ПРОЕКТНО-
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ
КОМПЛЕКС SCAD
В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
А. А. Семенов, А.И. Габитов
ПРОЕКНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ
КОМПЛЕКС SCAD
В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
Часть I. Статический расчет
екомендовано Учебио-методическим объединением вузов РФ по образованию
нети строительства в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по
направлению 653500 «Строительство»
Издательство Ассоциации строительных вузов
Москва 2005

Рецензенты
Кандидат технических наук, профессор кафедры ЖБК МГСУ
А.И. Бедов
Заведующий кафедрой железобетонных и каменных конструкций СамГАСА,
член.-корр. РААСН, доктор технических наук, профессор
ГВ. Мурашкин
Директор «БашНИИстрой» кандидат технических наук, доцент
Р.Ф. Вагапов
Директор ООО «SCAD SOFT»
А.А. Маляренко
Семенов А.А., Габитов А.И.
Проектно-вычислительный комплекс SCAD в учебном процессе. Часть I.
Статический счет: Учебное пособие. - М.: Издательство АСВ. 152 стр.
ISBN 5-93093-347-2	у
Изложены общие положения о проектно-вычислительном комплексе SCAD вер-
сии 7.31 R.2 и иа его основе рассмотренные алгоритмы формирования характерны?
типов моделей конструкций, а также определение и визуализация их напряженно-
деформированного состояния.
ISBN 5-93093-347-2
© Семенов А.А., Габитов А.И, 2005
© Издательсто АСВ, 2005
© SCAD-Office, 2005
Учебное издание
Александр Александрович Семенов
Азат Исмагилович Габитов
ПРОЕКНО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС SCAD
В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
Часть I. Статический расчет
Компьютерный набор и верстка Д.А. Матвеев
Лицензия ЛР № 0716188 от 01.04.98. Сдано в набор 14.11.2004.
Подписано к печати 28.01.2005. Формат 70x100/16.
Бумага офс. Гарнитура тайме. Печать офсетная.

Усл. пен. л. 9,5. Тираж 2000 экз. Заказ № 531
Издательство Ассоциации строительных вузов (АСВ)
НАУЧНАЯ БИШ'
Тульского
универсме
• гуто/ 1129337, Москва, Ярославское шоссе, 26, оф. 511
тел/факс: 183-5742
e-mail: iasv@mgsii.ru; Internet: http://www.iasv.ru
Отпечатано в ППП Типография Наука 121099, Москва, Шубинский пер., 6
СОДЕРЖАНИЕ
ЧАСТЬ I. СПРАВОЧНАЯ..........................................4
Глава 1. Общее знакомство...................................4
1.1.	Проектно-вычислительный комплекс SCAD............—...4
Препроцессор...........................................4
Процессор..............................................5
Постпроцессор..........................................5
1.2.	Программы-сателлиты пакета SCAD-Office...............6
Проектно-аналитические.................................6
Проектно-конструкторские...............................7
Вспомогательные........................................7
ЧАСТЬ II. ПРАКТИЧЕСКАЯ.......................................8
Глава 2. Создание нового проекта............................8
Глава 3. Решение задач курса строительной механики..........10
3.1. Плоская стержневая система...........................10
Пример 1............................................... 10
Пример 2...............................................22
3.2. Пространственная стержневая система..................33
Пример 3...............................................33
Пример 4...............................................44
Глава 4. Решение задач курса железобетонных конструкций......53
4.1. Ферма безраскосная...................................53
Пример 5...............................................53
Пример 6...............................................66
4.2. Балка двускатная решетчатая..........................78
Пример 7...............................................78
Глава 5. Решение задач курса металлических конструкций.......87
5.1.	Балка сварная двутавровая............................87
Пример 8...............................................87
Пример 9...............................................96
5.2.	Ферма двускатная.....................................106
Пример 10..............................................106
5.3.	Структура............................................ 117
Пример 11..............................................117
Гтава 6. Решение задач курса деревянных конструкций..........131
6.1. Арка стрельчатая.....................................131
Пример 12.............................................. 131
6.2. Купол ребрнсто-кольцевой.............................139
Пример 13.................................................139
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..............-.............................151
3
ЧАСТЬ /. СПРАВОЧНАЯ
Глава 1. Общее знакомство
1.1.	Проектно-выч делительный комплекс SCAD
SCAD — это система, которая базируется иа методе конечных элементов (МКЭ)
и предназначена для расчета напряженио-деформированного состояния (НДС), устой-
чивости, определения частот и форм собственных колебаний, анализа температурных
воздействий, решения задач статики и динамики в линейной или нелинейной постанов-
ке, а также широкого класса строительных, машиностроительных и других задач.
SCAD объединяет в себе мощные аналитические возможности и простоту работы с
графическим интерфейсом пользователя среды Windows.
Единая графическая среда синтеза расчетной модели и анализа результатов ее
расчета обеспечивает неограниченные возможности моделирования разных конструк-
ций (от простейших до самых сложных), удовлетворяя потребностям опытных профес-
сионалов и оставаясь при этом доступной для начинающих [ 1...3 ].
Препроцессор
При моделировании конструкций сооружений с помощью графического препро-
цессора SCAD применяются [1...6]:
	развитая библиотека конечных элементов для генерации полной конечио-
элементиой модели конструкции на базе заданной геометрии;
	разнообразные графические средства формирования и корректирования гео-
метрии расчетных схем, физико-механических свойств материалов, условий
опирания и примыкания конструкций, а также нагрузок;
	большой выбор параметрических прототипов конструкций, включающий ра-
мы, фермы, ростверки, оболочки, поверхности вращения, аналитически задан-
ные поверхности;
	различные возможности генерации конечно-элементных сеток в препроцессоре
системы: от формирования сеток вручную (на основе указанных опорных то-
чек) к полностью автоматической генерации произвольной сетки конечных
элементов на плоскости - для сложных частей геометрической модели;
	возможность формирования расчетных моделей путем складывания из различ-
ных схем;
	возможность работы на сетке координационных осей;
	развитый механизм работы с группами узлов и элементов;
	формирование расчетной модели путем копирования всей схемы или ее фраг-
ментов;
	назначение пользователем самостоятельно или путем выборки из соответст-
вующих библиотек SCAD характеристик материалов и сечений стержней;
	возможность воспользоваться встроенной в препроцессор SCAD справочной
системой (при возникновении потребности в любой дополнительной информа-
ции илн помощи относительно системы SCAD);
4
	широкий выбор средств визуального контроля всех характеристик расчетной
модели сооружения иа разных этапах ее формирования, который необходим
для избежания возможных ошибок перед проведением расчетов;
	возможность импорта геометрии нз AutoCAD, 3D Studio, HyperSteel н
StruCAD. В качестве основы для создания схемы может быть использован ар-
хитектурный проект, созданный средствами ArchiCAD, МАЭСТРО,
ALLPLAN и Architectural Desktop (через ядро системы МАЭСТРО), что позво-
ляет существенно сократить время подготовки расчетной схемы;
	возможность экспорта данных в системы ALLPLAN, ФОК.
Процессор
После окончания процесса формирования модели с помощью системы SCAD
можно провести ее конечно-элементный анализ, который построен на алгоритмах,
обеспечивающих максимальную точность, скорость и достоверность результата [ 1...3
]. Высокопроизводительный процессор позволяет решать задачи большой размерности
(сотни тысяч степеней свободы) в линейной и геометрически нелинейной постановке.
В системе предусмотрено выполнение расчетов на разные виды динамических влия-
ний, таких как сейсмические, пульсации ветровой погрузки, гармонические колебания,
импульс, удар. Процессор имеет следующие вычислительные возможности:
	высокая скорость расчета;
	65000 узлов н 65000 элементов;
	392000 степеней свободы;
	развитая библиотека конечных элементов;
	эффективные методы оптимизации матрицы жесткости.
Постпро цессор
Постпроцессор системы SCAD имеет мощные средства визуализации и прочие
инструменты для численной обработки результатов [1...3J:
	результаты расчета отображаются как в графической, так н в табличной фор-
мах;
	в графической форме результаты расчета перемещений выводятся в виде де-
формированной схемы, цветовой и цифровой индикации значений перемеще-
ний в узлах, а также изополей и изолиний перемещений для пластинчатых и
объемных элементов, выполняется анимация форм колебаний для динамиче-
ских нагрузок и анимация процесса деформирования для статических нагру-
зок;
	для стержневых элементов могут быть получены деформированные схемы с
учетом прогибов, а также эпюры прогибов для отдельных элементов;
	усилия в стержневых элементах представляются в виде эпюр для всей схемы
или для отдельного элемента, а также цветовой индикацией максимальных
значений выбранного силового фактора;
	усилия и напряжения в пластинчатых и объемных элементах выводятся в виде
изополей или изолиний в указанном диапазоне цветовой шкалы с возможно-
стью одновременного отображения числовых значений в центрах н в узлах
элементов;
	графическое представление результатов работы постпроцессора при расчете
элементов железобетонных конструкций в виде эпюр для стержневых элемен-
5
тов и изополей или изолиний распределения арматуры — для пластинчатых
элементов;
	возможность локализации результатов расчета в заданном диапазоне значений
перемещений н силовых факторов;
•	результаты расчета в табличной форме могут экспортироваться в редакторы из
пакета Microsoft Office: MS Word, MS Excel;
	табличное представление результатов может быть дополнено графическими
материалами, отобранными в процессе создания расчетной схемы и анализа
результатов.
Комплекс SCAD также объединяет модули, которые автоматизируют рад про-
цессов проектирования:
	вычисление усилий и перемещений элементов модели от комбинации нагру-
зок;
	выбор наиболее иевыгодиой комбинации нагрузок;
	анализ устойчивости;
	формирование расчетных сочетаний усилий;
	проверка иапряжениого состояния элементов конструкций с разными теориями
прочности;
	определение усилий взаимодействия фрагмента с другой конструкцией;
	построение амплитудно-частотных характеристик;
	вариации моделей для совместного анализа нескольких вариантов расчетной
схемы;
	подбор арматуры в элементах железобетонных конструкций;
	проверка и подбор пересечений элементов стальных конструкций.
Подготовка пояснительной записки — неотъемлемая часть проведения любых
расчетов. Интерфейс пользователя Windows значительно облегчает процесс выполне-
ния этой задачи и повышает качество получаемых документов. SCAD использует дан-
ный интерфейс и разрешает напрямую осуществлять высококачественную выдачу на
принтер как текстовых, так и графических данных, которые связаны с моделью и ре-
зультатами расчета.
1.2.	Программы-сателлиты пакета SCAD Office
Для инженера-проектировщика не менее (а во многих случаях и более) важными
являются «простые» задачи, решение которых занимает у него заметную часть време-
ни. Проверка сечений балок, сбор нагрузок на элементы конструкции, определение
геометрических характеристик составных сечений — это далеко не полный перечень
такого рода рутинных проектных задач. Для этих целей была разработана серия «ма-
лых» программ-спутников вычислительного комплекса SCAD, ориентированных на
решение задач проектирования. Вместе с вычислительным комплексом они составляют
единый пакет SCAD Office, включающий:
Проектно-аналитические программы
АРБАТ — программа подбора и проверки арматуры в элементах железобетон-
ных конструкций (в неразрезиых балках и в колонах), а также определение прогибов в
железобетонных балках [4,7...9] в соответствии с требованиями [10.. Л3]. Расчет вы-
6
полняется по предельным состояниям первой и второй группы для расчетных сочета-
ний усилий, выбираемых автоматически в зависимости от заданных нагрузок [14];
КАМИН — программа, предназначенная для выполнения конструктивных рас-
четов и проверок элементов н соединений каменных и армокаменных конструкций [4,
15... 16] на соответствие требованиям [ 17 ] и документов, выпущенных в развитие и
дополнение этих норм [18];
КРИСТАЛЛ — программа, предназначенная для выполнения конструктивных
расчетов н проверок элементов н соединений стальных конструкций [4, 19...22] на
соответствие требованиям [ 23,24 ].
Проектно-конструкторские программы
МОНОЛИТ — программа проектирования железобетонных монолитных ребри-
стых перекрытий [ 4,25...26 ];
КОМЕТА — программа расчета и проектирования узлов стальных конструкций
зданий и сооружений в промышленном и гражданском строительстве [ 3 ];
Вспомогательные программы
ВеСТ — программа определения нагрузок и влияния окружающей среды на
строительные конструкции [4, 27] соответственно рекомендациям [ 14];
ФОРУМ — программа формирования расчетных моделей из укрупненных
функциональных составных частей реального сооружения, таких как колоны, балки,
стены, перекрытие, крыши и и т.п. (возможный импорт модели из системы ArchiCAD)
[28];
КРОСС — программа определения коэффициентов постели для расчета фунда-
ментных конструкций на упругом винклеровском основании с помощью моделирова-
ния работы многослойного грунтового массива [4,29,30];
КОНСТРУКТОР СЕЧЕНИЙ — программа формирования и расчета геометриче-
ских характеристик составных сечений из стальных прокатных профилей и листов [31];
КОНСУЛ—программа формирования и расчета геометрических характеристик
на основе теории сплошных стержней [31];
ТОНУС — программа формирования и расчета геометрических характеристик
иа основе теории тонкостенных стержней [31];
СЕЗАМ — программа поиска сечения в виде квадрата, двутавра или швеллера,
который наиболее близко аппроксимирует заданное геометрическими характеристика-
ми сечение [ 31 ].
7
ЧАСТЬ II. ПРАКТИЧЕСКАЯ
Использование передовых информационных технологий служит залогом успеш-
ного проведения расчетов на стадии проектирования новых, а также при проверке не-
сущей способности существующих зданий и сооружений. В настоящее время сущест-
вует большое количество систем автоматизированного проектирования (САПР) строи-
тельных объектов, предназначенных для отдельных частей проекта: архитектурной
(ArchiCAD), конструктивной (SCAD, ЛИРА, МОНОМАХ), электротехнической
(ЭПОС), графической (AutoCAD, CorelCAD) и др. Полученные с их помощью резуль-
таты позволяют значительно повысить качество н скорость решения соответствующих
инженерных задач.
Принятие технически обоснованных и подкрепленных соответствующими рас-
четами конструктивных решений является важнейшим этапом проектирования. Поэто-
му существенное значение приобретает овладение современными средствами САПР
для расчетов на прочность, деформативность и устойчивость элементов строительных
конструкций, а также и их конструирование [ 32...35 ].
Далее в пособии изложены основы практической работы с проектно-
вычислительным комплексом SCAD, включающие примеры статического расчета
строительных конструкций нз различных материалов.
Данное пособие является лишь первым этапом в освоении студентами правил
работы с вычислительным комплексом SCAD. Здесь не рассмотрены задачи конст-
руирования сечений элементов. Эти вопросы будут подробно изложены во второй
части пособия, которое готовится к изданию.
Глава 2. Создание нового проекта
Для формирования расчетной схемы необходимо создать новый проект. После
запуска вычислительного комплекса устанавливаем курсор иа кнопку Создать новый
проект 1,Р_! инструментальной панели и нажимаем левую кнопку мыши (далее в тексте
подобные операции будем формулировать сокращенно «Создадим новый проект» с
указанием типа схемы).
На экране появляется диалоговое окно Новый проект (рис. 2.1), где заполняем
позиции Наименование, Организация и Объект. Среди предложенных норм проек-
тирования выбираем СНГ. Тип расчетной схемы назначаем из ниспадающего списка
Тип схемы. В общем случае можно выбрать тип 5 - Система общего вида. Назначаем
единицы измерения, нажимая кнопку Единицы измерения и активизируя тем самым
одноименное диалоговое окно. В списках Линейные размеры, Размеры сечений, Си-
лы устанавливаем размерности, которые можно сохранить для других задач, поставив
галочку против пункта Использовать по умолчанию. Если предполагается ввод дан-
ных до миллиметров, то необходимо добавить еще одну значащую цифру в число, обо-
значающее точность линейных размеров. Для этого нажимаем кнопку [>] против пунк-
та Линейные размеры. В результате проделанных действий диалоговое окно Едини-
цы измерений будет иметь вид, представленный иа рис.2.2.
8
Тип схемы |2 - Плоская рама
Рис. 2.1
Рис. 2.2
Далее нажимаем кнопки ОК в окнах Единицы измерения и Новый проект.
На экран выводится диалоговое окно Создание нового проекта SCAD, в кото-
ром необходимо задать имя нового проекта. Имя может быть сложено из фамилии
пользователя и названия решаемой задачи, например, Иванов И.И. - Плоская рама
каркаса.
После нажатия кнопки Сохранить рассматриваемый проект регистрируется в
программе и на экран выводится дерево проекта, фрагмент которого представлен на
рис.2.3.
Устанавливаем курсор иа раздел дерева Расчетная схема и нажимаем левую
кнопку мыши. Управление передается графическому препроцессору, который выпол-
няет синтез расчетной схемы. Инструментальная панель препроцессора (рис. 2.4)
включает в себя несколько вкладок: Управление, Схема, Назначения, Узлы и Эле-
менты, Загружеиня, Группы.
9
H W Проект Structure CAD Версия 7.31 R.2
s-й Плоская рама каркаса
0- ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
	ЕВ"	Расчетная схема
	ffl	Специальные исходные данные
В-Й расчет
ИВ ГЬшейный
ь||| Нелинейный
Рис. 2.3
Рис. 2.4
В процессе работы с комплексом можно управлять отображением информации
на расчетной схеме. Для этого необходимо активизировать одноименные кнопки на
панели Фильтры отображения (рис. 2.5). При сильном загромождении схемы отобра-
жение можно выключить, повторно нажимая соответствующую кнопку.
®
ж|	м*
Рис. 2.5
Формирование расчетных схем рассмотрим на примерах.
Глава 3. Решение некоторых задач строительной механики
3.1.	Плоская стержневая система
Пример 1
Исходные данные
Расчетная схема системы и характер внешней нагрузки представлены на рис.3.1.
	рама прикреплена к “земле” с помощью четырех опор (жестких заделок в
точках 1 и 2; шарнирно-неподвижной опоры в точке 7; плавающей заделки в точке 8);
	стержни 7-3 и 4-8 имеют в узлах 3 и 4 соответственно, шарнирно-
цилиндрическое присоединение к стержням 1-5 и 2-6, а стержни 5-9, 5-6 и 9-6, 5-6 —
такой же характер присоединения одного из концов каждого стержня к узлам 5 и 6 со-
ответственно;
10
	рама загружена в своей плоскости сосредоточенным моментом m в узле 3,
сосредоточенной вертикальной силой Р2 в узле 9, сосредоточенной горизонтальной
силой Р] в середине стержня 4-6, равномерно распределенной нагрузкой q на стержень
4-8, трапециевидной горизонтальной нагрузкой на стержень 7-3 и треугольной нагруз-
кой на стержень 4-2;
	элементы рамы выполнены из различных материалов;
	вертикальные элементы (стойки) имеют прямоугольное сечение;
	горизонтальные (ригели) и наклонные (раскосы) элементы имеют одинаковое
сечение из прокатных профилей.
Материал:
- стойки: бетон ВЗО
- ригели и раскосы:
сталь качественная
-ригели и раскосы:
швеллер 14П по ГОСТ 8240-89
Сечения:
- стойки:
Задача
Для предложенной схемы нагруженной рамы с помощью системы SCAD необ-
ходимо решить следующие задачи:
	сформировать расчетную плоскую стержневую конечно-элементную модель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели;
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графические)
для экспорта в редакторы из пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) н осу-
ществить экспорт.
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса активизируем на пиктограмме SCAD.
Создание проекта
Создаем новый проект, выбрав тип схемы 2 - Плоская рама (см. главу 2).
И
Формирование расчетной схемы
Задание узлов
Для задания узлов переходим во вкладку Узлы н Элементы и активизируем
кнопку Узлы 15.. .и В раскрывшемся наборе кнопок нажимаем кнопку Ввод узлов
На экране появляется одноименное диалоговое окио (рис. 3.2).
Рис. 3.2
В диалоговом окне задаем по координатам X, Y. Z узлы 1(2; 0; 0) и 2(4; 0; 0).
После ввода очередных трех координат необходимо нажать кнопку Добавить диалого-
вого окна. Завершив ввод, закрываем диалоговое окно.
Теперь воспользуемся инструментом копирования. Для этого раскрываем вклад-
га
ку Схема и нажимаем кнопку Копирование схемы J. В появившемся на экране
диалоговом окне Копирование схемы в колонки Шаг и Количество заносим значение
2. В пункте Копировать в направлении активизируем кнопку Z. Диалоговое окно
примет вид, приведенный на рис.3.3. Закончив ввод данных, нажимаем кнопку ОК
диалогового окна. На экране появляется окно сообщения SCAD с вопросом Сохранить
результаты копирования? В ответ нажимаем Да.
Аналогично по координатам вводим остальные узлы. Для этого во вкладке Узлы
н Элементы нажимаем кнопку Ввод узлов 1.^1 и задаем узлы 7 (0; 0; 2); 8 (6; 0; 2); 9
(3; 0; 5). В результате после активизации соответствующих кнопок панели Фильтры
отображения получаем на экране изображение, представленное на рис.3.4.
12
Копирование схемы
1	2
Рис. 3.4
Задание элементов
Находясь во вкладке Узлы и Элементы, активизируем кнопку_Элементы Lfcl
В раскрывшемся наборе кнопок нажимаем Добавление стержней L^J. Теперь наво-
дим курсор на узел 1, щелкаем левую кнопку мыши и притягиваем курсор к узлу 3,
далее снова нажимаем на левую кнопку мыши. Подобным же образом соединяем узлы:
3 и 5; 2 и 4; 4 н 6; 7 и 3; 4 и 8: 5 и 9; 9 и 6; 5 и 6. В результате проделанных действий
получаем на экране изображение, приведенное на рис.3.5.
13
Назначение жесткостей элементов
Для назначения жесткостей раскрываем вкладку Назначение главной панели инст-
рументов. Нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням ЙО. В диалоговом окне
Жесткости стержневых элементов активизируем переключатель Параметрические се-
чения и на появившейся вкладке Параметрические сечения в ниспадающем списке раз-
дела Материал выбираем Бетон тяжелый ВЗО, затем - тип поперечного сечения (сплош-
ное прямоугольное), вводим размеры b (15), h (15), нажимаем кнопку Контроль. Диалого-
вое окно при этом будет выглядеть, как на рисунке 3.6. Далее нажимаем кнопку ОК.
Рис. 3.6
14
Теперь назначаем жесткости элементам схемы. Для этого курсором отмечаем на
схеме все вертикальные стержни и нажимаем кнопку Подтверждение LMJ инструмен-
тальной панели. В результате все вертикальные стержни будут иметь жесткость перво-
го типа.
Далее аналогично остальным стержням назначаем жесткость второго типа. Для
этого в той же вкладке Назначение нажимаем кнопку Назначение жесткостей стерж-
ням 1^1 В диалоговом окне Жесткости стержневых элементов активизируем пере-
ключатель Профили металлопроката. Теперь во вкладке Профили металлопроката
(рис. 3.7) в разделе Полный каталог профилей ГОСТ..>Швеллер с параллельными
гранями полок (раскрывая содержимое каталога нажатием на символ «+») выбираем
14П. В ниспадающем списке раздела Материал выбираем Сталь качествениая. На-
жимаем кнопку ОК диалогового окна. Отмечаем курсором на схеме рамы горизонталь-
ные (ригели) и наклонные (раскосы) стержни и, нажав кнопку Подтверждение
инструментальной панели, назначаем им второй тип жесткости.
Профили металлопроката | Ксоффщиенты упругого основания |
Общие ценные
г Материал
I |сталькачественмая
< Мопульугвдгости |2.1о^Э7	т/м2
Объемный вес 65	Т/м“3
Г Сдвиг	j
|	J	;
 I- Составное сечение ’  -1—1— • -
FziilallllKlii
,-з [ Швеллер с параллельными гран-^|
Е 5П
Е 65П
Г ion
Е 12П
с па
Г 16П
L 1БаП
Е 16П
Е ЮаП
[ 20П
24П
27П
зоп
ззп
ЗБП
Номер типа
Жесткости
Заменить и выйти|	Заменить и продолжить [	ОК | Отмена j Справка |
Рис. 3.7
Наложение связей в опорных узлах рамы
Для выполнения этой операции во вкладке Назначение инструментальной пане-
ли с помощью кнопки Установка связей в узлах 1.-Д I вызываем диалоговое окно Свя-
зи. В режиме Полная замена активизируем кнопки X, Z, Uy (рис. 3.8) и нажимаем
кнопку ОК. Выделяем курсором на схеме узлы: 1, 2 и нажимаем кнопку
15
Подтверждение I Al инструментальной
панели, в результате чего обеспечиваем
жесткое защемление опорных узлов 1 и 2
рамы в плоскости XoZ. Подобную
операцию повторяем для шарнирно-
неподвижного узла 7 (активизацией
кнопок X и Z) и плавающей заделки в узле
8 (активизацией кнопки Z и Uy).
Визуальный контроль правильности
постановки опорных связей выполняем
ш
нажатием кнопки Связи Lftr 1 на панели
Фильтры отображения.
Рис. 3.8
Назначение условий примыкания стержней к узлам
В разделе Назначение с помощью кнопки Установка шарниров ЕЙ вызываем
диалоговое окно Условия примыкания стержней (рис. 3.9). Для освобождения угло-
вых связей (относительно местной координатной оси Y1 стержней 5, 6, 7, 8, 9) необхо-
димо определить, в каком узле стержня мы будем освобождать связь (в узле 1 или в
узле 2). Активизируем кнопку Местные осн элементов на панели Фильтры ото-
бражения. Направление местной оси элемента покажет иалравление от первого узла ко
второму, т.е. куда налравлеиа ось, там и будет располагаться второй узел. Так, напри-
мер, для стержней 5, 8, 9 необходимо удалить угловую связь в узле 2, что мы и делаем
постановкой галочки напротив пункта UY в узле 2. Затем нажимаем кнопку ОК. Выби-
П1 курсором на схеме стержни 5, 8, 9. Теперь активизируем кнопку Подтверждение
инструментальной панели, в результате чего получаем цилиндричсски-шарнирное
(относительно оси Y1) присоединение концов стержней 5, 8, 9 к соответствующим уз-
лам. Аналогично освобождаем связи UY в начале стержней 6, 7, 9, обеспечивая их при-
соединение к соответствующим узлам.
Следует заметить, что связи на концах стержней ориентированы относительно
соответствующих местных систем координат стержней.
Отображением шарниров на расчетной схеме управляем кнопкой Шарниры
ЕЙ на панели Фильтры отображении.
16
Г У
~ Освобождение линейных свяэей-
*• Узел 1-1 Узел 2----
Рис. 3.9
Задание загружении рамы
1. Задание равномерно распределенной нагрузки на стержень 6: во вкладке За-
груження кнопкой Нагрузки на стержни I вызываем диалоговое окно Задание
нагрузок на стержневые элементы (рис. 3.10).
Система координат нагрузки
Вид нагрузки
С Сосредоточенная
(• Распределенная
Г" Трапециевидная
| Задание нагрузок На стержневые;
Общая система координат
' Местная система координат
Значение нагрузки
Моменты
'jj Ux | Цу | Liz |

Рис. 3.10
17	|| НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА '
Тульского государственно; <
Выбираем вид нагрузки (Распределенная), направление действия нагрузки (Z),
ее значение (10) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержень 6 и активизиру-
ем кнопку Подтверждение I инструментальной панели.
2. Задание треугольной нагрузки на стержень 3: во вкладке Загруження кнопкой
Нагрузки иа стержни l.1^! вызываем диалоговое окно Задание нагрузок иа стержне-
вые элементы. Выбираем вид нагрузки (Трапециевидная), направление действия на-
грузки (X). В поля значения нагрузки последовательно вводим для Р1 — (10), для А1 —
(0), для Р2 - (0) и для А2 - (2) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержень 3 и
нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.
3.	Задание трапециевидной нагрузки на стержень 5: во вкладке Загружения
кнопкой Нагрузки на стержни 1.^.1 вызываем диалоговое окно Задание нагрузок на
стержневые элементы. Выбираем вид нагрузки (Трапециевидная), направление дей-
ствия нагрузки (Z). В поля значения нагрузки последовательно вводим для Р1 - (10),
для А1 - (0), для Р2 - (4) и для А2 - (2) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем
стержень 5 и нажимаем кнопку Подтверждение I Й,1 инструментальной панели.
4.	Задание сосредоточенной силы Р| на стержень 4: во вкладке Загружеиня
кнопкой Нагрузки на стержни L/H вызываем диалоговое окно Задание нагрузок иа
стержневые элементы. Выбираем вид нагрузки (Сосредоточенная), направление дей-
ствия нагрузки (X). В поля значения нагрузки последовательно вводим для Р1 - (20),
для Al - (1) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержень 4 и нажимаем кноп-
ку Подтверждение инструментальной панели.
5.	Задание сосредоточеннойсипы Рэ приложенной в узле 9: во вкладке Загруже-
нии кнопкой Узловые нагрузки I вызываем одноименное диалоговое окно. Вводим
в поле Z значение 10 и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем узел 9 и нажимаем
кнопку Подтверждение 1^1 инструментальной панели.
6.	Задание сосредоточенного момента m приложенного в узле 3: во вкладке За-
гружения кнопкой Узловые нагрузки .1 вызываем одноименное диалоговое окно.
Вводим в поле Пу значение (-10) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем узел 3 и
нажимаем кнопку Подтверждение I ! инструментальной панели.
Следует заметить, что узловая нагрузка всегда задается в общей системе коор-
динат. В окне, где вводятся численные значения нагрузок, изображены системы коор-
динат, направление осей которых принято за положительное.
Отображением нагрузок на схеме управляем кнопками панели Фильтры ото-
бражения: Узловые нагрузки ], Распределенные нагрузки Сосредоточеи-
И Q	И
ные нагрузки I_Значения нагрузок Lrzzl
Записываем созданное загруженне в проект. Для этого нажимаем кнопку Со-
храинть/Добавнть загруженне UEU инструментальной панели. В диалоговом окне
Сохранить загружеиие вводим имя загружения Загруженне 1, номер загружения 1,
18
нажимаем кнопку ОК и в ответ на вопрос появившегося окна сообщений SCAD Пе-
рейти к формированию следующего загружения? нажимаем кнопку Нет. После ак-
тивизации соответствующих кнопок панели Фильтры отображения получаем на эк-
ране схему нагруженной рамы (рис. 3.11).
Статический расчет
После создания расчетной модели сооружения выполняем его статический рас-
чет. Для этого входим в дерево проекта, раскрывая вкладку Управление и нажимая
I loid
кнопку Выйтн в экран управления проектом В дереве проекта активизируем
пункт Линейный раздела РАСЧЕТ. В диалоговом окне после ознакомления с содер-
жанием окна Параметры расчета нажимаем кнопку ОК.
На экране появляется окно сообщения SCAD с вопросом Проект был модифи-
цирован. Сохранить изменения? В ответ нажимаем кнопку Да.
После окончания расчетов просматриваем информацию, размещающуюся в окне
Протокол выполнения расчета (рис. 3.12), для этого используем линейку прокрутки.
Если в протоколе подтверждается правильность выполнения расчета словами Задание
выполнено и нет замечаний (например. Геометрически изменяемая система), то на-
жатием кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа результатов расчета.
Рис. 3.12
19
Просмотр результатов расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в пункт Гра-
фический анализ и активизируем окно постпроцессора, где отображаются результаты
расчета рамы: деформированная схема, эпюры усилий, и т.п.
Просмотрим деформированную схему рамы па фоне недсформированной. Для
этого во вкладке Деформации нажимаем кнопку Совместное отображение исходной
и деформированной схемы 1.^1 Величины перемещений узлов можно узнать из таб-
лицы, которая автоматически формируется программой для отчета. Для удобства чте-
ния схемы деформаций отображаем на ней номера узлов одноименной кнопкой панели
Фильтры отображения. В результате схема деформаций будет выглядеть, как на ри-
сунке 3.13.
Для получения эпюры изгибающих моментов в стержнях рамы во вкладке Эпю-
ры усилий из ниспадающего списка Выбор вида усилия выбираем М и нажимаем
кнопку Эпюры усилий 1^1. Значения ординат эпюр можно узнать из таблицы, кото-
рая автоматически формируется программой для отчета. Значения ординат даются для
трех сечений: начала (в отчете 1), середины (в отчете 2) и конца (в отчете 3). Для удоб-
ства чтения эпюры номера элементов отображаем одноименной кнопкой панели
Фильтры отображения. В результате эпюра моментов будет иметь аид, представлен-
ный на рис.3.14.
Отображение внутренних усилий возможно в виде цветовой индикации. Для
этого нажимаем кнопку Цветовая индикация положительных знвчсниЙ усилий LEL]
или кнопку Цветовая индикация отрицательных значений усилий l.lul
Аналогично можно вывести на экран эпюры продольных н поперечных сил (N,
Q), выбирая их из ниспадающего списка Выбор вида усилия.
20
Эпюры и значения внутренних усилий в стержнях получены относительно соот-
ветствующих местных систем координат XI Y1 Z1.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Результаты расчета в виде эпюр внутренних усилий необходимо сохранить для
включения в отчет, создаваемый SCAD. Например, для сохранения расчетной схемы
рамы необходимо во вкладке Деформации или во вкладке Эпюры усилий (на выбор
пользователя) активизировать кнопку Отображение расчетной схемы |Д.[ при этом
расчетная схема не будет отображена подробно до тех пор, пока не будут активизиро-
ваны соответствующие кнопки панели Фильтры отображения: Номера узлов I.
Номераэлементов I Номера типов жесткости 1^], Связи bjgj. Шарниры I I,
Узлы I jjll, Узловые нагрузки Распределенные нагрузки I, Сосредоточен-
иые нагрузки L__I и т.д. После наиболее полного отображения на экране расчетной
схемы переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Сохрвнение образа
экрана где в предлагаемом окне Текст комментариев вводим Расчетная схема,
а затем в диалоговом окне Сохранение образа экрана - имя файла (любое легко узна-
ваемое пользователем, отличающееся от уже имеющихся имен файлов содержащихся в
рабочей папке).
Подобные операции необходимо проделать для всех необходимых графических
данных (эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Выйти в эк-
f^gl
ран управления проектом 122LI. В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавли-
ваем курсор в пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое ок-
но Вывод результатов.
21
Каждой управляющей кнопке соответствует диалоговое окно для настройки таб-
лиц определенного вида. Все окна, кроме окна настройки таблиц исходных данных,
имеют одинаковый набор управляющих элементов и единые правила работы. Рассмот-
рим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными данными.
Для начала ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей ото-
бражение всех узлов и элементов схемы.
Далее, в левой части окна мы должны с помощью активизации соответствующих
управляющих кнопок указать детали отображаемой информации по каждому пункту.
Например, при иажатин на кнопку Исходные данные необходимо отметить пункты:
Жесткости, Величины нагрузок. Далее надо нажать на кнопку Иллюстрации н доба-
вить в правое поле окна необходимую для включения в отчет схему, используя, если
иеобходимо, возможность просмотра добавляемых схем. Так, например, в раздел Ис-
ходные данные мы включаем созданную ранее расчетную схему, в раздел Перемеще-
ния - исходную и деформированную схему рамы, а в раздел Усилии и напряжения -
эпюры внутренних усилий. Перед началом работы в разделах Перемещения и Усилия
и напряжения необходимо отметить пункт Вся схема. Завершить работу с окнами
следует нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
После выбора всех необходимых экспортируем результаты расчетов в MS Word,
для чего нажимаем кнопки Создать документ MS Word диалогового окна Вывод ре-
зультатов, при этом предлагается выбрать версию редактора из MS Word 7.0 и MS
Word 97. Останавливаем свой выбор на MS Word 97.
Следующим действием будет указание имени файла результатов.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем на кнопку Выход из
SCAD I Л. I. В окне сообщения SCAD в ответ на вопрос Завершить работу? нажимаем
кнопку Да.
Пример 2
Исходные данные
Расчетная схема рассматриваемой системы и характер внешней нагрузки пред-
ставлены на рис.3.15:
	рама прикреплена к “земле” с помощью трех опор (жестких заделок в точках
А и В; шарнирно-неподвижной опоры в точке С;
	стержни НМ, NM и FM имеют в узле М шарнирно-цилиндрическое соедине-
ние;
	рама одновременно загружена в своей плоскости сосредоточенным моментом
m в узле G, сосредоточенной вертикальной силой Р? в узле D, сосредоточенной гори-
зонтальной силой Pj в середине стержня FM, равномерно распределенной горизонталь-
ной нагрузкой q на стержень EF, трапециевидной горизонтальной нагрузкой на стер-
жень MN с интенсивностями в крайних точках qi и q?;
	элементы рамы выполнены из различных материалов;
	вертикальные элементы (стойки) имеют прямоугольное сечение и ориентаци-
ей местных координатных осей XI, Yl, Z1;
22
	горизонтальные (ригели) элементы имеют одинаковые кольцевые сечения и
ориентацией местных координатных осей XI, Yl, Z1.
Материал:
- стойки: бетон ВЗО
- ригель: сталь качественная
Сечения.-
Задача
Для предложенной схемы нагруженной рамы с помощью системы SCAD необ-
ходимо решить такие задачи:
	сформировать ее расчетную плоскую стержневую конечно-элементную мо-
дель;
“	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели;
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графиче-
ские) для экспорта в редакторы нз пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) и
осуществить экспорт.
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса активизируем на пиктограмме SCAD.
Создание проекта
Создаем новый проект, выбрав тип схемы 2 - Плоская рама (см. главу 2).
Формирование расчетной схемы
Раскроем вкладку Схема и нажимаем кнопку Генерация прототипа рамы I-
На экране появляется диалоговое окно Выбор конфигурации рамы, что показано на
рис. 3.16.
23
OK i Отмена I Справка
Рис. 3.16
В диалоговом окне Задание параметров регулярной рамы вводим параметры
геометрической схемы рамы: в левой части — для пролетов, в правой — для этажей
(рис. 3.17). Далее вводим Длины пролетов (2), Количество пролетов (3), Высоты
этажей (2), Количество этажей (2).
Рис. 3.17
В разделе Связи выключаем режим Автоматическая установка связей. В дан-
ном случае мы можем задать жесткости колонн и ригелей прямо из этого окна, нажи-
мая в разделе Жесткости кнопку Колонны и попадая в диалоговое окно Жесткости
стержневых элементов (рис. 3.18). В этом окне активизируем переключатель Пара-
метрические сечения и в появившейся вкладке Параметрические сечения в ниспа-
дающем списке раздела Материал выбираем Бетон тяжелый ВЗО, затем - тип попе-
речного сечения (сплошное прямоугольное), вводим размеры b (15), h (15), нажима-
ем кнопку Контроль для просмотра заданного сечения (рис. 3.18). Далее нажимаем
кнопку ОК.
24
Для задания жесткостей ригелям нажимаем кнопку Ригели и аналогично вы-
шеизложенного назначаем ригелям второй тип жесткости. Выбираем в разделе Мате-
риал из ниспадающего списка Сталь качественная; в разделе сечения активизируем
кольцевое; в разделе Параметры сечения вводим в поля d и D соответственно (15) и
(17). Завершаем работу с окном нажатием кнопки ОК. Теперь нажимаем кнопку ОК в
диалоговом окне Задание параметров регулярной рамы.
25
Корректирование схемы
Для корректирования заходим во вкладку Узлы и элементы главной панели ин-
струментов.
Удаляем лишние узлы. С этой целью активизируем кнопку Узлы и в рас-
крывшемся наборе нажимаем кнопку Удаление узлов I Выделяем курсором на
расчетной схеме узел 9 (он отобразится красным цветом). Нажимаем кнопку Подтвер-
ждение IJM-I инструментальной панели. Одновременно с изъятием узлов будут изъяты
и элементы, которые к ним примыкают.
Удаляем лишние элементы. Для этого активизируем кнопку Элементы 1^1 н
нажимаем кнопку Удаление элементов 1^1. Выделяем курсором на расчетной схеме
элемент 5 (он отобразится красным цветом). Нажимаем кнопку Подтверждение 1.^.1
инструментальной панели.
Перенумерация узлов и элементов
Для выполнения перенумерации во вкладке Управление нажимаем кнопку
Упаковка данных В окне сообщений SCAD в ответ на вопрос Удалять узлы ие
принадлежащие элементам? нажимаем кнопку Да и получаем необходимую нам схе-
му рамы (рис. 3.20).
Рис. 3.20
Наложение связей в опорных узлах
Для выполнения этой операции во вкладке Назначение инструментальной пане-
ли с помощью кнопки Установка связей в узлах вызываем диалоговое окно Свя-
зи. В режиме Полная замена активизируем кнопки X, Z, CY (рис. 3.21) и нажимаем
кнопку ОК. Выделяем курсором на схеме узлы: 1, 2 и нажимаем кнопку Подтвержде-
ние I—Ш инструментальной панели, тем самым обеспечиваем жесткое защемление
опорных узлов 1 и 2 рамы в плоскости XoZ. Подобную операцию повторяем для шар-
нирно-неподвижного узла 3 (активизацией кнопок X, Z). Визуальный контроль пра-
26
вильности постановки опорных связей выполняем нажатием кнопки Связи Е на па-
нели Фильтры отображения.
Установить
все
Отключить
все
Вид операции-------------------------
Добавить направления к существующим
<• Полная Замена
ОК | Отмена I Справка I
Рис. 3.21
Назначение условии примыкания стержней к узлам
Во вкладке Назначение с помощью кнопки Установка шарниров Lid вызыва-
ем диалоговое окно Условия примыкания стержней (рис. 3.22). Для освобождения
угловых связей (относительно местной координатной оси Y1) стержней 10, 11 необхо-
И
димо активизировать кнопку I г .J Местные оси элементов на панели Фильтры ото-
бражения. Местная ось элемента показывает направление от первого узла ко второму.
Для стержня 10 необходимо удалить угловую связь в узле 2, что мы и делаем поста-
новкой галочки напротив пункта UY в узле 2. Затем нажимаем кнопку ОК. Выделяем
курсором на схеме стержень 10. Нажимаем кнопку Подтверждение 1-^.1 инструмен-
тальной панели, тем самым назна-
чаем цилиндрически-шарнирное
(относительно оси Y1) присоеди-
нение конца стержня 10 к узлу 9.
Аналогично освобождаем связь
UY в начале стержня И, обеспе-
чивая цилиндрически-шарнирное
присоединение начала стержня к
узлу 9.
Визуальный контроль пра-
вильности постановки шарниров
выполняем___нажатием кнопки
Шарниры нв панели Фильт-
ры отображения.
Рис. 3.22
Задание загружений рамы
27
1.	Задание равномерно распределенной нагрузки на стержень 8: во вкладке За-
гружеиия кнопкой Нагрузки на стержни L^J вызываем диалоговое окно Задание
нагрузок на стержневые элементы (рис. 3.23).
Рис. 3.23
Выбираем вид нагрузки (Распределенная), направление действия нагрузки (Z) и
ее значение (10) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержень 8, нажимаем
кнопку Подтверждение [..^ I инструментальной панели.
2.	Задание трапециевиднойнагрузки на стержень 11: во вкладке Загружения
кнопкой Нагрузки на стержни |.^..| вызываем диалоговое окно Задание нагрузок на
стержневые элементы. Выбираем вид нагрузки (Трапециевидная), направление дей-
ствия нагрузки (Z). В поля значения нагрузки последовательно вводим для Р1 - (4), для
А1 - (0), для Р2 - (10) и для А2 - (2) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стер-
жень 11 и нажимаем кнопку Подтверждение I инструментальной панели.
3.	Задание горизонтальной сосредоточенной силы Pj на стержень 4: во вкладке
Загружения кнопкой Нагрузки на стержни 1.^.1 вызываем диалоговое окно Задание
нагрузок иа стержневые элементы. Оставляем по умолчанию пункт Общая система
координат, выбираем вид нагрузки (Сосредоточенная), направление действия нагруз-
ки (X). В поля значения нагрузки последовательно вводим для Р1 - (20), для Al - (1) и
нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержень 4 и нажимаем кнопку Подтвер-
ждение 12^1 инструментальной панели.
4.	Задание сосредоточен ной силы Р2 приложенной в узле 4: во вкладке Загруже-
ния кнопкой Узловые нагрузки LzL-I вызываем одноименное диалоговое окно. Вводим
в поле Z значение 10 и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем узел 4 и нажимаем
кнопку Подтверждение 12^1 инструментальной панели.
28
5.	Задание сосредоточенного момента т, приложенного в узле 7: во вкладке За-
И
гружения кнопкой Узловые нагрузки I. '...I вызываем одноименное диалоговое окно.
Вводим в поле Uy значение (-10) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем узел 7 и
М
нажимаем кнопку Подтверждение 1_т±1 инструментальной панели.
Необходимо отметить, что узловая нагрузка всегда задается относительно об-
щей координатной системы. В окне, где вводятся численные значения нагрузок, ото-
бражены схемы, на которых показаны положительные направления координатных
осей.
Визуальный контроль нагрузок выполняем с помощью кнопок панели Фильтры
отображения: Узловые нагрузки fell, Распределенные нагрузки l=J, Сосредото-
ченные нагрузки Ife.l, Значения нагрузок fed.
Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажимаем кнопку Со-
храиить/Добавить загружение I а_1 инструментальной панели. В диалоговом окне
Сохранить загружение вводим имя загружения Загружение 1, номер загруження 1,
нажимаем кнопку ОК. В окне сообщения SCAD в ответ на вопрос Перейти к форми-
рованию следующего загружения? нажимаем Нет. Получаем на экране схему нагру-
женной рамы (рис. 3.24).
Статический расчет
После создания расчетной модели сооружения выполняем статический расчет.
Для этого входим в дерево проекта, раскрывая вкладку Управление и нажимая кнопку
Выйти в экран управления проектом ГЙ. В дереве проекта активизируем пункт
Линейный раздела РАСЧЕТ. После ознакомления с содержанием окна Параметры
расчета нажимаем кнопку ОК.
29
На экране в окне сообщения SCAD появляется вопрос: Проект был модифици-
рован. Сохранить изменения? В ответ нажимаем кнопку Да.
