В настоящее время достаточно остро ощущается недостаток в литературе, посвященной практическим приемам построения расчетных моделей с использованием метода конечных элементов и, соответственно, использованию программных продуктов, реализующих этот метод. С другой стороны, развитие и внедрение средств автоматизации проектирования (в том числе расчетов) с неизбежностью приводит к появлению новых – зачастую оригинальных и неожиданных – подходов к решению, казалось бы, стандартных и давно всем известных задач. Надеемся, эта статья станет далеко не последней в серии материалов, посвященных практическим приемам и технологиям построения расчетных моделей и анализа результатов в среде программного комплекса SCAD Office. Приглашаем к разговору инженеров практиков, использующих систему SCAD и желающих поделиться или обменяться опытом.

В этой статье мы рассмотрим подходы к построению расчетных моделей металлокаркасов на примере цеха непрерывной разливки стали. Не вдаваясь глубоко в конструктивные подробности, приведем основные характеристики здания:

1. Здание двухпролетное (25+31,5)х94 м.
2. Высота до низа несущих конструкций покрытия – 38,5 м.
3. Высота по коньку фонаря – 47,6 м.
4. Крановое оборудование – подвесные краны грузоподъемностью 10 тонн и мостовые краны грузоподъемностью 125 и 400 тонн.
5. Часть каркаса здания ниже под крановых балок состоит из двух ветвевых колонн.
6. Подкрановые балки коробчатого сечения.
7. На подкрановые балки опираются продольные фермы, к которым присоединяются поперечные фермы.

Общие виды расчетной модели здания в различных проекциях (в том числе и с отображением сечений элементов) представлены на рис. 1.

Рассмотрим краткое описание расчетной модели, а затем более подробно остановимся на способах моделирования и расчета двухветвевой колонны.

Модель содержит 11298 узлов, 13701 элемент, 65718 неизвестных и 69 загружений. Время полного (статика, РСУ, комбинации, эквивалентные напряжения) расчета мультифронтальным методом на компьютере c процессором Pentium IV, 1,8 ГГц и 744 Мб ОЗУ составляет 21,35 мин., при этом выбор РСУ в системе SCAD осуществляется всего за 8 мин., что, на наш взгляд, очень быстро и говорит о продуманности агоритмов, а также программной реализации, учитывая достаточно большое количество загружений. Предвидя вопросы о целесообразности построения пространственных моделей производственных зданий, отметим следующее: