування зв'язками (див. рис. 8).

Виділіть елемент конструкції, до якого прикладено спецнавантаження. Виберіть Керування зв'язками на вкладці Редагування (панель Підрізка). Відкривається вікно діалогу Керування зв'язками об'єкту. У цьому вікні можна побачити перелік параметричних об'єктів, пов'язаних із зазначеним. Виділіть елемент конструкції, до якого прикладено спецнавантаження. Виберіть Керування зв'язками на вкладці Редагування (панель Підрізка). Відкривається вікно діалогу Керування зв'язками об'єкту. У цьому вікні можна побачити перелік параметричних об'єктів, пов'язаних із зазначенимВиділіть елемент конструкції, до якого прикладено спецнавантаження. Виберіть Керування зв'язками на вкладці Редагування (панель Підрізка). Відкривається вікно діалогу Керування зв'язками об'єкту. У цьому вікні можна побачити перелік параметричних об'єктів, пов'язаних із зазначеним []).

У властивостях спецнавантаження є параметр Двостороннє покриття пластин. Цей параметр ніяк не впливає на навантаження, прикладені до стержневих елементів конструкції. Як випливає з назви параметру, він відноситься до елементів, які моделюються в розрахунковій моделі пластинами (стіни, плити). Можливі значення:

• Ні - покриття нанесене на пластину тільки з одного боку. Об'єм нанесеної на пластину речовини в цьому випадку визначається як площа пластини, помножена на товщину шару покриття.
• Так - передбачається, що шар покриття наноситься на пластину з обох боків. Відповідно, при цьому вага покриття буде вдвічі більшою.

Може виникнути бажання використати описаний тут інструмент Спеціальне навантаження для моделювання ожеледного навантаження. І, частково, даний інструмент із цією задачею впорається. Проте, для моделювання саме ожеледного навантаження існує інший спеціалізований інструмент, який враховує характерні для ожеледного навантаження нюанси, описані у відповідних нормативних документах. І ми рекомендуємо для кожної задачі використовувати свій спеціалізований інструмент.