Моделирование подвижных нагрузок по СП 35.13330.2011

Вопросы проектирования объектов транспортной инфраструктуры традиционно находятся в спектре интересов пользователей ПК ЛИРА-САПР. Идя навстречу пожеланиям  пользователей, в версию 2017 года разработчики включили ряд новшеств, позволяющих автоматизировать процесс моделирования нагрузок от движущегося транспорта на пролётные строения.

В составе препроцессора САПФИР разработана новая подсистема, ориентированная, в первую очередь, на задачи транспортного строительства, в частности, мостостроение. Однако, её возможности будут полезны и проектировщикам других специальностей в случаях, когда требуется моделировать подвижную нагрузку на элементы конструкции зданий и сооружений, например, проезд пожарной машины (нагрузка А14 по СП 35.13330.2011) по пандусу или по перекрытиям в многоуровневых паркингах.

Новая подсистема поддерживает общий подход к проектированию на базе информационного моделирования объекта строительства.

В составе подсистемы разработан специальный информационный объект «Подвижная нагрузка» - особый класс элементов модели, обеспечивающий ввод, хранение, редактирование и интерпретацию параметров нагрузки, перемещение заданной нагрузки вдоль заданной траектории, формирование точек стояния и полосовых нагрузок. Нагрузки в точках стояния и полосовые нагрузки автоматически входят в специальные загружения, которые затем участвуют в формировании расчётных сочетаний нагрузок (РСН) при помощи специализированного комбинаторного алгоритма.

Для управления объектом типа «Подвижная нагрузка» разработан соответствующий инструмент. При его вызове системная библиотека САПФИР автоматически переключается на страницу, на которой представлены нагрузки.  В комплект поставки САПФИР-2017 включены несколько моделей нагрузок, в том числе, предусмотренные СП 35.13330.2011: А14, Н14, АБ-151 и некоторые другие. Инструмент моделирования подвижной нагрузки предоставляет возможность выбрать нагрузку из библиотеки и разместить её в пространстве модели проектируемого объекта, ассоциируя с траекторией движения.

Задание траектории движения в препроцессоре САПФИР.png

В качестве траектории движения транспортного средства (ТС) могут быть использованы линии, заранее вычерченные инструментами графического построения в САПФИР, или импортированные, например, из DXF или DWG файла. Это упрощает интеграцию новых инструментов в существующие технологические цепочки с использованием программного обеспечения от третьих производителей.

Наполнение и редактирование библиотеки нагрузок пользователь может осуществлять самостоятельно. В простейшем случае он может продублировать имеющиеся в библиотеке нагрузки и отредактировать их параметры, приспосабливая к требованиям других нормативных документов.

Нормативные документы регламентирует нагрузку от каждого колеса транспортного средства (ТС), ширину колеи и длину колёсной базы. Предусматривается приложение нагрузки от колёс в виде сосредоточенных сил и нагрузки вдоль траектории движения, распределённой по линиям колеи.

На траектории движения ТС могут быть выбраны точки стояния. Согласно СП35 они выбираются проектировщиком в наиболее неблагоприятных местах. В простых случаях проектировщик при выборе точек стояния руководствуется своим опытом и инженерными соображениями о работе конструкции. В сложных случаях он может прибегать к предварительным расчётам для исследования линий и поверхностей влияния. В любом случае следующим этапом является позиционирование ТС на траектории движения в точках стояния. САПФИР предоставляет интерактивные графические инструменты, позволяющие перемещать «тележки» вдоль траектории, и параметрическое табличное редактирование для размещения точек стояния в автоматизированном режиме.

Каждая позиция тележки на траектории порождает несколько нагрузок, помещаемых в отдельное загружение. Загружения, получаемые в различных точках стояния вдоль траектории движения одного транспортного средства, помечаются как взаимоисключающие. На проезжей части пролётного строения можно разместить несколько полос движения. В САПФИР реализован специальный комбинаторный алгоритм, обеспечивающий получение расчётных сочетаний нагрузок с учётом коэффициентов полосности.

Графическое редактирование точек стояния тележек.png

При создании первой же подвижной нагрузки в проекте, САПФИР предлагает выбрать в качестве нормативного документа СП35. При согласии пользователя автоматически подключается специализированный комбинаторный алгоритм и устанавливается набор подвидов нагрузок и воздействий, характерных для мостовых сооружений, с соответствующими коэффициентами надёжности.

Библиотеку нагрузок пользователь может пополнять и редактировать самостоятельно. Для этого ему достаточно следовать нескольким несложным правилам. Если требуется визуальное представление ТС в физической модели, следует создать 3D модель ТС из отдельных примитивов (элементов) или импортировать из внешнего файла в виде элемента типа «Прочее». Все элементы визуального представления следует объединить в блок. Рекомендуется также включить в состав этого блока буквенно-цифровое обозначение нагрузки с использованием элемента типа «Текст».

Помимо визуального представления в составе модели нагрузки должны быть собственно нагрузки: сосредоточенные силы в качестве нагрузок от колёс и нагрузки, распределённые по линии, в качестве полосовых нагрузок. Затем блок визуального представления и нагрузки следует объединить в блок. Этому блоку следует дать осмысленное название и поместить в библиотеку под некоторым именем (может совпадать с названием блока).

Если в ходе дальнейшей работы с помощью инструмента «Подвижная нагрузка» проассоциировать библиотечную нагрузку с некоторой линией в модели, то линия, будучи воспринята как траектория, обеспечит тиражирование сосредоточенных сил в точках стояния, а распределённых по линии нагрузок – вдоль траектории на расстоянии половины ширины колеи слева и справа от осевой.

Благодаря ассоциативной связи между представлением нагрузки и траекторией, редактирование траектории приводит к автоматической модификации картины нагрузки.

Для эффективной адаптации траектории движения ТС в пространстве модели предоставлена, команда, которая позволяет спроецировать траекторию движения на поверхность проезжей части. Эта функция необходима при моделировании пролётных строений со значительными уклонами и косиной.

Для моделирования горизонтальных нагрузок от ТС по СП35 предоставлены специальные функции, которые позволяют моделировать центробежную силу, нагрузки от ударов, нагрузки от разгона и торможения ТС. Настройка параметров генерирования нагрузок происходит с помощью специального диалога. В результате работы этих функций в модель помещаются экземпляры нагрузок, производимых выбранным ТС. Функции формирования горизонтальных нагрузок учитывают, что аналитическая модель пролётного строения отличается от физической. Объёмные элементы плит и балок будут заменены, соответственно, двумерными пластинами и одномерными стержнями. Поэтому предусмотрено опционное смещение генерируемых нагрузок для приложения к аналитической модели конструкции.

Заданные в препроцессоре САПФИР нагрузки и их комбинации с коэффициентами в форме РСН автоматически передаются в ВИЗОР-САПР для последующего расчёта и анализа напряжённо-деформированного состояния конструкции пролётного строения.

Моделирование и загружение мостовых конструкций подвижной нагрузкой с использованием САПФИР

Заметили ошибку? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить нам.

  • 14K
Поделиться публикацией:

Олег Палиенко

Ведущий инженер-программист компании «ЛИРА САПР».
Разработка программных комплексов

Другие публикации этого автора

ПРАКТИС-ЦЕНТР

Проектирование, расчет, анализ конструкций транспортных искусственных сооружений. Авторизованный учебный центр в г. Воронеже. Обучение, в рамках курса "Расчет мостовых конструкций с использованием ПК ЛИРА-САПР" Официальный сайт: practice.center

Другие публикации этого автора


Комментарии



Другие материалы

13.09.2017

Выбор компонентов расчетной схемы в ПК ЛИРА-САПР

Чтобы выполнить какую-либо команду над входящими в расчетную схему объектами (удаление, назначение жесткости, приложение нагрузок и т.д.). нужно предварительно указать на соответствующие объек...

24.07.2017

Упаковка схемы

В процессе создания модели пользователю приходится неоднократно удалять одни элементы и добавлять другие. Необходимость в этом возникает часто, например, используется ранее созданная геометрическая сх...