Библиографическое описание:

Овсянников Е. М., Овсянников В. Е. К вопросу применения САПР для оценки состояния несущих конструкций машиностроительных цехов // Молодой ученый. — 2010. — №3. — С. 36-38.

В данной статье рассмотрены вопросы применения систем автоматизированного проектирования для автоматизации оценки состояния несущих конструкций машиностроительных цехов.

Несущие конструкции машиностроительных цехов (подкрановые пути, колонны и т.д.) испытывают воздействие постоянных и циклических нагрузок, а также различных других факторов (температурного воздействия, колебаний грунта и т.д.), что приводит к постепенной потере прочности и разрушению. Отсюда следует, что для предотвращения возможных чрезвычайных ситуаций необходимо осуществлять постоянный мониторинг состояния и оценку устойчивости и прочности данных конструкций. Специалисты ООО «Ремэкс» проводят визуально-измерительные обследования несущих конструкций цехов различных производств (кузнечно-прессового, литейного, механосборочного и т.д.), по результатам которых можно оценить степень изношенности на качественном уровне. Наиболее частым видом повреждений являются трещины. Пример такого повреждения приведен на рис. 1:

 

Рис. 1. Пример трещины в бетонной колонне

 

Однако для того, чтобы оценить устойчивость и прочность конструкции одного только качественного обследования мало – необходимо его определить расчетным путем. Основные теоретические положения, касающиеся расчетов таких конструкций изложены в теории упругости [2] и сопротивлении материалов [1]. Ввиду большого объема вычислений возникла необходимость в приобретении пакета САПР, позволяющего проводить данные виды расчетов.

После анализа программных продуктов, предлагаемых отечественными и зарубежными поставщиками, выбор был остановлен на системе прочностного анализа Structure CAD Office. Система SCAD Office представляет собой набор программ, предназначенных для выполнения прочностных расчетов и проектирования строительных конструкций различного вида и назначения. Данная система была выбрана, прежде всего, потому, что она сертифицирована Госстроем РФ и Госатомнадзором РФ на соответствие нормативной документации, регламентирующей проведение работ в данной области.

В состав SCAD Office входят программы нескольких видов [3]:

·          вычислительный комплекс Structure cad (SCAD), является универсальной расчетной системой конечно-элементного анализа конструкций и ориентирован на решение задач проектирования зданий и сооружений достаточно сложной структуры;

·          вспомогательные программы, предназначенные для «обслуживания» SCAD и обеспечивающие форматирование и расчет геометрических характеристик различного вида сечений стержневых элементов (Конструктор сечений, КОНСУЛ, ТОНУС, СЕЗАМ), определение нагрузок и воздействий на проектируемое сооружение (ВеСТ), вычисление коэффициентов постели, необходимых при расчете конструкций на упругом основании (КРОСС), импорт данных из архитектурных систем и формирование укрупненных моделей (препроцессор ФОРУМ);

·          проектно-аналитические программы (КРИСТАЛЛ, АРБАТ, ЗАПРОС, ДЕКОР, КАМИН, ОТКОС), предназначенные для решения частных задач проверки и расчета стальных и железобетонных конструкций в соответствии с требованиями нормативных документов (СНиП, СП), расчета элементов оснований и фундаментов, расчетов и проверок элементов каменных и армокаменных конструкций на соответствие требованиям СНиП;

·          проектно-конструкторские программы (КОМЕТА, МОНОЛИТ), предназначенные для разработки конструкторской документации на стадии детальной проработки проектного решения;

·          электронные справочники (КоКон, КУСТ).

 

Вычислительный комплекс SCAD включает развитые средства подготовки данных, расчета, анализа результатов и не имеет ограничений на размеры и форму проектируемых сооружений. Тем не менее, для инженера-проектировщика во многих случаях важными являются «простые» задачи, решение которых занимает заметную часть времени. К таким задачам можно отнести проверку сечений элементарных балок, сбор нагрузок на элементы конструкций, определение геометрических характеристик составных сечений. Для решения этих задач и разработаны дополнительные программы-сателлиты. Вместе с вычислительным комплексом они составляют систему SCAD Office.

При разработке программ-сателлитов разработчиками была предусмотрена общность в представлении данных, способах управления, используемых формах проверки нормативных требований и показе результатов таких проверок, документировании работы. При этом любая из программ, входящих в систему SCAD Office, может использоваться в автономном режиме.

В частности, для расчета несущих конструкций используется модуль КАМИН. Приведем пример оценки устойчивости и прочности колонны, представленной на рис. 1. Исходные данные для расчета приведены в таблице 1 и на рис. 2.

Таблица 1

Исходные данные для расчета

Камень

Кирпич глиняный пластич. прессования

Марка камня

35

Раствор

цементный с минеральными пластификаторами

Марка раствора

4

Возраст кладки

Более 5 лет

Нормативный срок службы

25 лет

Механические повреждения конструкции

Трещины с раскрытием до 2 мм, пересекающие не более восьми рядов кладки (длиной до 60-65 см).

 

Рис. 2. Расчетная схема колонны

Ширина планки 50 мм

Шаг планок 400 мм

Толщина планки 6 мм

Уголок L63x6 (Уголок равнополочный по ГОСТ 8509-93)

Уголок из стали с расчетным сопротивлением Ry  = 23445.464 Нм2.

Результаты расчета приведены в таблице 2, диаграмма взаимодействий приведена на Рис. 3.

Таблица 2

Результаты расчета конструкции.

Проверено по СНиП

Проверка

Коэффициент использования

п. 5.38 Пособия к СНиП II-22-81, п. 5.45 Руководства   к СНиП II-B-2-71

Устойчивость в плоскости эксцентриситета при внецентренном сжатии

0.105

п. 5.38 Пособия  к СНиП II-22-81, п. 5.45 Руководства   к СНиП II-B-2-71

Устойчивость из плоскости эксцентриситета при центральном сжатии

0.1

 

Рис. 3. Диаграмма взаимодействий

Согласно проведенным в модуле КАМИН расчетам и построенной диаграмме взаимодействий можно сделать вывод о том, что прочность и устойчивость колонны, приведенной на рис. 1 удовлетворителен. Для проверки точности полученных результатов аналогичные расчеты были проведены вручную, которые показали достаточно высокую сходимость результатов (около 85%), что вполне достаточно для выполнения технических расчетов.

Заключение. В период с 2005 по 2010 год специалистами ООО  «Ремэкс» было обследовано большое количество несущих конструкций, работающих в самых различных условиях и применение систем автоматизированного проектирования полностью себя оправдало. Трудоемкость расчетов в среднем снизилась на 60%, что позволило более качественно производить экспертизу зданий и сооружений.

 

Библиографический список

1.             Прочность, устойчивость, колебания: Справочник в 3-х томах/ под. ред. И.А. Биргера. – М.: Машиностроение, 1968 г.

2.             Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособие для ВУЗов в 10 т. Т. VII. Теория упругости. – 5-e изд., стереот. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. – 264 с.

3.             http://www.scadgroup.com.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle