Рассмотрим также второй вариант моделирования ребер – с использованием материала «Слоистый». Такой вариант генерации сетки в автоматическом режиме появился в MicroFe 2011. Как было указано ранее, при использовании стержневой модели для ребер плиты пользователь сталкивается с тем, что соединение стержня и оболочки происходит дискретно (по узлам). При этом используются разноразмерные конечные элементы. Кроме того, сложным является анализ результатов - отдельно доступны в графическом виде усилия в ребре и усилия в оболочке, общие усилия доступны только в виде сочетаний усилий для сечения в табличном виде после проведения расчета арматуры. При этом, при выдаче информации об армировании следует помнить о эффективной ширине полки (вернее, части оболочки) и не рассматривать в ней армирование в направлении оси балки.
Для того чтобы решить указанные проблемы,
был предложен вариант генерации сетки конечных элементов целиком из элементов оболочки с выделением зоны ребра и назначением данной зоне материала типа «Слоистый». Данный способ особенно хорошо для случаев, когда ширина ребра достаточно велика, а также в случаях, когда ребро опирается на колонну или стену с эксцентриситетом. При анализе схемы на этапе генерации происходит выделение зоны плиты, которая контактирует с ребром и под размер этой зоны формируется сетка конечных элементов. Для выделенной зоны задается специальный тип материала – «слоистый», стержневые элементы не генерируются.
Слоистый материал в данном случае состоит из 2 слоев – слой, соответствующий плите (для него ставится условие соответствия срединной плоскости данного слоя уровню конечноэлементной сетки) и слой, соответствующий ребру (в качестве толщины слоя принимается высота ребра). Таким образом, формируется конструктивный элемент, который лишен недостатка дискретности связи ребро-плита и обладает свойством простого редактирования высоты ребра (эксцентриситет пакета определяется автоматически). На рисунке приведены зоны сечения для генерации и сгенерированная сетка.
После выполнения расчета доступны результаты для пакета материала «слоистый» как для обычной оболочки. Усилия и напряжения показываются как для оболочечного элемента, поэтому для того, чтобы перейти к привычным «стержневым» усилиям, необходимо применить дополнительные инструменты. Рассмотрим просмотр усилий в сечении. Для этого сформируем простую модель:
При просмотре в виде объемной модели данная модель
Свойства сгенерированного материала можно посмотреть в меню Правка – Материал – Редактирование. В данном случае окно слоистого материала выглядит так:
Значком <> отмечен слой, соответствующий плите (его уровень срединной поверхности совпадает с уровнем сетки). Обратите внимание, что перечисление слоев в диалоге обратно реальному (об этом говорит ось t, направленная вниз). Также в окне выводится толщина пакета (она пригодится при анализе усилий).
Для получения усилий в сечении, смоделированном слоистым материалом, нужно воспользоваться инструментом Сечение (S) и ограниченным по длине сечением. Переходим в просмотр усилий в элементах. Панель переключателей должна выглядеть следующим образом:
По переключателям видно, что просматриваются напряжения вдоль оси S (по направлению оси балки). В качестве вида показа усилий выбрано сечение (S). Если работа идет с несколькими плитами, то нужно выбрать одну из плит с помощью меню Фрагмент. Сечение удобнее всего строить по 2 точкам. Для этого на верхней панели инструментов нужно выбрать тип установки сечения:
Для выбора ограниченного сечения нужно кликнуть правой кнопкой мыши в любую точку на модели и в появившемся контекстном меню выбрать Сечение – Линия-отрезок.
После этого нужно указать сечение, для которого необходимо оценить усилия.
Сечение будет отображено красной линией, вверху над моделью будет построена эпюра напряжений по указанному сечению. Эта эпюра используется для определения 2 силовых факторов: нормальной силы N и момента из плоскости основного изгиба Mt. Для определения значений силовых факторов необходима информация из Информационного окна.
Нормальная сила равна:
N=Ap*t,
где Ар – результирующая площадь эпюры (кН/м)
t – толщина пакета слоев (высота ребра вместе с плитой).
Mt=M*t
Где M – момент эпюры.
Умножение на толщину производится для перехода от распределенных по сечению значений к сосредоточенным.
Для определения основного изгибающего момента нужно выбрать просмотр изгибающего момента Мs (для данной задачи ось s направлена вдоль балки) и взять значение Ар из Информационного окна.
Найденные силовые факторы можно использовать при ручной проверке рассчитанной в программе арматуры или для других расчетов.
Просмотр подобранной арматуры подобен данному инструменту. Нужно указать сечение поперек балки и посмотреть верхнюю и нижнюю арматуру для соответствующего направления.
При расчете монолитных ребристых перекрытий или перекрытий, опирающихся на балки (также монолитные), необходимо учитывать эксцентриситет, который присутствует между центральной плоскостью плиты и центральной осью ребра. Кроме того, нормы рекомендуют для такого вида конструкций при армировании рассматривать комплексное тавровое сечение, полкой которого является плита.
То есть инженер должен рассмотреть систему, простой вариант которой приведен на рисунке:
Расчетная схема
Первым вопросом, который стоит перед инженером, является вопрос перехода от объемной модели к оболочечно-стержневой, адекватно отображающей работу конструкции. Данный переход обусловлен тем, что в нормативных документах рассматривается армирование сечения или конструктивного элемента, но не объема. В MicroFe предлагается 2 варианта такой схемы: стержни «Прямоугольного» материала с оболочками или полностью оболочечная модель, где подбалка задана через «Слоистый» материал. Рассмотрим более подробно первую – более распространенную и привычную схему. На рисунке показана схема реального расположения стержневой и оболочечной части схемы.
Для учета эксцентриситета между элементами у установления связи между ними ребро выделяется как элемент, который рисуется в плоскости оболочки (это позволяет решить проблему соединения с плитой – оно происходит в общих узлах), а его реальное положение задается с помощью эксцентриситета в свойствах материала типа «Прямоугольный». Этот подход используется при автоматической генерации сетки и обеспечивает наиболее простое задание подбалки. Если сечение ребра более сложное, то нужно задает его как обычный стержневой элемент (с материалом типа 3D-балка) и задать эксцентриситет дополнительно через меню Правка – Эксцентриситеты. На рисунке ниже приведена схема сечения с разделением на ребро и полку.
После выполнения статического расчета можно оценить усилия и напряжения в плите и усилия в ребре. При этом для просмотра усилий в ребре существуют две возможности: просмотр Усилий в балках и Усилий в подбалках.
Просмотр усилий в балках подразумевает просмотр усилий в стержневом элементе классическим способом. То есть моменты показываются без учета эксцентриситета – относительно центральной линии стержня. Это приводит к возникновению пилообразной эпюры вследствие присутствия сосредоточенных моментов в узлах соединения с плитой.
Просмотр усилий в подбалках позволяет просмотреть моменты с учетом присутствия эксцентриситетов. В этом случае моменты показываются относительно центральной плоскости оболочки, что решает проблемы с пилообразностью эпюры. Но эпюра остается неравномерной при крупной сетке вследствие сильной дискретизации.
При просмотре результатов в графическом виде следует помнить, что возможен просмотр только отдельно для ребра и для оболочки, а при расчете арматуры должны использоваться усилия в тавровом комплексном сечении.
Расчет арматуры
Для расчета арматуры в подобного рода случаях используется специальный тип конструктивного элемента – подбалка. Такому типу конструктивного элемента могут быть присвоены 2 типа сечения: Тавр с полкой вверху (подбалка) и тавр с полкой внизу (надбалка). Тип сечения может быть автоматически назначен по информации в модели. При этом пользователь обязан назначить так называемую эффективную ширину полки. По умолчанию в поле эффективной ширины установлено значение 1м (это просто значение по умолчанию и не может считаться рекомендованным авторами программы параметром). На рисунке приведена схема сечения для расчета.
На рисунке указано два эксцентриситета, так как все усилия должны рассматриваться относительна центра тяжести сечения.
Для определения усилий в тавровом сечении используются выражения, учитывающие усилия в ребре и напряжения в плитной части. Для нормальной силы - сумма силы в ребре и сумма напряжений вдоль ребра по сечению плиты, для изгибающих моментов - сумма соответствующих моментов и добавочный момент от равнодействующей нормальной силы в ребре и плите с учетом эксцентриситета. Для поперечной силы - сумма поперечной силы в ребре и сумма распределенной поперечной силы в плитной части. Также учитываются момент из плоскости основного направления изгиба и крутящий момент.
Получение усилий в комплексном сечении достаточно просто для понимания, но сбор всех усилий вручную сопряжен с определенной трудоемкостью. Кроме того, из-за трудоемкости при ручном сборе усилий инженер вынужден использовать небольшое количество комбинаций. В MicroFe реализован сбор усилий автоматическом режиме с для всех нагружений с возможностью формирования расчетных сочетаний усилий по СНиП для всех необходимых сочетаний нагружений.
Замечания
Эффективная ширина подбалки должна задаваться из условия близости нормальной силы к нулю. Данное утверждение является универсальным и приводит к оптимальному армированию.
Также, в соответствии с нормами, есть различные рекомендации по назначению эффективной ширины полки (например, 6 толщин плиты в каждую сторону, но не более половины пролета и т.д.).
При расчете опорного сечения балки нормы предлагают рассматривать прямоугольное сечение. Эта рекомендация не относится к расчету в MicroFe. Дело в том, что при задании эффективной ширины инженер в программе задает и зону оболочки для сбора усилий, а при ручном расчете усилия уже определены при полном сечении. А переход к прямоугольному сечению обусловлен упрощением ручного расчета армирования.
При расчете строительных конструкций анализ полученных результатов является одним из важнейших этапов работы. При этом речь идет не только о результатах "конечных" - то есть, арматуре, подобранном/проверенном сечении стальных конструкций, но и о "промежуточных" - усилиях. напряжениях и перемещениях. Многие проектировщики достаточно долго работали с стержневыми системами и, поэтому, им удобнее работать с усилиями сосредоточенными (не распределенными). При этом при расчете оболочечных систем, конечно, пользователь имеет дело с распределенными усилиями.
В MicroFe (GEN_3DIM) при расчете пространственных систем пользователь имеет возможность проанализировать следующие усилия и напряжения:
Sr -мембранные напряжения на площадке, нормальной к оси r элемента ( в кН/м2)
Ss - мембранные напряжения на площадке, нормальной к оси s элемента ( в кН/м2)
Srs - мембранные сдвигающие напряжения ( в кН/м2)
Mr - изгибающий момент, который действует в плоскости t-r, при этом приложение положительного момента вызывает растяжение нижних (по отношению к направлению оси t) волокон оси r (в кНм/м)
Ms - изгибающий момент, который действует в плоскости t-r, при этом приложение положительного момента вызывает растяжение нижних (по отношению к направлению оси t) волокон оси s(в кНм/м)
Mrs - крутящий момент (в кНм/м)
Qr - поперечная сила на площадке, перпендикулярной к оси r (в кН/м)
Qs - поперечная сила на площадке, перпендикулярной к оси s (в кН/м)
Все усилия и напряжения выводятся по-умолчанию в системе координат элемента (ее можно посмотреть, нажав кнопку на панели инструментов). Если необходимо посмотреть усилия в другой системе координат, то нужно создать такую систему (через пункт меню Результаты- Графика - Лок. координаты), а затем при просмотре усилий переключить тип системы координат на верхней панели инструментов (с помощью панели ). Также с помощью этой панели можно задать дополнительный угол поворота для всех систем координат. Усилия и перемещения показываются для созданных комбинаций нагружений (заданных через меню Результаты - Комбинации, закладка Комбинации). При просмотре между комбинациями можно переключаться. При просмотре доступны несколько вариантов отображения информации:
Iso (изолинии)
Fl (изоповерхности или "заливка")
W (числовое отображение - в каждом узле будет выведено цифровое значение интенсивности)
S (сечение).
По первым трем видам все понятно интуитивно, а по сечению нужно дать некоторые комментарии:
Сечение может быть как бесконечным, так и ограниченным (переключение производится следующим образом: при нажатой клавише Ctrl нужно кликнуть в рабочее окно правой кнопкой мыши. В контекстном меню выбрать пункт Сечение и переключить вариант сечения.
Сечение может быть вертикальной, горизонтальной, произвольной плоскостью или линией. Вариант просмотра устанавливается панелью инструментов , где XY, YZ, ZX - плоскости, параллельные указанным плоскостям глобальной системы координат, проходящие через указанную точку, V - плоскость, параллельная оси OZ, проходящая через указанную точку, 2 - сечение заданной линии ( обе точки должны лежать в элементах, находящихся в одной плоскости) и 3 - плоскость, определенная 3 точками.
Вид эпюры на сечении зависит от того, какая кнопка просмотра была нажата до включения сечения (в этом виде показываются результаты на схеме в нижней части окна). Если просмотр был в виде изолиний, то эпюра изображается незаполненной (рисуется только линия, описывающая значения), если в виде изоповерхностей, то эпюра заполненная в Информационном окне доступны параметры эпюры.
Параметры эпюры таковы: А+ - площадь (равнодействующая) продолжительной части эпюры, L+ - длина положительной части, X+ - положение центра тяжести положительной части, те же параметры для отрицательной части и Ар - результирующая площадь (суммируется с учетом знаков), Lр - полная длина сечения, M - момент от действия пары сил продолжительной и отрицательной равнодействующих с учетом их положения (плеча).
Использование параметров эпюры напряжений позволяет быстро оценить усилия и привести их к "стержневым". Например, имеем дело с пилоном. Берем горизонтальное сечение при просмотре Ss (вертикальных напряжений), тогда Ар*толщину = N (нормальная сила), М*толщину = М в плоскости пилона, для поиска момента из плоскости нужно просто переключиться на просмотр Ms и взять значение Ар (для данной ситуации ничего умножать не нужно). Таким образом мы быстро можем получить информацию о НДС сечения как стержневого элемента (например, для проверки армирования вручную или для определения нагрузки на фундамент). Также при просмотре результатов (и арматуры) в GEN_3DIM реализована возможность осреднения результатов. Данная функция основана на использовании технологии сечения. Для управления осреднением используется панель . При установке галочки в окошке Усреднить программа в каждом узле сетки формирует (на внутреннем уровне) сечение, длина которого (в м) задается в окне рядом. Определяется площадь получившейся переменной по значению эпюры, далее эпюра заменяется постоянной и для узла выводится значение усилия для постоянной эпюры. Для зон быстрым изменением НДС данный инструмент позволяет существенно сгладить влияние концентраторов. При этом нужно быть готовым к тому, что в некоторых узлах значения уменьшатся, в некоторых - увеличатся, в зонах с плавным изменением НДС - не изменятся.
В поставку GEN_3DIM входит достаточно полезная функция - формирование документа вывода для плоскостных элементов. Обычно формирование отчета с результатами занимает достаточно много времени. При этом достаточно значительная часть этого времени уходит на достаточно механическую работу - вывод усилий и арматуры в элементах (для железобетонных конструкций). При этом при изменении модели (даже незначительном) приходилось повторять данную работу (выделение фрагментов), вывод усилий, вывод арматуры. Количество "кликов мыши" в таких случаях было весьма велико. На больших задачах проблема усугублялась, так как при переключении от одного усилия/арматуры к другому возникала пауза, связанная с загрузкой результатов. В настоящее время данную проблему мы можем решить с помощью Пакетного вывода. Выберите пункт меню Результаты - Пакетный вывод.
Нажмите кнопку Новый вывод для формирования нового документа. Появится имя Вывод 1. При клике правой кнопкой на данное имя в контекстном меню можно удалить данный вывод или настроить вид вывода. При выборе команды Свойства открывается диалог свойств вывода, в котором можно определить в каком виде будут выдаваться результаты (шкалы, изолинии/изополя, дополнительные элементы).
Настройки относятся к всему документу, но такое же контекстное меню актуально и для каждого элемента вывода (KNFL или конструктивного элемента). Далее, в зоне диалога Добавить необходимо выбрать типы результатов (набор усилий и/или арматуры) и выбрать элементы вывода. Выбор можно осуществить в основном окне графически (для этого должна быть установлена галочка для опции Режим выбора или по списку (для конструктивных элементов). Набор усилий и арматуры после добавления в вывод можно менять через контекстное меню для каждого силового фактора (арматуры) (только удаление элементов). Также в закладке Пояснения можно добавить текстовую информацию в начало вывода.
В зоне Вывод можно определить дополнительные опции вывода (программу вывода, шаблон вывода и тип Мин/макс наложения для усилий).
Кнопка Удалить позволяет удалить вывод.
Кнопка Печать выдает информацию в выбранную программу.
Плюсы данного способа вывода:
комплексный вывод для всех выбранных элементов
все элементы автоматически поворачиваются в свою плоскость для удобства восприятия
компактное размещение информации для маленьких фрагментов (для вывода во Viewer)
возобновляемость (если конструктивные элементы не менялись, то можно использовать вывод после изменения результатов)
Здесь описывается задание не только свойств сейсмических нагружений, но и свойств ветровых нагружений для учета пульсационной составляющей ветровой нагрузки. Это связано с подобием ввода данных для динамических воздействий. Для определения расчетных сочетаний усилий проделайте следующие операции:
Вызовите команду Расчет > Конструктивный > РСУ (балки) > СНиП(н).
В диалоге Соответствие воздействий и нагружений кликните на закладке Ветер (узловые нагрузки).
Добавьте две строки нажав на кнопку Добавить.
В первом столбце укажите имя воздействия. В данном примере ветровому статическому нагружению соответствует 7 и 8 нагружения. Укажите их в качестве базовых.
В столбце N 1-го нагружения укажите порядковый номер нагружения, которому соответствует нагрузка, определенная для первой учитываемой формы собственных колебаний.
В столбце Число нагружений укажите количество полученных при расчете пульсационных нагружений для данного статического нагружения.
В столбце Тип суммирования выберите необходимый метод суммирования SRSS (он соответствует сложению по методике СНиП).
В диалоге Соответствие воздействий и нагружений перейдите во вкладу Сейсмика (узловые нагрузки).
Добавьте четыре строки нажав на кнопку Добавить.
В первом столбце N 1-го нагружения укажите порядковый номер нагружения, которому соответствует нагрузка, определенная для первой учитываемой формы собственного колебания по первому поступательному направлению.
В столбце Число нагружений укажите количество учитываемых форм собственных колебаний для данного направления.
Выберите тип суммирования SRSS (он соответствует сложению по методике СНиП).
Завершите ввод, нажав OK.
В диалоге Определение расчетных сочетаний усилий СНиП задайте параметры для первых 6 нагружений, выбрав номера нагружений с помощью Shift или Ctrl (аналогично выбору файлов в проводнике Windows), задайте Свойства воздействий нагрузки, указав коэффициенты Кн и Кд в диалоге Редактирование воздействий, нажав на кнопку Определить Кн и Кд…В появившемся диалоге выберите нужные значения коэффициентов для каждого нагружения соответственно.
Обратите внимание на то что в ветровых и сейсмических нагружениях параметры Тип, Источник, Знакопеременное, КоэффициентыКн иКд определены автоматически.
Необходимые для ввода параметры сведены в нижеследующую таблицу. Сверьте правильность заданных параметров.
Советы & рекомендации
Обратите внимание, что ветровая нагрузка не меняет знака. Это объясняется тем, что при подсчете ветровых нагрузок в расчет принимались аэродинамические коэффициенты для наветренной стороны (напор) – 0.8, а для подветренной (отсос) – 0.6. Нагрузки в данном примере прикладывались однозначно по каждому направлению воздействия ветра на сооружения п.4.15.2. Поэтому учитывать знакопеременность в данном примере некорректно.
Для некоторых типов сооружений для учета знакопеременности допускается принимать осредненный аэродинамический коэффициент и активировать опцию Знакопеременное или задать дополнительные нагрузки для противоположного направления ветра с соответствующими аэродинамическими коэффициентами. Более подробно – см. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
Номер нагружения
Номер в КЭ модели
Тип нагружения
Источник
Знакопеременные
Кн
Кд
1
1
Пост.
-
-
1.1
1
2
2
Кратковр.
Прочее
-
1.2
0.35
3
3
Пост.
-
-
1.2
1
4
4
Кратковр.
Прочее
-
1.3
0.2
5
5
Кратковр.
Прочее
-
1.3
0
6
6
Кратковр.
Снеговое
-
1.43
0.5
7
7,9-10
Кратковр.
Ветровое
-
1.4
0
8
8,11-12
Кратковр.
Ветровое
-
1.4
0
9
13-14
Особое
Сейсм.
+
1
0
10
15-20
Особое
Сейсм.
+
1
0
11
21-23
Особое
Сейсм.
+
1
0
12
24-27
Особое
Сейсм.
+
1
0
Несочетаемые нагружения
При определении РСУ возможно учесть ситуации, когда два или более нагружений не могут вместе встречаться в одной комбинации или, наоборот, одно нагружение присутствует только тогда, когда присутствует другое. Эти случаи учитываются при помощи задания групп несочетаемых и сопутствующих нагружений. Для особых нагружений (например, сейсмических) задавать несочетаемость не обязательно. Такие нагружения по умолчанию являются несочетаемыми.
Нажмите кнопку Несочетаемые в активном диалоге.
В появившемся диалоге сначала необходимо создать группу, а затем в созданную группу добавлять номера несочетаемых нагружений данной группы. Нажмите Добавить новую группу. Автоматически будет присвоен порядковый номер.
Далее введите номера несочетаемых нагружений нажимая после каждого номера нагружения Добавить для добавления его в группу.
Задайте группы несочетаемых нагружений согласно нижеприведенной таблице.
Группа
Номера нагружений
1
7,8,9,10,11,12
2
5,6
Советы & рекомендации
Поскольку, в соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», нагрузки на покрытие учитываются без снеговых нагрузок, при определении расчетных сочетаний усилий нагружения 5 и 6 следует отнести к несочетаемым (Примечание 2 к таблице 3).
Далее укажите количество сечений элемента для определения РСУ.
Для начала расчета нажмите Расчет.
Задайте группу элементов через выбор в графике.
Выполните расчет. Результаты расчета можно вывести в документ Viewer через меню Расчет > Конструктивный > РСУ (балки) > Результаты
С появлением в MicroFe новых возможностей часто получается так, что использование этих возможностей вызывает бурю вопросов (особенно радуют замечания типа: А вот в ....... таких проблем нет. На что следует обратная ремарка - так там и такой возможности нет..). Но это я немного отвлекся. После общения с пользователями решил написать несколько слов о использовании и анализе результатов при расчетах с учетом слоистого основания. При использовании слоистого основания нужно помнить несколько простых вещей:
это модель основания, которая не описана и не используется в СНиП (в СНиП вообще не прописана универсальная модель грунта)
сравнение результатов с другими расчетами (машинными или ручными) нужно проводить только на сопоставимых моделях (то есть не сравнивать модель с ограничением глубины сжимаемой толщи и без таковой) - иначе сложно понять откуда разница....
нелинейный и линейный расчет могут дать существенное отличие результатов.
И теперь несколько ремарок по указанным вещам: В MicroFe используется генерация массива грунта с присвоением изотропного (или ортотропного) материала (для решения упругих задач) или нелинейного материала типа Грунт (для решения физически нелинейных задач). При этом для расчета с учетом физической нелинейности используется модель Шлейхера-Мизеса - Боткина (расширенный вариант модели Друкера - Прагера с поверхностью скольжения Кулона - Мора). Между плитой основания и массивом грунта могут быть сформированы нелинейные связи (для учета односторонней работы и ограничения по давлению на грунт). Также в массив грунта могут быть внедрены элементы (для простоты анализа показываются как стержневые), моделирующие сваи. При этом между элементами свай и основания могут быть установлены нелинейные связи с ограничением по несущей способности. Также присутствуют иные возможности взаимодействия свай и плиты. Сравнение результатов расчета осадок по данной модели и расчета по СНиП не всегда правомерно. Во-первых, при расчете по модели для получения осадки нужно учитывать физическую нелинейность, во вторых (по моему мнению) нужно ограничивать величину сжимаемой толщи. Можно решить задачу и без ограничения сжимаемой толщи, но тогда постановка задачи усложняется.
В принципе, модель в MicroFe предназначена не для вычисления осадки как таковой, а для корректного определения усилий в фундаментной конструкции (то есть разности осадок). Да и не совсем понятно, какая осадка имеется в виду в СНиП, когда говорится о ограничениях (средняя, наибольшая.....). В СНиП мы осадку для фундамента определяем для центральной точки (плюс крен), соответственно, можно говорить о том, что ограничения применимы к средней осадке.
Одним из основных преимуществ MicroFe является точность выполняемых расчетов. Часто приходится слышать такое утверждение: Метод конечных элементов одинаков для всех, поэтому все программы, использующие метод конечных элементов, дают одинаковый результат. Это заблуждение основывается на нежелании разбираться в самом методе и незнании основ метода. В MicroFe используются современные гибридные конечные элементы, которые существенно сложнее классических изопараметрических конечных элементов по формулировке, но это позволяет получить результаты с существенно более высокой точностью на разреженных сетках. Кроме того, распределенные конечные элементы (плиты, балки-стенки, оболочки) сформулированы на основе теории Рейснера-Миндлина, а не на теории Кирхгофа, что усложняет внутреннюю обработку (вместо системы уравнений 4 порядка приходится иметь дело с системами уравнений 6 порядка), но позволяет решать задач не только в плоской, но и в пространственной постановке. При этом, внутри элемента элементы НДС варьируются, поэтому возникает вопрос определения усилия в конкретной точке (узле). Для вычисления усилия в узле усилия (напряжения) проходят процедуру осреднения (при этом, учитывается не только сколько углов элемента и с какими значениями усилий/напряжений примыкают к узлу, но и какая площадь элемента примыкает к узлу). Процедура осреднения позволяет получить корректные результаты и для сложных сеток с близкими к вырожденным элементами. Понятно, что при определении усилия/напряжения в узле, который находится на стыке элементов различной ориентации, возникает вопрос разграничения усилий/напряжений в группах узлов одной ориентации (например, стены) и другой ориентации (например, плиты). Для такого разграничения было введено понятие "плоскостей осреднения" - KNFL. В указанном случае плита становится одной KNFL, стена - другой. Соответственно, в узлах стыковки программа получает 2 значения усилий/напряжений - по одному для каждой KNFL. При создании модели в технике позиций разделение на KNFL происходит автоматически, при работе напрямую с конечными элементами разбиением управляет пользователь. Более подробно о точности результатов MicroFe говорит верификация. Отчет о верификации можно скачать с сайта http://www.tech-soft.ru/doc/otchet_16.pdf
При работе с моделью достаточно часто возникает необходимость управления видимостью тех или иных элементов. При этом выбор видимой части может быть произведен по различным признакам. В GEN_3DIM вопрос управления видимостью элементов решается через Фрагментацию схемы. В версии 2011 года в инструменты фрагментации добавился новый режим работы. Несколько слов о том, как он работает. Запуск фильтра осуществляется с помощью команды Фрагмент - Управление фрагментами
Данный пункт меню позволяет установить фрагмент (видимую часть) конечно-элементного проекта. Весь проект как бы подразделяется на видимую и невидимую части.
Вся дальнейшая работа по редактированию проекта (т.е. просмотр, удаление и установка материалов, геометрии, граничных условий, нагрузок и т. д.) осуществляется с установленным фрагментом проекта, т. е. с его видимой частью.
Однако сохранение проекта и его деление на подконструкции осуществляется для проекта в целом, безотносительно его деления на видимую и невидимую части.
Возможность работы с частью конечно-элементного проекта позволяет значительно ускорить процессы визуализации объекта и более детально рассмотреть отдельные его части и отредактировать их, что особенно важно при работе с проектами больших размерностей (т.e. с большим количеством узлов и элементов).
Данный пункт меню можно использовать только для конечно-элементных проектов (файлов с расширением FEA).
Для создания и редактирования фрагментов предусмотрено несколько фильтров, которые перечислены в одноименном окне:
Выбор фильтров осуществляется щелчком мыши по его имени в окне, при необходимости фильтр также можно активировать двойным щелчком мыши. При выборе одного из фильтров появляются соответствующие ему инструменты редактирования. Таким образом, установка фрагмента осуществляется как с помощью непосредственного выбора элементов в окне проекта так и с помощью инструментов фильтра. При этом для всех фильтров задаются: Режим выбора (в окне проекта):
Добавить - выбранные в окне проекта элементы будут отмечены и подсвечены красным цветом, допускается последовательное выделение элементов.
Исключить - режим обратный добавлению, то есть в окне проекта можно исключать часть из ранее выделенных элементов.
Действия над отмеченными элементами:
Скрыть - отмеченные элементы будут исключены (перенесены в невидимую часть) из редактируемого фрагмента.
Оставить - в редактируемом фрагменте останутся только отмеченные элементы.
Создание фрагмента
Для того что бы запомнить установленную видимую часть проекта необходимо нажать кнопку Создать фрагмент и в появившемся диалоговом окне необходимо задать имя нового фрагмента:
Также можно не создавать новый фрагмент, а заменить один из уже имеющихся, для чего необходимо отметить галочкой соответствующий пункт в окне и выбрать нужный фрагмент из ранее созданных. Список фрагментов можно сортировать как по имени так и по дате, щелкнув по заголовку соответствующего столбца.
Добавление элементов в ранее созданный фрагмент Установленную видимую часть проекта можно добавить в ранее созданный фрагмент, для чего необходимо нажать кнопку Добавить во фрагмент и затем выбрать в появившемся диалоговом окне нужный фрагмент. Тогда все элементы, ранее не входившие во фрагмент, будут в него добавлены.
Примечание. Как при создании фрагмента так и при до давление во фрагмент операция применяется ко всем элементам, отображенным в окне проекта, включая и выделенные (подсвеченные красным цветом).
Далее рассмотрены доступные фильтры для редактирования фрагментов.
ВСЕ При переключении в этот режим проект отображается полностью, невидимая часть отсутствует, выделение (подсветка красным) исчезает. Режим выбора элементов в окне проекта свободный. Фильтр следует применять при необходимости показать проект целиком.
ДОПОЛНЕНИЕ При переключении в этот режим видимой становится невидимая часть, а невидимой - видимая.
СВОБОДНЫЙ ВЫБОР В данном режиме просто осуществляется свободный выбор элементов.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ - Ж/Б Выбор осуществляется только для элементов, в ходящих в группы конструктивных железобетонных элементов. Окно инструментов фильтра имеет следующий вид:
Здесь можно выбрать в соответствующих выпадающих списках нужную группу и конструктивный элемент. При нажатии кнопки Показать соответствующий конструктивный элемент будет подсвечен красным, выделение с других элементов (если оно было) исчезает.
Кнопка Добавить / Исключить служит для добавления соответствующего конструктивного элемента к отмеченным ранее или исключения из отмеченных. Состояние кнопки (добавить или исключить) соответствует текущему режиму выбора.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ - МЕТАЛЛ Аналогично фильтру КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ - Ж/Б, но для групп металлических конструктивных элементов
КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ - ОБОЛОЧКИ Аналогично фильтру КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ - Ж/Б, но для групп конструктивных оболочечных железобетонных элементов
СТЕРЖНИ ПО ДЛИНЕ
В данном режиме осуществляется выбор стержней одинаковой либо произвольно заданной длинны. Так при выборе в окне проекта стержня помимо него также отмечаются все стержни с такой же длинной. Окно инструментов фильтра имеет следующий вид:
Здесь можно задать необходимый диапазон длинны стержней. Кнопки Показать, Добавить / Исключить - аналогично вышеописанным фильтрам.
ПО НОМЕРАМ ЭЛЕМЕНТОВ
Выбор осуществляется по заданным номерам элементов или в окне проекта, где выбор может быть произвольным. Окно инструментов фильтра имеет следующий вид:
В данном режиме осуществляется выбор элементов с одинаковым материалом. Так при выборе в окне проекта элемента помимо него также отмечаются все элементы с таким номером материала. Окно инструментов фильтра имеет следующий вид:
Здесь можно выбрать в соответствующих выпадающих списках нужный тип элемента, тип материала и его номер.
ПО КООРДИНАТАМ ЭЛЕМЕНТОВ
Здесь элементы выбираются либо по заданному диапазону координат либо свободно в окне проекта. Окно инструментов фильтра имеет следующий вид:
При необходимости можно отмечая соответствующие галочки включать или выключать границы диапазонов или оси координат целиком.
Список доступных фрагментов Для просмотра ранее созданных фрагментов, находясь в режиме редактирования, необходимо переключиться на окно списка фрагментов. По умолчанию оно доступно как закладка Список фрагментов в нижней части диалогового окна с Фильтры.
При переключении возникнет окно списка.
Для редактирования имени сохраненного фрагмента необходимо щелкнуть мышкой на выделенный элемент списка. Для переключения между сохраненными фрагментами достаточно просто щелкнуть мышкой (или сделать двойной щелчок) на имени соответствующего фрагмента в списке. Допустим просмотр нескольких сохраненных фрагментов путем множественного выделения элементов в списке. Для возврата в режим редактирования достаточно обратно переключиться на закладку Фильтры.
примечание В случае если необходимо переключиться на фрагмент который находится в составе уже выделенных в списке нескольких фрагментов, необходимо совершить двойной щелчок по его имени.
Удаление ранее сохраненных фрагментов Для удаления сохраненных ранее фрагментов из списка необходимо щелкнуть правой кнопкой мышки на его имени и в возникшем контекстном меню выбрать пункт Удалить из списка сохраненных, там же можно удалить все фрагменты (Очистить весь список):
Расчет конструкций на сейсмические воздействия состоит из нескольких этапов - определение форм и частот, поиск опасного направления, определение сейсмических нагрузок и т.д. Сегодня я остановлюсь на функции определения нагрузок. В GEN_3DIM версии 2011 реализован новый диалог задания данных для расчета сейсмических нагрузок от поступательного движения грунта. Этот диалог позволяет задать данные для расчета по актуализированной редакции СНиП II-7-81* (СП 14.13330.2011) в упрощенном виде. Вызовите команду Расчет > Конструктивный > Сейсмика > Нагрузки (СНиП) В появившемся диалоговом окне укажите количество Сейсмичность, Категорию грунта и другие опции, необходимые для расчета сейсмических нагрузок. Опция Учет нелинейного деформирования грунта введена для учета примечания к формуле 2 СНиП.
выберите коэффициент, учитывающий назначение зданий и сооружений, принимаемый по табл. 3 СНиП II-7-81* (СП 14.13330.2011); Ка - коэффициент, принимаемый по табл. 4 СНиП II-7-81* (СП 14.13330.2011); К1 - коэффициент, принимаемый по табл. 5 СНиП II-7-81* (СП 14.13330.2011); Кпси - коэффициент, принимаемый по табл. 6 СНиП II-7-81* (СП 14.13330.2011);
В поле Количество исследуемых собственных значений укажите максимальный номер учитываемой формы собственных колебаний для первого направления. Установите опцию Задать формы и в ставшем активным поле укажите номера учитываемых форм собственных колебаний для первого направления. В качестве способа указания направления сейсмического воздействия выберите Задать направляющими косинусами и выпишите направляющие косинусы из протокола расчета опасного направления для первого направления. Если сумма факторов участия меньше 90%, необходимо увеличить количество учитываемых форм (для этого необходимо повторить расчет на собственные колебания с большим количеством форм. Но такой расчет может занимать много времени и потребовать нескольких итераций для получения результата. Для определения сейсмических нагрузок с учетом неопределенных форм колебаний реализован дополнительный алгоритм учета неопределенных форм. Для использования данной опции необходимо поставить галочку в поле опции Определить нагрузки от неучтенных форм. В этом случае, помимо нагружений от каждой из учитываемых форм будет добавлено нагружение с сейсмическими нагрузками от дополнительных форм. Запустите процесс вычисления сейсмических нагрузок нажатием на кнопку Расчет. Повторите процедуру расчета сейсмических нагрузок для других неблагоприятных направлений поступательного сейсмического воздействия. Обратите внимание, что для направления bad_dir направление сейсмического воздействия задается углами, которые указаны в начале протокола расчета.
Вы получите новые нагружения с нагрузками по формам колебаний. Задайте для них необходимый префикс, облегчающий работу с нагружениями в дальнейшем. Количество нагружений равно количеству учитываемых форм (для добавки от неучтенных форм также формируется нагружение).
Функция отмены последнего действия является одной из самых популярных функций во многих программах. Разработчики постоянно работают над тем, чтобы данная функция охватывала все этапы работы и работала удобно и корректно во всех случаях. В версии 2011 мы расширили применение данной функции и по этому вопросу я хотел бы дать некоторые пояснения: Имеется возможность отменять проделанные с проектом операции:
После отмены:
Использование
На панели инструментов находятся кнопки
При щелчке по стрелкам рядом с кнопками появляется список последних действий, которые могут быть отменены:
Выберите действие, которое следует отменить. При отмене действия также отменяются все действия, расположенные выше него в списке.
Настройки. В пункте меню Сервис->Настройки можно настроить максимальное количество действий, которые можно отменить:
Примечания:
можно отменить последнее действие, нажав на стрелку
все отмененные действия можно проделать заново, нажав или выбрав соответствующее действие из списка рядом со стрелкой
при выполнении любого действия в gen_3dim список повторных действий рядом со стрелкой очищается
если отменяется действие, связанное с одним подпунктом меню «правка», а пользователь находится в другом пункте меню — программа возвращается в корневое меню
при сохранении проекта списки отмены действий удаляются
в данное время отсутствует возможность отменять действия, связанные с подпунктами меню «правка»:
на панели инструментов). Если необходимо посмотреть усилия в другой системе координат, то нужно создать такую систему (через пункт меню Результаты- Графика - Лок. координаты), а затем при просмотре усилий переключить тип системы координат на верхней панели инструментов (с помощью панели 
). Также с помощью этой панели можно задать дополнительный угол поворота для всех систем координат.
, где XY, YZ, ZX - плоскости, параллельные указанным плоскостям глобальной системы координат, проходящие через указанную точку, V - плоскость, параллельная оси OZ, проходящая через указанную точку, 2 - сечение заданной линии ( обе точки должны лежать в элементах, находящихся в одной плоскости) и 3 - плоскость, определенная 3 точками.
выдает информацию в выбранную программу.
или выбрав соответствующее действие из списка рядом со стрелкой
очищается