После окончания расчета необходимо, используя линейку прокрутки, просмот-
реть информацию, размещающуюся в окне Протокол выполнения расчета (рис.
3.25). Если в протоколе подтверждается правильность выполнения расчета (Задание
вынолиено)и нет замечаний, например, таких как Геометрически изменяемая систе-
ма, то нажатием кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа результатов
расчета.
Рис. 3.25
Просмотр результатов расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в позицию
Графический анализ и активизируем окно постпроцессора, в котором отображаются
результаты расчета рамы: деформированная схема, эпюры усилий, п т.п.
Просматриваем деформированную схему рамы на фоне недеформированной.
Для этого в разделе Деформация нажимаем кнопку Совместное отображение исход-
ы
ной и деформирован мой схемы I__L в результате чего на экране получаем соответст-
вующее изображение (рис.3.26).
30
Во вкладке Эпюры усилий из ниспадающего списка Выбор вида усилия выби-
раем М и нажимаем кнопку Эпюры усилии 1.^1 инструментальной панели, в резуль-
тате чего получаем эпюру изгибающих моментов М в стержнях рамы (рис. 3.27). Зна-
чения ординат эпюр можно узнать из таблицы, которая автоматически формируется
программой для отчета. В таблице значения ординат даются для трех сечений: начала
(в отчете 1), середины (в отчете 2) и конца (в отчете 3). Для удобства чтения эпюры
номера элементов отображаем одноименной кнопкой панели Фильтры отображения.
Отображение внутренних усилий возможно в виде цветовой индикации. Для
этого нажимаем кнопку Цветовая индикация положительных значений усилии 1_Е?1
|
или кнопку Цветовая индикация отрицательных значений усилии LJZ1 Аналогично
можно вывести на экран эпюры продольных и поперечных усилий (N, Q), выбрав их из
ниспадающего списка Выбор вида усилия.
Рис. 3.27
Отметим, что эпюры и значения внутренних усилий в стержнях рамы получены
относительно соответствующих местных координатных систем XI Y1 Z1.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Результаты расчета в виде эпюр внутренних усилий необходимо сохранить для
включения в отчет, создаваемый SCAD. Например, для сохранения расчетной схемы
рамы во вкладке Деформации или во вкладке Эпюры усилий (на выбор пользователя)
необходимо активизировать кнопку Отображение расчетной схемы Ш, при этом
расчетная схема не будет отображена полностью до тех пор, пока не будут активизиро-
ваны соответствующие кнопки панели Фильтры отображения: Номера узлов 1^1,
31
Но.мераэлементов L^J, Номера типов жесткости Связи L^J, Шарниры L2O,
Узлы I jFl, Узловые нагрузки 1Й^1. Распределенные нагрузки Сосредоточен-
ные нагрузки и т.д. После наиболее полного отображения иа экране расчетной
схемы переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Сохранение образа
экрана 1^1, где в предлагаемом окне Текст комментариев вводим Расчетная схема,
а затем в диалоговом окне Сохранение образа экрана - имя файла.
Подобные операции можно проделать для всех необходимых графических дан-
ных (эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем кнопку Вынтн в экран
управления проектом I В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем
курсор в пункт Документирование, в результате чего появится диалоговое окно Вы-
вод результатов.
Каждой управляющей кнопке соответствует диалоговое окно для настройки таб-
лиц определенного вида. Все окна, кроме окна настройки таблиц исходных данных,
имеют одинаковый набор управляющих элементов и единые правила работы. Рассмот-
рим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными данными.
Для начала ставим галочку напротив надписи Вся схема, которая активизирует
отображение всех узлов и элементов схемы.
Далее в левой части окна с помощью активизации соответствующих управляю-
щих кнопок указываем детали отображаемой информации. Например, при нажатии иа
кнопку Исходные данные необходимо отметить пункты: Жесткости, Величины на-
грузок. Далее нажимаем на кнопку Иллюстрапин и добавляем в правое поле окна
требуемую схему, используя, если необходимо, возможность просмотра добавляемых
схем. Так, например, в раздел Исходные данные мы включаем созданную ранее рас-
четную схему, в раздел Перемещения - исходную и деформированную схемы рамы, а
в раздел Усилия и напряжения - эпюры внутренних усилий. Перед началом работы в
разделах Перемещения и Усилия и наприжеиня отмечаем пункт Веи схема. Завер-
швем работу с окнами нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
После выбора всех необходимых параметров SCAD экспортируем данные отчета
в MS Word, для чего нажимаем кнопки Создать документ MS Word диалогового окна
Вывод результатов, при этом из предлагаемых версий редактора ( MS Word 7.0 или
MS Word 97) выбираем MS Word 97.
Далее указываем имя файла результатов.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем кнопку Выход нз SCAD
I. В окне сообщения SCAD на вопрос Завершить работу? отвечаем Да.
32
3.2.	Пространственная стержневая система
Пример 3
Исходные данные
Расчетная схема системы и характер внешней нагрузки представлены на
Материал:
Бетон тяжелый ВЗО
Сечения.
- стойки:
	рама имеет вертикальную плоскость симметрии, которая проходит по сере-
дине поперечника рамы;
	элементы рамы выполнены из бетона (ВЗО);
	вертикальные элементы (стойки) имеют одинаковые прямоугольные сечения;
	горизонтальные элементы (ригели) имеют одинаковые тавровые сечения, но
разное расположение полки тавра (в нижних ригелях полка тавра расположена снизу, а
в верхних ригелях - сверху);
	все стойки рамы закрепляются к опорной горизонтальной поверхности сфе-
рически ли неподвижными шарнирами;
	во всех промежуточных узлах элементы рамы жестко соединяются между
собой;
	внешняя нагрузка задана в виде одной горизонтальной (параллельной оси X)
узловой сосредоточенной силы.
Задача
Для предложенной схемы рамы с помощью системы SCAD необходимо решить
следующие задачи:
2-531
33
	сформировать ее расчетную пространственную стержневую конечно-
элементную модель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели;
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графиче-
ские) для экспорта в редакторы пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) и
осуществить экспорт.
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса активизируем на пиктограмме SCAD.
Создание нового проекта
Создаем новый проект, выбрав тип схемы 5 — Система общего вида (см.
главу 2).
Построение пространственной стержневой модели
Формирование начальной схемы фрагмента рамы
Раскрываем вкладку Схема и нажимаем кнопку Генерация прототипа рамы
I’ffi I. В появившемся на экране диалоговом окне Выбор конфигурации рамы (рис.
3.29) оставляем установки по умолчанию и нажимаем кнопку ОК.
Рис. 3.29
В диалоговом окне Задание параметров регулярной рамы (рис. 3.30) вводим гео-
метрические параметры начальной схемы (поперечника пространственной рамы): в левой
части - данные о пролетах; Длины пролетов и Количество пролетов, соответственно 6 и
1, а в правой — данные об этажах: Высоты этажей и Количество этажей, соответственно
5 и 1. Выключаем режим Автоматическая установка связей и нажимаем кнопку ОК.
34
I Задание параметров регулярной рамы
Длины	Количество
пролетев	пролетов
6	1
—	
Все размеры
г Связи-
- Жесткости--------*—
Колонны I Ригели
Назначение типа КЗ
Рис. 3.30
Отображением иа схеме номеров узлов и элементов управляем кнопками Номе-
ра узлов l.i^J и Номера элементов панели Фильтры отображения.
В результате в графическом поле окна программы получаем начальную схему
рамы (рис. 3.31).
Рис. 3.31
35
К полученной схеме нужно прибавить два дополнительных узла 5 и 6, распо-
ложенных вне плоскости сформированной рамы, затем разделить пополам элемен-
ты 1 и 2.
Для задания дополнительных узлов во вкладке Узлы н элементы нажимаем
кнопку Узлы ЕН и в раскрывшемся наборе кнопок нажимаем кнопку Ввод узлов I ^1
В диалоговом окне Ввод узлов (рис. 3.32)
х [о	м	иХ |б	м
Y [о	м	|6	м
2Г~	м	сЕ |0	м
Г*" Повторить			
Для отображения введенный _ Добавить!
узлов нажмите кнопку Узлы	।—*—-—з
Фильтров отображения	'	_ j
_____________________________Закрыть J
Автоматический перенос начала
!С координат в последний введенный Справка |
узел	—.--...Г.!-.
“Т" Изменение направления ввода •“
Г Воодг ой®	Цгол поворота
С Вокруг оси Y	Г	Град
С Вокруг оси Z
Рис. 3.32
задаем координаты дополнительного узла 5(0; 9; 0) и 6(6; 9; 0). После ввода оче-
редных трех координат нажимаем кнопку Добавить. Далее закрываем диалоговое окно
кнопкой Закрыть.
Теперь разделим стойки на две равные части. Для этого, находясь во вкладке
Узлы н элементы, нажимаем кнопку Элементы 1^И| В раскрывшемся наборе нажи-
маем Разбнвка стержня 1*^1 В окне Деление элемента выбираем пункт На N рав-
ных участков, задаем параметр N (2) и нажимаем кнопку ОК. Отмечаем курсором на
схеме стержни 1 и 2 и нажимаем кнопку Подтверждение I ..^1 инструментальной пане-
ли.
В результате в графическом поле окна программы получаем главную схему
фрагмента рамы (рис. 3.33).
36
5
6
Рис. 3.33
С помощью пункта Проект главного меню и подпункта Сохранить проект
как... сохраняем созданную главную схему. В окне Сохранение проекта SCAD задаем
имя файла, например, Иванов И.И. - Плоская рамаГ (последний символ Г напомина-
ет пользователю о том, что в этом файле будет сохранена главная схема рамы). Завер-
шаем работу с окном нажатием кнопки Сохранить.
Формирование дополнительной подсхемы рамы
Переходим в экран управления проектом (вкладка Управление, кнопка Перей-
ти в экран управления проектом 1^.!) и активизируем пункт Расчетная схема раз-
дела дерева проекта ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.
Управление передается графическому препроцессору, при помощи которого вы-
полняется построение дополнительной подсхемы заданной пространственной рамы.
Раскрываем вкладку Схема и нажимаем кнопку Генерапия прототипа рамы
1с- 1
II На вопрос диалогового окна SCAD отвечаем нажатием кнопки Да. В окне Выбор
конфигурации рамы нажимаем кнопку ОК.
Далее в окне Задание параметров регулярной рамы вводим длины пролетов
(3) и их количество (3), высоты этажей (2.5) и их количество (2) и нажимаем кнопку
ОК.
В результате в графическом поле окна программы получаем подсхему рамы
(рис. 3.34).
Записываем созданную схему на диск с помощью меню Проект и подпункта
Сохранить проект как.... В окне Сохранение проекта SCAD задаем имя файла, на-
пример, Иванов И.И. - Пространственная рамаП, где последний символ П указывает
пользователю, что в этом файле сохраняется подсхема фрагмента рамы. Подтверждаем
сохранение нажатием кнопки Сохранить.
37
Складывание промежуточной расчетной схемы рамы
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Открыть существующий проеш
S
В окне Открытие проекта SCAD выбираем файл, содержащий начальную схе-
му (в данном примере Иванов И.И. - Плоская рамаН) и нажимаем кнопку Открыть.
Входим в режим складывания промежуточной расчетной схемы рамы путем пе-
рехода во вкладку Схема и иажатия кнопки Режим сборки Ilf? I. Для подключения
I
подсхемы нажимаем кнопку Загрузка подсхемы L°- 1 инструментальной панели. В
окне Открытие проекта SCAD задаем имя файла, в котором размещена ранее запи-
санная информация о созданной подсхеме (в этом примере Иванов И.И. - Плоская
рамаП) и нажимаем кнопку Открыть.
Схема Н будет расположена в основном рабочем окне SCAD ... Иванов И.И. -
Плоская рамаС, а подсхема П - во вспомогательном окне SCAD ... Иванов И.И. -
Плоская рамаП.
Нумеруем узлы и элементы, нажимая соответственно кнопки Номера узлов
и Номера элементов на панели Фильтры отображения.
Начинаем процесс складывания схемы Н и подсхемы П промежуточной рас-
И
четной схемы. Для этого нажимаем кнопку Выбор способа сборки i в окне Сбор-
ка схемы (рис. 3.35). Выбираем способ складывания: Совпадение трех узлов и на-
жимаем кнопку ОК. Далее курсором отмечаем узлы: № 2 схемы С и № 1 подсхемы П
(они отображены красным цветом); № 4 схемы С и № 9 подсхемы П (зеленым цве-
том); № 6 схемы С и № 4 подсхемы П (малиновым цветом). Нажимаем кнопку Под-
тверждение на инструментальной панели, а затем кнопку Подтвердить сборку
в окне Результат.
38
Рис. 3.35
Аналогично присоединяем подсхему с другой стороны основной схемы. Для
этого курсором отмечаем узлы схемы С: № 1 (красным цветом); № 3 (зеленым цветом);
№ 5 (малиновым цветом). Нажимаем кнопку Подтверждение I .Й* I иа инструменталь-
ной панели, а в окне Результат — кнопку Подтвердить сборку.
Получаем промежуточную схему рамы (рис. 3.36).
Повторным нажатием кнопки Режим сборки
В]
выключаем режим складыва-
НИЯ.
Формирование полной расчетной схемы пространственной рамы
Дополним промежуточную схему недостающими стержневыми элементами. Для
этого во вкладке Узлы и элементы нажимаем кнопкуЭлемеиты 1^И1. В раскрывшем-
ся наборе кнопок нажимаем Добавление стержней LZj. Наводим курсор на узел 22,
нажимаем левую кнопку мыши и тянем резиновую нить к узлу 14, куда устанавливаем
курсор, и снова нажимаем левую кнопку мыши. Аналогично задаем стержни через
узлы 23, 15 и 24, 16. В результате получаем полную расчетную схему пространствен-
ной рамы.
Перенумерация узлов и элементов	___
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Упаковка данных н и в ответ на
вопрос Удалять узлы, не принадлежащие элементам нажимаем Да.
В результате получаем схему, которая показана на рис. 3.37.
Назначение жесткостей элементов
Формируем первый тип жесткости стержней. Для этого во вкладке Назначения
нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням 1^1. В окне Жесткости стерж-
невых элементов устанавливаем переключатель Параметрические сечении и перехо-
дим во вкладку Параметрические сечения. Из ниспадающего списка раздела Мате-
риал выбираем Бетон тяжелый ВЗО. Задаем сечение (сплошное прямоугольное) и его
размеры (b=20 см; h=40 см). Для проверки введенных величин нажимаем кнопку Кон-
троль, а потом кнопку ОК.
40
Первый тип жесткости назначаем вертикальным элементам рамы. Для этого
правой кнопкой мыши активизируем окно Выбор узлов и элементов, в разделе кото-
рого Выбор стержней нажимаем кнопки Вертикальные, Инвертировать выбор эле-
ментов и кнопку ОК. Вертикальные стержни будут выделены красным цветом. Про-
цесс заканчиваем нажатием кнопки Подтверждение 1. ^.1 панели инструментов.
Далее аналогично формируем второй тип жесткости стержней. Во вкладке На-
значении нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням 1^.1 В окне Жестко-
сти стержневых элементов устанавливаем переключатель Параметрические сечеиия
и переходим во вкладку Параметрические сечения. В ниспадающем списке раздела
Материал выбираем Бетой тяжелый ВЗО. Задаем сечение (тавровое, с полкой внизу)
и его параметры (Ь—8 см; h—40 см; bj=24 см; hj=12 см). Для проверки введенных вели-
чин нажимаем кнопку Контроль и затем кнопку ОК.
Второй тип жесткости назначаем всем горизонтальным элементам. Для этого
правой кнопкой мыши активизируем окно Выбор узлов и элементов, в разделе кото-
рого Выбор стержней отключаем кнопку Вертикальные, нажимаем кнопки Горизон-
тальные, Инвертировать выбор элементов и кнопку ОК. Все горизонтальные
стержни будут выделены красным цветом- Процесс заканчиваем нажатием кнопки
Подтверждениеинструментальной панели.
Так как тавровые сечения верхних и нижних горизонтальных ригелей отличают-
ся только расположением полки, то формирование третьего типа жесткости для верх-
них ригелей выполняем путем поворота осей XI на 180 относительно их соответст-
вующих продольных местных координатных осей. Для этого во вкладке Назначении
кнопкой Задание ориентации местных осей координат элементов 1^1 активизируем
окно Ориентация осей ииерпии. В разделе Угол поворота осей F устанавливаем пе-
реключатель В градусах и вводим значения угла поворота F=180. Нажимаем кнопку
ОК. На схеме отмечаем элементы с номерами 1, 30, 31, 32 и нажимаем кнопку Под-
тверждение 1^„1 инструментальной панели.
Для проверки ориентации местных осей координат в окне Фильтры отображе-
ния нажимаем кнопку Информация об элементе Ijffil. После чего в окне Информа-
ция об элементе вводим номер элемента, например, 1, и нажимаем кнопку Поиск.
Просмотрев внизу окна информацию об ориентации осей местной относительно общей
системы координат данного стержня, нажимаем кнопку Выход.
Установка связей в опорных узлах
Для наложения связей во вкладке Назначение инструментальной панели с по-
мощью кнопки Установка связей в узлах 1^1 вызываем диалоговое окно Связи. В
режиме Вид операции — Полная замена в разделе Направления связен нажимаем
кнопки X, Y, Z и кнопку ОК. Обозначаем курсором на схеме узлы с номерами 1,17,18,
14? I
5, 2,9, 10, 6 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели. В ре-
зультате данных операций соответствующие узлы будут присоединены к опорной по-
верхности неподвижными сферическими шарнирами.
41
Задание загружений
Во вкладке Загружения кнопкой Узловые нагрузки L_J активизируем окно
Ввод узловых нагрузок. В разделе Силы вводим по направлению X значения 50 кН,
и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем узел 4 и завершаем ввод кнопкой Под-
|С I
твержденне I 1 инструментальной панели.
Отображением нагрузок на схеме управляем кнопками панели Фильтры ото-
И
бражения: Узловые нагрузки IZLJ, Значения нагрузок Lzzu.
Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажимаем кнопку Со-
храиить/Добавить загружение LeJ инструментальной панели. В диалоговом окне
Сохранить загружение вводим имя загружения Загружение 1, номер загружения 1,
нажимаем кнопку ОК. В диалоговом окне SCAD в ответ иа вопрос Перейти к форми-
рованию следующего загружения? нажимаем Нет.
Статический расчет
После создания расчетной модели конструкции выполняем его статический рас-
чет. Для этого входим в дерево проекта, раскрывая вкладку Управление и нажимая
кнопку Выйти в экран управления проектом l.jjj.l. В дереве проекта активизируем
пункт Линейный раздела РАСЧЕТ. В диалоговом окне после ознакомления с содер-
жанием окна Параметры расчета нажимаем кнопку ОК.
В окне сообщения SCAD появляется вопрос Проект был модифицирован. Со-
хранить изменения? В ответ нажимаем кнопку Да.
После окончания расчета необходимо, используя линейку прокрутки, просмот-
реть информацию, размещающуюся в окне Протокол выполнения расчета (рис.
3.38). Если в протоколе подтверждается правильность выполнения расчета словами
Задание выполнено и нет, например, таких замечаний, как Геометрически изменяе-
мая система, то нажатием кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа ре-
зультатов расчета.
Рис. 3.38
Просмотр результатов расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта установим курсор в пункт Графиче-
ский анализ и активизируем окно постпроцессора, где отображаются результаты НДС
рамы: деформированная схема, эпюры усилий, и т.п.
Просмотрим деформированную схему рамы на фоне недеформированной. Для
этого во вкладке Деформациннажимаем кнопку Совместное отображение исходной
и деформированной схемы 1.^.1 Величины перемещений узлов можно узнать из таб-
42
лицы, автоматически формируемой программой для отчета. Для удобства чтения схе-
мы деформаций номера узлов на ней отображаем одноименной кнопкой панели
Фильтры отображения. В результате схема деформаций будет иметь вид, представ-
ленный на рис.3.39.
Для получения на экране изображения эпюры изгибающих моментов в стержнях
рамы во вкладке Эпюры усилий из ниспадающего списка Выбор вида усилия выбн-
_	w I ЬпИ I
раем М н нажимаем кнопку Эпюры усилии 1___J. Значения ординат эпюр можно уз-
нать из таблицы, которая автоматически формируется программой для отчета. В ней
значения ординат даются для трех сечений: начала (в отчете 1), середины (в отчете 2) и
конца (в отчете 3). Следовательно, для удобства чтения эпюры отобразим на эпюре
номера элементов одноименной кнопкой панели Фильтры отображения. В результате
эпюра моментов будет выглядеть как на рисунке 3.40.
Отображение внутренних усилий возможно в виде цветовой индикации. Для
этого нажимаем кнопку Цветовая индикации положительных значений усилий
или кнопку Цветовая индикация отрицательных значений усилий l.ffi.i.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Результаты расчета в виде эпюр внутренних усилий сохраняем для включения в
отчет, создаваемый SCAD. Например, для сохранения расчетной схемы рамы необхо-
димо во вкладке Деформации или во вкладке Эпюры усилий (на выбор пользователя)
активизировать кнопку Отображение расчетной схемы при этом расчетная схе-
ма не будет отображена полностью до тех пор, пока не будут активизированы соответ-
ствующие кнопки панели Фильтры отображения: Номера узлов Номера эле-
меитов Номера типов жесткости 1^], Связи l.j^.1, Шарниры I Узлы 1*^1,
43
Узловые нагрузки I^J, Распределенные нагрузки Сосредоточенные нагруз-
l^j. |
ки I I и т.д. После наиболее полного отображения на экране расчетной схемы пере-
ходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Сохранение образа экрана 1^1.
где в предлагаемом окне Текст комментариев вводим Расчетная схема, а затем в
диалоговом окне Сохранение образа экрана - имя файла. Подобные операции необхо-
димо проделать для всех необходимых для отчета графических данных (эпюр внутрен-
них усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Выйти в эк-
ран управления проектом 1^-1 В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавли-
ваем курсор в пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое
окно Вывод результатов.
Рассмотрим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными
данными.
Вначале ставим галочку против надписи Вся схема, которая активизирует ото-
бражение всех узлов и элементов схемы.
Далее в левой части окна активизацией соответствующих управляющих кнопок
указываем детали отображаемой информации. Например, при нажатии на кнопку Ис-
ходные данные отмечаем пункты: Жесткости, Величины нагрузок. Далее нажимаем
на кнопку Иллюстрации и добавляем в правое поле окна необходимую схему, исполь-
зуя, если необходимо, возможность просмотра добавляемых схем. Так, например, в
раздел Исходные данные мы включаем созданную ранее расчетную схему, в раздел
Перемещения - исходную н деформироаанную схемы рамы, а в раздел Усилия и на-
пряжения - эпюры внутренних усилий. Перед началом работы в разделах Перемеще-
ния и Усилия и напряжения отмечаем пункт Вся схема. Завершаем работу с окнами
нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
После выбора всех необходимых для отчета данных экспортируем их в MS
Word, для чего нажимаем кнопки Создать документ MS Word диалогового окна Вы-
вод результатов Пример 1, при этом выбираем версию редактора.
Последнее действие - указание имени файла результатов.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем на кнопку Выход из
SCAD I- I. В окне сообщения SCAD на вопрос Завершить работу? отвечаем Да.
Пример 4
Исходные данные
Расчетная схема системы и характер внешней нагрузки представлены на рис.
3.41.
	рама имеет вертикальную продольную плоскость симметрии;
	все элементы рамы выполнены из железобетона (тяжелый бетон класса ВЗО);
	все элементы имеют одинаковое прямоугольное сечение и ориентацию мест-
ных координатных осей X1,Y1,ZI;
44
	все стойки рамы закреплены к опорной горизонтальной поверхности жесткой
заделкой;
" все промежуточные узлы элементов рамы жесткие.
Рис. 3.41
Задача
Для предложенной схемы нагруженной рамы с помощью системы SCAD необ-
ходимо решить следующие задачи:
	сформировать ее расчетную пространственную стержневую коиечно-
элементную модель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели;
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графиче-
ские) для экспорта в редакторы пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel).
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса активизируем на пиктограмме SCAD.
Создание нового проекта
Создаем новый проект, выбрав тип схемы 5- Система общего вида (см. главу 2).
Построение пространственной стержневой модели конструкции
Формирование плоской схемы фрагмента рамы
Установим курсор на вкладке Схема и нажимаем левую кнопку мыши. В поле
инструментальной панели нажимаем кнопку Генерация прототипа рамы I, после
чего на экран выводится диалоговое окно Выбор конфигурации рамы (рис. 3.42), в
котором выбираем схему многоэтажной рамы и нажимаем кнопку ОК.
В диалоговом окне Задание параметров регулярной рамы вводим геометриче-
ские параметры начальной схемы: в левой части - пролеты (6,2), в правой—этажи (4,
1 и 2, 1) поперечника. Выключаем режим Автоматическая установка связей, в ре-
зультате диалоговое окно будет иметь вид, представленный на рис.3.43. Теперь нажи-
маем кнопку ОК.
45
ОК | Отмена | Справка
Рис. 3.42
Рис. 3.43
Пронумеруем узлы и элементы, нажимая кнопки Номера узлов
элементов I на панели Фильтры отображения.
НО
н Номера
В результате в графическом поле окна программы получаем начальную схему
рамы (рис. 3.44).
46
Рис. 3.44
Корректирование схемы
Удаляем лишние элементы: 6, 7, 8, 10. Для этого раскрываем вкладку Узлы и
Элементы. Активизируем кнопку Элементы I и в раскрывшемся наборе нажимаем
Удаление элементов ctj. Теперь отмечаем на схеме элементы 6, 7, 8, 10 и нажимаем
кнопку Подтверждение I.1& I инструментальной панели.
Дополняем схему стержнями. Для выполнения этой операции активизируем
кнопку Элементы L^.l и нажимаем кнопку Добавление стержней I Устанавлива-
ем курсор на узел 8, нажимаем левую кнопку мыши, курсором “тянем нить” от узла 8 к
узлу 6 и снова нажимаем кнопку мыши.
Построение пространственной схемы
формирования пространственной схемы рамы переходим во вкладку Схема.
Нажимаем кнопку Дублирование вдоль оси Y На экране появляется окно Схема
продольного каркаса. Вводим данные о пролетах: Длины пролетов (6), Количество
пролетов (1). Нажимаем кнопку ОК.
Корректирование схемы
Удаляем элементы 19, 20.
1Я этого раскрываем вкладку Узлы и Элементы.
Нажимаем кнопку Элементы
в раскрывшемся наборе нажимаем Удаление эле-
ментов
на схеме элементы 19, 20 и нажимаем кнопку Подтверждение
инструментальной панели.
Перенумерация узлов и элементов
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Упаковка данных
Удалять узлы, не принадлежащие элементам отвечаем Да.
И
и на вопрос
В итоге получаем схему, которая показана на рис.3.45.
47
Назначение жесткостей элементов
Формируем первый тип жесткости стержней. Для этого во вкладке Назначения
нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням 1^1 В окне Жесткости стерж-
невых элементов устанавливаем переключатель Параметрические сечення и перехо-
дим во вкладку Параметрические сечении, где заполняем информацию о материале
(Бетой тяжелый ВЗО), о сечении (сплошное прямоугольное) и его размерах (Ь=15 см;
h= 15 см). Для проверки введенных величин активизируем кнопку Контроль, а потом
кнопку ОК.
Первый тип жесткости назначаем всем элементам рамы. Для этого, щелкнув
правой кнопкой мышн в графическом поле окна программы, активизируем окно Выбор
узлов и элементов, в котором нажимаем кнопку Инвертировать выбор элементов и
кнопку ОК. Далее нажимаем кнопку Подтверждение lUJ инструментальной панели.
Установка связей в опорных узлах
Для наложения связей во вкладке Назначение инструментальной панели с по-
мощью кнопки Установка связей в узлах 1.^.1 вызываем диалоговое окно Связи. В
режиме Вид операции — Полная замена в разделе Направления связей нажимаем
кнопку Установить все и кнопку ОК. Обозначаем курсором на схеме узлы с номерами
1, 2, 3, 9, 10, 12 и нажимаем кнопку ОК инструментальной панели. Вследствие этих
операций соответствующие узлы будут присоединены к опорной поверхности жестко-
защемленными в трех плоскостях.
Задание загружений
Задание горизонтальной узловой сосредоточенной силы Р|.- во вкладке Загруже-
□Л
иия кнопкой Узловые нагрузки l/'-J активизируем окно Ввод узловых нагрузок. В
48
разделе Силы вводим по направлению Y значение 20 и нажимаем кнопку ОК. На схеме
тмечаем узел 14 и нажимаем кнопку Подтверждение 1.^.1 инструментальной панели.
Задание вертикальной сосредоточенной силы Р2: во вкладке Загружения кноп-
кой Нагрузки на стержни ЕЙ активизируем окно Задание нагрузок на стержневые
элементы. В разделе Вид нагрузки выбираем Сосредоточеииая. Затем в разделе Си-
зы по направлению Z вводим значение силы 10 кН, расстояние А1 (до точки прило-
жения) - 3 м, и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем элемент 13 и нажимаем
кнопку Подтверждение ЕЙ инструментальной панели.
Задание вертикальной распределенной нагрузки q на стержни 1 и 2: во вкладке
Загружеиня кнопкой Нагрузки на стержни I jf.l активизируем окно Задание нагру-
зок на стержневые элементы. В разделе Вид нагрузки выбираем Распределенная.
Затем в разделе Силы активизируем направление X и ваодим значение нагрузки (-10)
кН/м. Нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем элементы 1 и 2 и нажимаем кнопку
Подтверждение инструментальной панели.
Отображением нагрузок на схеме управляем кнопками панели Фильтры ото-
бражения: Узловые нагрузки Ifel, Распределенные нагрузки Ol^l, Сосредоточен-
ные нагрузки 1~], Значения нагрузок l.f~ I.
Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажимаем кнопку
Сохранить/Добавить загружение 1_р.1 инструментальной панели. В диалоговом
окне Сохранить загружение вводим имя загружения Загружение 1 и нажимаем
кнопку ОК.
После выполнения всех перечисленных пунктов получат расчетную модель
рамы с номерами узлов и элементов, с установленными связями в опорных узлах и за-
гружениями (в нашем случае загружение одно).
Статический расчет
После создания расчетной модели сооружения выполняем его статический рас-
чет. Для этого входим в дерево проекта, раскрывая вкладку Управление и нажимая
кнопку Выйти в экран управления проектом 1й1. В дереве проекта активизируем
пункт Линейный раздела РАСЧЕТ. В диалоговом окне Параметры расчета нажима-
ем кнопку ОК.
На экране в окне сообщения SCAD появляется вопрос Проект был модифи-
цирован. Сохранить изменения? В ответ нажимаем кнопку Да.
После окончания расчета, используя линейку прокрутки, просматриваем ин-
формацию, которая размещается в окне Протокол выполнения расчета (рис.
3.46). Если в протоколе подтверждается правильность выполнения расчета (Зада-
ние выполнено), то нажатием кнопки Выход переходим в дерево проекта для ана-
лиза результатов расчета.
49
Рис. 3.46
Просмотр результатов расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в пункт Гра-
фический анализ и активизируем окно постпроцессора, где отображаются результаты
НДС рамы: деформированная схема, эпюры усилий, и т.п.
Просмотрим деформированную схему рамы на фоне иедеформированной. Для
этого во вкладке Деформациинажимаем кнопку Совместное отображение исходной
ГеИ
и деформированной схемы L2J, в результате чего на экране получаем соответствую-
щее изображение (рис. 3.47).
Для получения на экране эпюры изгибающих моментов во вкладке Эпюры уси-
лий из списка Выбор вида усилия выбираем позицию MY и нажимаем кнопку Эпю-
„ I ЬпИ I	- г>	•*
ры усилии 1__j инструментальной панели. Вследствие этих операции иа экране появ-
ляется эпюра Му для всех стержневых элементов пространственной рамы (рис. 3.48).
1+м I
Нажимая кнопку Цветовав индикация положительных значений усилий !_£BJ или
кнопку Цветовая индикация отрицательных значений усилий активизируем
окно Му, в результате чего можно приблизительно определить максимальные значения
моментов в стержнях рамы.
50
Рис. 3.48
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Результаты расчета в виде эпюр внутренних усилий сохраняем для включения в
отчет. Например, для сохранения расчетной схемы рамы необходимо во вкладке Де-
формации или во вкладке Эпюры усилий (на выбор пользователя) активизировать
I [SB I
кнопку Отображение расчетной схемы ЦПУ!, при этом расчетная схема не будет ото-
бражена полностью до тех пор, пока не будут активизированы соответствующие кноп-
Номера элементов Но-
ки панели Фильтры отображения: Номера узлов
Шарниры
Узлы
J, Узловые не-
мера типов жесткости Связи
грузки l^~ I, Распределенные нагрузки
После наиболее полного отображения на экране расчетной схемы переходим во вклад-
ку Управление и нажимаем на кнопку Сохранение образа экрана l^j, где в предла-
гаемом окне Текст комментариев вводим Расчетная схема, а затем в диалоговом ок-
сосредоточенные нагрузки
и т.д.
не Сохранение образа экрана вводим имя файла.
Подобные операции осуществляем для всех необходимых графических данных
||эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Выйти в эк-
ран управления проектом В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавли-
ваем курсор в пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое
окно Вывод результатов.
Рассмотрим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными
данными.
51
Для начала ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей ото-
бражение всех узлов и элементов схемы.
Далее в левой части окна активизацией соответствующих управляющих кнопок
указываем отображаемую информацию. Например, при нажатии на кнопку Исходные
данные отмечаем пункты: Жесткости, Величины нагрузок. Затем нажимаем на
кнопку Иллюстрации и добавляем в правое поле окна рассчитываемую схему, про-
сматривая по мере необходимости добавляемые схемы. Так, например, в раздел Ис-
ходные данные мы включаем созданную ранее расчетную схему, в раздел Перемеще-
ния — исходную и деформированную схемы рамы, а в раздел Усилия и напряжения -
эпюры внутренних усилий. Перед началом работы в разделах Перемещения и Усилия
и напряжения отмечаем позицию Вся схема. Завершаем работу с окнами нажатием
кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Результаты расчетов экспортируем в MS Word, для чего в диалоговом окне Вы-
вод результатов нажимаем кнопку Создать документ MS Word. При этом из предла-
гаемых версий редактора (MS Word 7.0 и MS Word 97) выбираем MS Word 97.
Далее указываем имя файла результатов.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем на кнопку Выход из
SCAD 1 I. На вопрос в окне сообщения SCAD Завершить работу? отвечаем Да.
52
Глава 4. Решение задач курса железобетонных конструкций
4.1.	Ферма безраскосная
Пример 5
Исходные данные
Характер внешней нагрузки, схема фермы и основные геометрические размеры
применительно к типовым фермам по серии 1.463-10/80 по [ 36 ] приведены на рис.4.1.
Геометрическая схема фермы представлена на рис.4.2.
Задача
Для предложенной схемы нагруженной фермы с помощью системы SCAD необ-
ходимо решить следующие задачи:
53
	сформировать ее расчетную плоскую пластинчато-стержневую конечно-
элементную модель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели;
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графиче-
ские) для экспорта в редактор Microsoft Word из пакета MS Office и осуществить экс-
порт.
Алгоритм решении задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса активизируем на пиктограмме SCAD.
Создание проекта
Создаем новый проект, выбрав тип схемы 2 - Плоская рама (см. главу 2).
Формирование расчетной схемы
Формирование стержневой части фермы
Раскрываем вкладку Схема и нажимаем на кнопку Генерация ирототииа фер-
мы 1^.1, В результате на экране появляется диалоговое окно Конфигурация поясов
фермы (рис.4.3).
Рис. 4.3
54
Отмечаем пункт Двускатная ферма и нажимаем кнопку ОК.
В диалоговом окне Параметры фермы (рис. 4.4) вводим параметры геометри-
ческой схемы фермы: Пролет фермы (L) - (12), Высота фермы (Н) - (0.242). Количе-
ство панелей - (4), Угол наклона (а) — (14). В правой части диалогового окна пред-
ставлены на выбор фермы с различными типами решеток. Выбираем требуемый тип
оешетки и нажимаем кнопку ОК.
Рис. 4.4
В результате получаем прототип стержневой части фермы (рис. 4.5).
Рис. 4.5
Корректирование полученной схемы
55
Раскрываем вкладку Узлы и элементы главной панели инструментов.
Удаляем лишние элементы. Для этого активизируем кнопку Элементы и
нажимаем кнопку Удаление элементов 1-^.1- Отмечаем курсором на расчетной схеме
элементы 9, 10, 12, 14, 16, 17. Нажимаем кнопку Подтверждение I инструменталь-
ной панели.
Так как длина крайних панелей стержневой части равна 2.28 м, необходимо пе-
ренести узлы. Для этого раскрываем вкладку Узлы и элементы главной панели инст-
рументов и нажимаем кнопку Узлы C3J. В раскрывшемся наборе кнопок нажимаем
Перенос узлов L°_1 В разделе Смещение/Координаты появившегося диалогового
окна Перенос узлов (рис. 4.6) задаем смещение dX (0.72). Остальные пункты оставля-
ем по умолчанию._Нажимаем ОК. Далее, отметив на схеме узел 1, нажимаем кнопку
Подтверждение [•*&] инструментальной панели. Подобную операцию необходимо
проделать для узлов: 5 (dX (-0.72)); 6 (dX (0.72), dZ (0.18)); 10 (dX (-0.72), dZ (0.18)),
задав при этом указанные значения смещений.
xf
- Операция -------------а--------
<•' Перенес на заданный вектор
С Перенос узла в заданную точку
- Смещение/Координаты—-----------
(X	|о.72	м
dY	|о	м
rfZ	|о	м
OK Отмена | Справка |
Рис. 4.6
Переместим начало общей системы координат в узел 1. Для этого нажимаем
кнопку Перенос начала координат в заданный узел В появившемся диалоговом
окне Перенос начала системы координат оставляем установки по умолчанию. Нажи-
маем ОК. Отмечаем на схеме узел 1 и нажимаем кнопку Подтверждение L—1 инстру-
ментальной панели.
Перенумерация узлов и элементов
Для выполнения перенумерации во вкладке Управление нажимаем кнопку
Упаковка данных На вопрос диалогового окна SCAD Удалять узлы не при-
56
подлежащие элементам? нажимаем Да и получаем необходимую схему стержневой
чэли фермы (рис. 4.7).
Рис. 4.7
Формирование пластинчатой части фермы
Для задания пластинчатых элементов вводим узлы. Для этого раскрываем
зкладку Узлы и Элементы и нажимаем кнопку Узлы L_JU. В раскрывшемся наборе
I
снопок активизируем Ввод узлов I.г5»}. В появившемся диалоговом окне Ввод узлов
последовательно вводим узлы по координатам X, Y, Z, соответственно для левой пла-
стинчатой части (0; 0; -0,09), (-0.7; 0; -0.09), (-0.7; 0; 0.36), (0; 0; 0.535), (0; 0; 0.309) и
0; 0; 0.09) и для правой пластинчатой части (10.56; 0; 0.535), (11.26; 0; 0.36), (11.26; 0;
-0.09), (10.56; 0; -0.09), (10.56; 0; 0.09) и (10.56; 0; 0.309). После задания очередных
~рех координат нажимаем кнопку Добавить. Затем закрываем диалоговое окно.
Теперь необходимо задать пластины. Для этого раскрываем вкладку Схема и
I oral
нажимаем кнопку Генерация треугольной сеткн элементов на плоскости 1^*1. В
Г|й1
раскрывшемся наборе кнопок нажимаем Задание контура L±=J. Теперь обводим «ре-
зиновой нитью» опорные узлы внешнего контура, для левой пластинчатой части это
будут узлы: 11, 12, 13, 14. Промежуточные узлы, лежащие на прямой, можно не вво-
дить, а достаточно лишь указать крайние. Замыкание контура можно выполнить двой-
ным щелчком мыши после ввода последнего узла или же указанием на первыйузел.
и
Теперь нажимаем кнопку Генерация треугольной сетки КЭ на плоскости Lrlr.l и в
открывшемся диалоговом окне Автоматическая триангуляция (рис. 4.7) в разделе
Назначение шага триангуляции в поле Шаг триангуляции вводим значение 0.1.
Далее нажимаем кнопку Жесткости и в диалоговом окне Жесткости пластин в разде-
ле Материал выбираем из ниспадающего списка Бетон тяжелый ВЗО; в разделе Па-
раметры, в пункте Толщина пластин задаем 0.2. Нажимаем ОК.
Теперь нажимаем кнопку ОК диалогового окна Автоматическая триангуля-
ция и далее видим на экране результаты триангуляции. Следующим шагом будет при-
соединение результатов триангуляции к схеме, для этого нажимаем Установка ре-
гйп
зультатов триангуляции на место в схеме I J I В появившемся окне сообщений
SCAD нажимаем кнопку ОК. Для выхода из режима генерации снова нажимаем кноп-
|се|
ку Генерация треугольной сетки КЭ на плоскости LB±L1.
Аналогично формируется правая пластинчатая часть фермы.
57
Жесткости
I 0тмена | Справка |
ОК
РИС. 4.’
Сохранение проекта
Для сохранения проекта раскрываем вкладку Управление н нажимаем кнопку
Сохранить текущий проект I м I
На экране появляется схема, показанная на рис.4.8.
Рис. 4.8
Задание элементов, препятствующих угловым перемещениям
Согласно рекомендациям на создание расчетных схем, для жесткого соединения
пластин со стержнями необходимо введение дополнительных элементов в области
примыкания. Схема такого преобразования показана на рис.4.9.
58
Добавляем дополнительные узлы. Для этого раскрываем вкладку Узлы и Эле-
vieHTbi и нажимаем кнопку Узлы L_2J. В раскрывшемся наборе нажимаем кнопку Вве-
сти узлы и а заданном расстоянии от отмеченных [^*1 На экране появляется диало-
говое окно Ввод узлов. В поле dX вводим значение 0.015, а в поле Количество — зна-
чение 1. Нажимаем кнопку ОК. Применяем инструмент Увеличение изображения
I расположенный на панели Визуализания Отмечаем на схеме узлы 14, 6, 15, 16, 1,
I I
11 и нажимаем кнопку Подтверждение 1_£^1 инструментальной панели. Подобную
операцию проделаем и справа (для узлов 17, 10,22, 21,5, 20), указав в поле dX значе-
ние -0.015.
Корректирование схемы
Удаляем стержни 5, 8, 1, 4. Для этого раскрываем вкладку Узлы и Элементы и
нажимаем кнопку Элементы 1‘fel. В раскрывшемся наборе кнопок нажимаем кнопку
Удаление элементов 1^1 Отмечаем на схеме стержни 5, 8, 1, 4 и нажимаем кнопку
Подтверждение 1.^1 инструментальной панели.
Теперь задаем стержни через узлы:
~ для левой части: НО и 7; 14 и 112; 6 и НО; 15 и 113; 113 и 110; ПО и 112; 16 и
114; 1 и 109; 11 и 111; 109 и 2; 111 и 109; 109 и 114;
- для правой части: 9 и 116; 120 и 116; 116 и 117; 117 и 17; 116 и 10; 120 и 22; 4 и
115; 118 и 115; 115 и 119; 119 и 21; 115 и 5; 118 и 20. Для этого раскрываем вкладку
Узлы и Элементы и нажимаем кнопку Элементы В раскрывшемся наборе кно-
пок нажимаем кнопку Добавление стержней Теперь устанавливаем курсор на
узел 110, нажимаем левую кнопку мыши, курсором “тянем нить” от узла НО к узлу 7 и
снова нажимаем левую кнопку мыши. Затем таким же образом соединяем остальные
вышеперечисленные узлы.
Задание жесткостей элементов
Для задания жесткостей стержней заходим во вкладку Назначение главной па-
нели инструментов. Нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням 1^1. В диа-
логовом окне Жесткости стержневых элементов активизируем переключатель Па-
раметрические сечеиия и в появившейся вкладке Параметрические сечения задаем
параметры. Из ниспадающего списка раздела Материал выбираем Бетон тяжелый
ВЗО, затем выбираем тип поперечного сечения (сплошное прямоугольное), вводим
размеры b (20) и h (22) и нажимаем кнопку Контроль. Диалоговое окно примет вид,
представленный на рис.4.10. Далее нажимаем кнопку ОК.
Теперь устанавливаем жесткости элементам схемы. Для этого курсором отмеча-
ем на схеме все стержневые элементы верхнего пояса и нажимаем кнопку Подтвер-
ждение I .уЛ инструментальной панели. В результате элементам верхнего пояса назна-
чается жесткость первого типа
Далее аналогично всем вертикальным стержням назначаем жесткость второго
типа. Для этого в той же вкладке Назначение нажимаем кнопку Назначение жестко-
59
стей стержням lxnJ. В появившемся на экране диалоговом окне Назначение жестко-
стей стержням активизируем переключатель Параметрические сечения. Из ниспа-
дающего списка раздела Материал выбираем Бетон тяжелый ВЗО, затем - тип попе-
речного сечения (сплошное прямоугольное), вводим размеры b (15) и h (18) и нажима-
ем кнопку Контроль Далее нажимаем кнопки ОК и Подтверждение ^1 инструмен-
тальной панели
Ькесткости стержневым элем<*и:цп^
Аналогично назначаем третий тип жесткости элементам нижнего пояса, задав
размеры сечения: b (20), h (18). Отмечаем элементы нижнего пояса на схеме и нажима-
ем кнопку Подтверждение
инструменталыюй панели.
Назначегте типов конечных элементов
Для генерации конечно-элементной модели раскрываем вкладку Назначения и
нажимаем кнопку Назначение типов конечных элементов
логовом окне Назначение типа элемента (рис. 4.11) выбираем в разделе Стержень
пункт 2 Стержень плоской рамы. Нажимаем ОК.
Теперь выделяем курсором на схеме все стержневые элементы. Завершаем при-
щ]. В появившемся диа-
своение заданного типа конечных элементов нажатием кнопки Подтверждение
инструментальной панели.
60
—  	— —	— г-
Назначение^типа^лемента
	Стержень	1 Стержень плоской Фермы
с	Оболочка	2 Сте, жень плоской амь	!
		3 Стержень балочного ростверка
с	Плита	4 Стержень пространственной фермы 5 Пространственный стержень
с	Балка-стенка	6 Стержень со сдвиговой жесткостью 7 Стержень балочного ростверка
г	Объемный	10 Универсальный стержень
г	! Осесимметричный | Учет геометрической нелинейности	
г	Многослойный	Г Учет сдвигов в пластинах и оболочка:-: ।
Признак системы - 2,4,5
Положение - в плоскости XoZ
Степени свободы - XZ,Uy
Упругое основание
Отмена
Справка
Рис. 4.11
Пластинам тоже необходимо назначить тип конечных элементов. Выбираем 25
Треугольный (до 6 уз.) КЭ балки-стенки, активизируя раздел Балка - стенка диало-
гового окна Назначение типа элемента.
Наложение связей в
норных узлах фермы
Для выполнения этой
операции в разделе Назначение
инструментальной панели
кнопкой Установка связей в
узлах вызываем диалоговое
окно Связи. В режиме Полная
замена активизируем кнопки X,
Z (рис. 4.12) и нажимаем кноп-
ку ОК. Обозначаем курсором
на схеме узел: 12 и нажимаем
кнопку Подтверждение -^1
инструментальной панели, тем
самым обеспечивая шарнирно-
неподвижное закрепление
опорного узла в плоскости XoZ.
Для узла 19 в диалоговом окне
Связи активизируем лишь
кнопку Z. Визуальный контроль
Связи
- Направления связей-----—-]
Установить
| X	Y |	| Z	все
L
-Вид операции---------------------——-
Добавить направления к существующим
& Полная замена
ОК Отмена Справка I
Рис. 4.12
61
правильности постановки опорных связей выполняем нажатием кнопки Связи
панели Фильтры отображения.
Задание загружении фермы
1. Задание сосредоточенной нагрузки на узлы 13 и 18: во вкладке Загружения
кнопкой Узловые нагрузки l.?°-J вызываем одноименное диалоговое окно (рис. 4.13).
Г На группу узлов
Отмена
Направление действия натрут
Направление развития нагрузки
Справка
Рис. 4.13
В подразделе Силы раздела Направление действия нагрузки вводим в пункте
Z значение нагрузки (42). Нажимаем кнопку ОК диалогового окна. Выделив на схеме
узлы 13 и 18, нажимаем кнопку Подтверждение Lr±J инструментальной панели.
Задание сосредоточенной нагрузки на узлы 7, 8 и 9: во вкладке Загружения
кнопкой Узловые нагрузки вызываем одноименное диалоговое окно, где в подразделе
Силы раздела Направление действия нагрузки вводим в пункте Z значение нагрузки
(84). Нажимаем кнопку ОК диалогового окна. Отмечаем на схеме узлы 7, 8, 9 и нажи-
маем кнопку Подтверждение инструментальной панели.
Записываем созданное загружение. Для этого нажимаем кнопку Сохра-
нить/Добавить загружение L2EJ инструментальной панели. В диалоговом окне Со-
хранить загружение вводим имя загружения (Полезная нагрузка), номер загружения
(1) и нажимаем кнопку ОК. На экране монитора в диалоговом окне SCAD появляется
62
зопрос перейти к формированию следующего загружения? В ответ нажимаем кноп-
ку Да.
3.	Загруженне собственным весом осуществляем нажатием кнопки Собствен-
, расположенной во вкладке Загружения.
ный вес
Записываем созданное загруженне. Для этого нажимаем кнопку Сохра-
инструментальной панели. В диалоговом окне Со-
нить/Добавить загруженне
хранить загруженне вводим имя загружения (Собственный вес), номер загружения
2) и нажимаем кнопку ОК. На вопрос диалогового окна SCAD Перейти к формиро-
ванию следующего загружения? отвечаем Нет.
Отображением нагрузок на схеме управляем кнопками панели Фильтры ото-
2
бражения: Узловые нагрузки
Распределенные нагрузки L==J, Сосредоточен-
ные нагрузки
Значения нагрузок
Задание расчетных сочетаний усилий
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Выйти в экран управления проек-
том Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием
ча знак «+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем пункт
Расчетные сочетания усилий и в одноименном окне в колонке Тип таблицы Загру-
жения для полезной нагрузки выбираем из ниспадающего списка тип Временное дли-
тельно действующее. Заканчиваем работу с окном нажатием кнопки ОК.
Статический расчет
После создания расчетной модели сооружения выполняем его статический рас-
чет. Для этого входим в дерево проекта с помощью раздела Управление и кнопки
Выйти в экран управления проектом. Активизируем пункт Линейный раздела
РАСЧЕТ дерева проекта. В диалоговом окне Параметры расчета нажимаем кнопку
ОК.
На вопрос диалогового окна SCAD Проект был модифицирован. Сохранить
изменения? отвечаем Да.
После окончания расчета необходимо ознакомиться с информацией окна Про-
токол выполнения расчета (рис. 4.14). Если расчеты выполнены правильно, в прото-
коле выводится «Задание выполнено». Далее нажимаем кнопку Выход и переходим
з дерево проекта для анализа результатов расчета.
Рис. 4.14
63
Просмотр результатов статического расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в позицию
Графический анализ и активизируем окно постпроцессора. Просматриваем дефор-
мированную схему рамы на фоне недеформированной. Для этого во вкладке Дефор-
мации нажимаем кнопку Совместное отображение исходной и деформированной
схемы ----1, в результате чего на экране получаем изображение, представленное на
рис. 4.15.
Рис. 4.15
Во вкладке Эпюры усилий из списка Выбор вида усилия выбираем М, а из
списка Выбор загружения - L1 Полезная нагрузка. Нажимаем кнопку Эпюры уси-
лий
инструментальной панели и получаем эпюру изгибающих моментов М (рис.
4.16). Для получения значений максимальных усилий в стержнях нажимаем кнопку
Цветовая индикация положительных значений усилий
пч
или кнопку Цветовая
£21 Аналогично можно вывести на
индикация отрицательных значений усилий
экран эпюры продольных и поперечных усилий (N, Q), выбрав их из ниспадающего
списка Выбор вида усилия.
Рис. 4.16
Для получения полей напряжений в пластинах фермы во вкладке Поля напря-
жений из списка Выбор вида напряжения выбираем NX, а из списка Выбор загру-
жения-L1 Полезная нагрузка. Нажимаем кнопку Отображение изополей напряже-
ний____ (рис. 4.17).
64
Эпюры и значения внутренних усилий в стержнях получены относительно соот-
етству тощих местных координатных систем XI Y1 Z1.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
В отчет, создаваемый SCAD, включаем результаты проведенных расчетов. На-
пример, для сохранения расчетной схемы рамы во вкладке Деформации или во вклад-
ге Эпюры усилий (на выбор пользователя) активизируем Отображение расчетной
схемы UHTJ, при этом расчетная схема не будет отображена полностью до тех пор, пока
будут активизированы соответствующие кнопки панели Фильтры отображения:
Номера узлов L
!> Шарниры
Номераэлементов
Узлы
, Номера типов жесткости
Узловые нагрузки
Связи
!, Распределенные нагрузки
Сосредоточенные нагрузки l-~ i и т.д. После наиболее полного отображения на
жране расчетной схемы переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку
охранение образа экрана где в предлагаемом окне Текст комментариев вво-
:им Расчетная схема, а затем в диалоговом окне Сохранение образа экрана - имя
гзйла.
Подобные операции осуществояем для всех необходимых для отчета графиче-
ских данных (эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Выйти в эк-
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавли-

ран управления проектом
аем курсор в пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое ок-
о Вывод результатов
Каждой управляющей кнопке соответствует диалоговое окно для настройки таб-
лиц определенного вида. Все окна, кроме окна настройки таблиц исходных данных,
меют одинаковый набор управляющих элементов и единые правила работы. Рассмот-
рим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными данными.
Ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей отображение всех
злов и элементов схемы.
Далее в левой части окна активизацией соответствующих управляющих кнопок
казывасм отображаемую информацию в каждом пункте. Например, при нажатии па
снопку Исходные данные отмечаем пункты: Жесткости, Величины нагрузок Далее
зажимаем Иллюстрации и добавляем в правое поле окна схему, включаемую в отчет.
Так, например, в раздел Исходные данные включаем созданную ранее расчетную схе-
«у, в раздел Перемещения - исходную и деформированную схему рамы, а в раздел
Усилия и напряжения - эпюры внутренних усилий. Перед началом работы в разделах
Перемещения и Усилия и напряжения отмечаем пункт Вся схема. Завершаем рабо-
tv с окнами нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Данные, необходимые для отчета, экспортируем в MS Word. Для этого нажи-
аем Создать документ MS Word диалогового окна Вывод результатов, при этом
1 з предлагаемых версий редактора - MS Word 7.0 и MS Word 97 - выбираем MS
y\ord 97.
Далее указываем имя файла результатов расчета.
-531
65
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем Выход из SCAD
вопрос Завершить работу? в окне сообщения SCAD отвечаем Да.
Л! На
Пример 6
Исходные данные
Характер внешней нагрузки, схема фермы и основные геометрические размеры
применительно к типовым фермам по серии 1.463-3 по [ 36 ] приведены на рис.4.18.
Рис. 4.18
Геометрическая схема фермы представлена на рис. 4.19:
Задача
Для предложенной схемы нагруженной фермы с помощью системы SCAD необ-
ходимо решить такие задачи:
	сформировать ее расчетную плоскую пластинчато-стержневую конечно-
элементную модель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели.
66
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графиче-
- е) для экспорта в редакторы из пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) и
. лхествить экспорт
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса активизируем на пиктограмме SCAD.
Создание проекта
Создаем новый проект, выбрав тип схемы 2 - Плоская рама (см. главу 2).
Построение плоской стержневой модели конструкции
Формирование стержневой части фермы
Для создания схемы стержневой части фермы переходим во вкладку Схема и
р.-.
вжимаем Генерация прототипа рамы LBfl.l. На экране появляется диалоговое окно
[бор конфигурации рамы, которое показано на рис.4.20.
ОК Отмена I Справка
Рис. 4.20
Оставляем по умолчанию установленный тип рамы. Нажимаем кнопку ОК.
В диалоговом окне Задание параметров регулярной рамы вводим параметры
“го.метрической схемы: в левой части — для пролетов, в правой — для этажей (рис
-21). В разделе Связи выключаем режим Автоматическая установка связей и на-
I маем кнопку ОК.
67

Длины
пролетов
1.71
3
1.71
Количество
пролетов
_
4
1
Высоты этажей	Количество этажей	b	L1L1
0.713	1 0.855	1 0.927	1 0.295	1		
Все размеры
ок j	Отмена	| Справка |
Назначение типа КЗ
Рис. 4.21
В результате получаем прототип стержневой части фермы (рис. 4.22).
	-Ж-		о и 23	48		О 1 -24—	49			OZ 25	50	О	ОО 26	51		^52		00 28
хГ	—41	-СО.		"42	4 ’ т—		43	т-		44	см		45	см	z'46	гч	
					«г—			ID			сл			со			
СО	ге35	Ь-	16	36	т~*	17	37	т—	18	38	т—	19	39	см	204о	см	21
					О						со			см		CD	
СМ	8 29	CD	9	30	•х—	10	31	т—	11	32		12	33	см	1334	см	14
	1	UD	2		сл	3		СО	4			5		см	6	ID см	7
Рис. 4.22
Корректирование полученной схемы
Для корректировки заходим во вкладку Узлы и элементы главной панели инст-
рументов.
Изымаем лишние узлы. Для этого активизируем кнопку Узлы
и нажимаем
Выбираем курсором на расчетной схеме узлы 15, 22, 29, 9, 23,
инструментальной панели. Вместе с
ем
Удаление узлов
30, 10, 17, 31, 11, 18, 25, 12, 19, 33, 13, 27, 34, 21, 28, 35, (они отображаются красным
цветом). Нажимаем кнопку Подтверждение
узлами будут удалены и примыкающие к ним элементы.
Добавим стержни. Для этого раскрываем вкладку Узлы и Элементы и нажима-
ть
Элементы I.TLI. В раскрывшемся наборе кнопок нажимаем Добавление стержней
-. Теперь устанавливаем курсор па узел 8, нажимаем левую кнопку мыши, курсором
“тянем нить” от узла 8 к узлу 16 и снова нажимаем кнопку мыши. Далее таким же об-
разом соединяем узлы: 16 и 24; 24 и 32; 32 и 26; 26 и 20; 20 и 14; 1 и 2; 2 и 3; 3 и 4; 4 и
5; 5 и 6; 6 и 7; 2 и 16; 3 и 24; 4 и 32; 5 и 26; 6 и 20.
68
Удаляем стержни. Для этого раскрываем вкладку Узлы и Элементы и нажима-
ть раскрывшемся наборе кнопок нажимаем Удаление элементов
Элементы
= ? . Теперь выбираем на схеме элементы 1 и 25 и нажимаем кнопку Подтверждение
инструментальной панели. В результате получаем стержневую
фермы (рис.
часть
Переместим начало общей системы координат в узел 1. Для этого заходим во
кладку Узлы и Элементы, нажимаем Узлы и в [ вскрывшемся наборе кнопок нажмем
и в появившемся диалоговом окне
Перенос начала координат в заданный узел I—
Перенос начала системы координат оставляем установки по умолчанию (Перенос
-ачала координат в указанный узел). Нажимаем ОК. Выбираем на схеме узел I и
_жимаем кнопку Подтверждение
инструментальной панели.
Перенумерация узлов и элементов
Для выполнения перенумерации во вкладке Управление нажимаем кнопку
' паковка данных. В диалоговом окне SCAD нажимаем Да и получаем схему стерж-
- евой части фермы (рис. 4.24)
Формирование пластинчатой части фермы
Для ввода узлов в ве шинах пластин заходим во вкладку Узлы и Элементы,
-аж и маем кнопку Узлы I °.±1 и в раскрывшемся наборе кнопок активизируем Ввод
и в появившемся диалоговом окне Ввод узлов последовательно вводим уз-
узлов
вы по координатам X, У, Z, соответственно для левой пластинчатой части, (0; 0; 0.77),
69
(0; 0; -0.11), (-1.26; 0; -0.11), (-1.26; 0; 0.77), (0; 0; 0.61), (0; 0; 0.11) и для правой пла-
стинчатой части (15.42; 0; 0.77), (16.68; 0; 0.77), (16.68; 0; -0.11), (15.42; 0; -0.11),
(15.42; 0; 0.61), (15.42; 0; 0.11). При вводе узлов после задания координат необходимо
каждый раз нажимать кнопку Добавить диалогового окна Ввод узлов. Теперь необ-
ходимо задать пластины. Для этого раскрываем вкладку Схема и активизируем Гене-
рация треугольной сетки элементов на плоскости
2J. В раскрывшемся наборе
. Теперь обводим «резиновой нитью»
кнопок нажимаем кнопку Задание контура
опорные узлы внешнего контура, так, для левой пластинчатой части это будут узлы: 16,
17, 18, 15. При этом можно задавать лишь крайние узлы, не указывая лежащие на од-
ной прямой промежуточные узлы. Замыкание контура выполняем двойным щелчком
мыши после ввода последнего узла или же указанием на первый узел. Теперь нажима-
и в открывшемся
ем кнопку Генерация треугольной сетки КЭ на плоскости
диалоговом окне Автоматическая триангуляция (рис. 4.25) в разделе Назначение
шага триангуляции в поле Шаг триангуляции вводим значение 0.1. Далее нажимаем
Жесткости и в диалоговом окне Жесткости пластин задаем: в разделе Материал - из
ниспадающего списка Бетон тяжелый ВЗО; в разделе Параметры, в пункте Толщина
пластин - 0.24. Нажимаем ОК.
Рис. 4.25
Далее нажимаем кнопку ОК диалогового окна Автоматическая триангуляция
и на экране видим результаты триангуляции. Следующим шагом присоединяем резуль-
таты триангуляции к схеме, для этого нажимаем кнопку Установка результатов три-
. В появившемся окне сообщений SCAD нажимаем
ангуляции на место в схеме
кнопку ОК. Для выхода из режима генерации снова нажимаем Генерация треуголь-
ной сетки КЭ на плоскости
Аналогично формируется правая пластинчатая часть фермы.
70
Сохранение проекта
Для сохранения проекта раскрываем вкладку Управление и нажимаем Сохра-
нить текущий проект 1___1.
Получаем схему, показанную на рис.4.26.
Задание элементов препятствующих угловым перемещениям
Согласно рекомендациям на создание расчетных схем, для жесткого соединения
пластин со стержнями необходим разнос области примыкания на несколько узлов.
Схема такого разноса показана на рисунке 4.9.
Для выполнения разноса добавляем дополнительные узлы. Раскрываем вкладку
Узлы и Элементы и нажимаем кнопку Узлы 1.12.1 В раскрывшемся наборе нажимаем
Ввести узлы на заданном расстоянии от отмеченных
диалоговое окно Ввод узлов. В поле dX вводим значение 0.015, а в поле Количество -
. На экране появляется
значение 1. Нажимаем ОК. Применяем инструмент Увеличение изображения 1_2J,
расположенный на панели Визуализация. Отмечаем на схеме узлы 15, 8, 19, 20, 1, 16 и
инструментальной панели. Подобную операцию осу-
ажимаем Подтверждение
ществляем и с правой стороны (для узлов 299, 298, 301, 302, 297, 300), указывая в
поле dX значение -0.015.
Корректирование схемы
Удаляем стержни 1, 6, 7 12. Для этого раскрываем вкладку Узлы и Элементы и
222J. В раскрывшемся наборе кнопок нажимаем Удале-
нажимаем кнопку Элементы
2^.. Отмечаем на схеме стержни 1, 6, 7, 12 и нажимаем Подтвержде-
ние элементов
ние
инструментальной панели.
Теперь задаем стержни через узлы:
-для левой части: 15 и 293; 8 и 292; 19 и 295; 295 и 292; 292 и 293; 292 и 10; 20 и
296; 1 и 291; 16 и 294; 294 и 291; 291 и 296; 291 и 2;
-для правой части: 11 и 298; 301 и 298; 298 и 299; 299 и 21; 298 и 9; 301 и 25; 6 и
297; 300 и 297; 297 и 302; 302 и 26; 297 и 7; 300 и 24.
Раскрываем вкладку Узлы и Элементы и нажимаем Элементы
крывшемся наборе кнопок нажимаем Добавление стержней
сор на узел 15, нажимаем левую кнопку мыши, курсором “тянем нить” к узлу 293 и
снова нажимаем левую кнопку мыши. Затем таким же образом соединяем остальные
вышеперечисленные узлы.
►J. В рас-
Устанавливаем кур-
71
Назначение жесткостей элементов
Для назначения жесткостей стержням заходим во вкладку Назначение главной
панели инструментов. Нажимаем Назначение жесткостей стержням .И* - В диалого-
вом окне Жесткости стержневых элементов активизируем переключатель Парамет-
рические сечения и в появившейся вкладке Параметрические сечения задаем пара-
метры. В ниспадающем списке раздела Материал выбираем Бетон тяжелый ВЗО. Вы-
бираем тип поперечного сечения (сплошное прямоугольное), вводим размеры b (24) и h
(20) и нажимаем кнопку Контроль. Диалоговое окно принимает вид, представленный
на рис.4.27. Далее нажимаем ОК.
Приступаем к назначению жесткостей элементам схемы. Для этого курсором
отмечаем на схеме все стержневые элементы верхнего пояса и все вертикальные эле-
менты и нажимаем кнопку Подтверждение I A..I инструментальной панели. В резуль-
тате элементам верхнего пояса и вертикальным стержням назначается жесткость пер-
вого типа.
Для назначения второго типа жесткости элементам нижнего пояса задаем разме-
ры сечения: b (24), h (22). Отмечаем элементы на схеме и нажимаем кнопку Подтвер-
ждение L~?J инструментальной панели.
72
Назначение типов конечных элементов
С целью задания типов конечных элементов для генерации конечно-элементной
одели раскрываем вкладку Назначения и нажимаем кнопку Назначение типов ко-
I I
-ечных элементов 1В появившемся диалоговом окне Назначение тина элемента
(рис. 4.28) выбираем в разделе Стержень пункт 2 Стержень плоской рамы. Нажима-
ем ОК.
Назначение типа элемент»
<• Стержень
С Оболочка
С Плита
С Балка-стенка
С Объемный
11 Стержень плоской Фермы
2 Стержень плоской рамы
3	Стержень балочного ростверка
4	Стержень пространственной Фермы
5	Пространственный стержень
6	Стержень со сдвиговой жесткостью
7	Стержень балочного ростверка
10 Универсальный стержень
ОК
Отмена
симметричный Г“ учет геометрической нелинейности
С Многослойный
Г” Учет сдвигов в пластинах и обо сечках
Признак системы - 2,4,5
Положение - в плоскостиXcZ
Степени свободы -XZ.Uy
Упругое основание
Справка
Рис. 4.28
Далее выделяем курсором на схеме все стержневые элементы. Завершаем при-
оение заданного типа конечных элементов нажатием кнопки Подтверждение
.струментальной панели.
Пластинам тоже необходимо определить тип конечных элементов. Назначаем
25 Треугольный (до 6 уз.) КЭ балки-стенки, активизируя раздел Балка - стенка диа-
логового окна Назначение типа элемента.
Наложение связей в опорных узлах фермы
В разделе Назначение инструментальной панели кнопкой Установка связей в
узлах вызываем диалоговое окно Связи. В режиме Полная замена активизируем
пюпки X, Z (рис. 4.12) и нажимаем ОК.
Обозначаем курсором на схеме узел 17 и нажимаем кнопку Подтверждение
• -струментальной панели, тем самым обеспечиваем шарнирно-неподвижное закрепле-
ние опорного узла в плоскости XoZ. Для узла 23 в диалоговом окне Связи активизиру-
ем лишь кнопку Z. Визуальный контроль правильности постановки опорных связей
- дполняем нажатием кнопки Связи
2.
на панели Фильтры отображения.
&
- - 531
73
Связи
Установить
все
Отключить
все
Вид операции -
С Добавить направления к существующим
<• Полная замена
ОК Отмена I Справка
Рис. 4.29
Задание загружений фермы
1. Задание сосредоточенной нагрузки на узлы 18 и 22: во вкладке Загружения
кнопкой Узловые нагрузки LZ .. вызываем одноименное диалоговое окно (рис. 4.30).
| Узловые нагрузки
Направление действия нагрузки
Справка
ОК Отмена
Рис. 4.30
74
В подразделе Силы раздела Направление действия нагрузки вводим в пункте
Z значение нагрузки (42). Нажимаем кнопку ОК диалогового окна. Выделив па схеме
•злы 18 и 22, нажимаем кнопку Подтверждение
Задание сосредоточенной нагрузки на узлы 10, 11, 12, 13 и 14: во вкладке За-
инструмепгалыюй панели.
гружения кнопкой Узловые нагрузки вызываем одноименное диалоговое окно, где в
- дразделе Силы раздела Направление действия нагрузки вводим в пункте Z значе-
в»е нагрузки (84). Нажимаем кнопку ОК диалогового окна. Отмечаем на схеме узлы
10. 11, 12, 13, 14 и нажимаем кнопку Подтверждение
Записываем созданное загружение. Для этого нажимаем кнопку Сохра-
инструментальной панели.
инструментальной панели. В диалоговом окис Со-
•«ить/Добавить загружение
анить загружение вводим имя загружения (Полезная нагрузка), номер загружения
11) и нажимаем кнопку ОК В диалоговом окне SCAD появляется вопрос Перейти к
: армированию следующего загружения? В ответ нажимаем Да.
3. Загружение собственным весом осуществляем нажатием кнопки Собствен-
- ый вес
J, расположенной во вкладке Загружения.
Записываем созданное___загружение. Для этого нажимаем кнопку Сохра-
инструментальной панели. В диалоговом окне Со-
-ть/Д оба вить загружение
хранить загружение вводим имя загружения (Собственный вес), номер загружения
2’ и нажимаем кнопку ОК. На экране появляется вопрос в диалоговом окне SCAD
1ерейти к формированию следующего загружения? Отвечаем Нет.
Отображением нагрузок на схеме управляем кнопками панели Фильтры ото-
ажения: Узловые нагрузки
, Распределенные нагрузки
Сосредоточен-
ые нагрузки
21
Значения нагрузок .~_
Задание расчетных сочетаний усилий
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Выйти в экран управления проек-
Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием
7 М
-г знак «+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем пункт
- зечетные сочетания усилий и в одноименном окне в колонке Тип таблицы Загру-
-ения для полезной нагрузки выбираем из ниспадающего списка тип Временное дли-
-зьно действующее. Заканчиваем работу с окном нажатием кнопки ОК.
Статический расчет
После создания расчетной модели сооружения выполняем его статический расчет,
тя этого входим в дерево проекта при помощи раздела Управление и кнопки Выити в
кран управления проектом. Активизируем пункт Линейный раздела РАСЧЕТ дерева
проекта. В диалоговом окне Параметры расчета нажимаем кнопку ОК.
После выполнения всех расчетов просматриваем информацию в окне Прото-
>л выполнения расчета (рис. 4.31). Если в протоколе подтверждается правильность
полнения расчета (Задание выполнено) и нет замечаний (Геометрически изме-
яемая система), то нажатием кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа
результатов расчета.
75
'протокол ВЫПСЙИКНИЯ
14:38:55
! 14:38:55
Выбор расчетных сочетаний усилий в основной схеме.
ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНЕНО
Затраченное время : 0.05 мин.
Рис. 4.31
_п1В!а1
Просмотр результатов статического расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в позицию
Графический анализ и активизируем окно постпроцессора. Просмотрим деформиро-
ванную схему рамы на фоне недеформированиой. Для этого во вкладке Деформации
нажимаем кнопку Совместное отображение исходной и деформированной схемы
7г?
___I, в результате на экране получаем изображение, представленное на рис. 4.32.
Рис. 4.32
Во вкладке Эпюры усилий из списка Выбор вида усилия выбираем М, из спи-
ска Выбор загружения - L1 Полезная нагрузка. Нажимаем кнопку Эпюры усилий
---инструментальной панели и получаем эпюру изгибающих моментов М (рис. 4.33).
Для получения значений максимальных усилий в стержнях нажимаем кнопку Цвето-
вая индикация положительных значении_усилий
кация отрицательных значений усилий
•ьн
FR
или кнопку Цветовая инди-
—N
_Еш. Аналогично можно вывести на экран
эпюры остальных внутренних усилий (N, Q), выбрав их из ниспадающего списка Вы-
бор вида усилия.
Во вкладке Поля напряжений из списка Выбор вида напряжения выбираем
NX, из списка Выбор загружения - L1 Полезная нагрузка. Нажимаем кнопку Ото-
бражение изополей напряжений инструментальной панели и получаем картину
напряжений NX в пластинах фермы (рис. 4.34).
76
Рис. 4.34
Эпюры и значения внутренних усилий в стержнях получены относительно соот-
ветствующих местных координатных систем XI Y1 Z1.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Для сохранения расчетной схемы рамы необходимо во вкладке Деформации
йли во вкладке Эпюры усилий (на выбор пользователя) активизировать кнопку Ото-
, при этом расчетная схема не будет отображена пол-
Сражение расчетной схемы
остью до тех пор, пока не будут активизированы соответствующие кнопки панели
Фильтры отображения: Номера узлов
Номера элементов
. I, Номера типов
кесткости
.5J, Связи
Шарниры
1, Узлы L1
Узловые нагрузки
Сосредоточенные нагрузки Lr±J и т.д. После наи-

где в предлагаемом ок-
Распределенные нагрузки
более полного отображения на экране расчетной схемы переходим во вкладку Управ-
ление и нажимаем на кнопку Сохранение образа экрана
-е Текст комментариев вводим Расчетная схема, а затем в диалоговом окне Сохра-
нение образа экрана - имя файла (любое легко узнаваемое пользователем).
Подобные операции необходимо проделать для всех необходимых графических
данных (эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем кнопку Выйти в экран
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем
управления проектом
курсор в пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое окно
Вывод результатов.
Каждой управляющей кнопке соответствует диалоговое окно для настройки таб-
лиц определенного вида. Все окна, кроме окна настройки таблиц исходных данных,
имеют одинаковый набор управляющих элементов и единые правила работы. Рассмот-
рим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными данными.
Ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей отображение всех
узлов и элементов схемы.
Далее в левой части окна активизацией соответствующих управляющих кнопок
• называем отображаемую информацию. Например, при нажатии на кнопку Исходные
данные необходимо отметить пункты: Жесткости, Величины нагрузок. Далее нажи-
маем Иллюстрации и добавляем в правое поле окна требуемую схему, просматривая
по мере необходимости добавляемые схемы. Так, например, в раздел Исходные дан-
ные мы включаем созданную ранее расчетную схему, в раздел Перемещения - исход-
на ю и деформированную схемы рамы, а в раздел Усилия и напряжения - эпюры
внутренних усилий. Перед началом работы в разделах Перемещения и Усилия и на-
пряжения отмечаем пункт Вся схема. Завершаем работу с окнами нажатием ОК.
77
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Данные отчета экспортируем в MS Word, нажимая Создать документ MS Word
диалогового окна Вывод результатов. При этом выбираем MS Word 97 из предла-
гаемых версий редактора ( MS Word 7.0 и MS Word 97). Далее указываем имя файла
результатов (который пользователь обычно называет на свое усмотрение).
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем Выход из SCAD - На
вопрос окна сообщения SCAD Завершить работу? Нажимаем Да.
4.2.	Балка двускатная решетчатая
Пример 7
Исходные данные
Характер внешней нагрузки, схема балки и основные геометрические размеры
применительно к типовым балкам по серии 1.462-3 по [ 36 ] приведены па рие.4.35.
Задача
Для указанной схемы нагруженной балки с помощью системы SCAD необходи-
мо решить такие задачи:
	сформировать ее расчетную объемную конечно-элементную модель;
	определить напряженно-деформированное состояние модели от заданной на-
грузки;
	визуализировать па экране монитора компьютера компоненты вычисленного
напряженно-деформированное состояние модели;
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графиче-
ские) для экспорта в редакторы из пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) и
осуществить экспорт.
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса активизируем на пиктограмме SCAD.
78
Формирование расчетной схемы
Импорт геометрии расчетной схемы из программы AutoCAD
Подготовим чертеж балки в программе AutoCAD (Autodesk, Inc ™), используя
тафические примитивы 3DFACE, SOLID, TRACE, LINE, POLYLINE, LWPOLYLINE,
E-LIPSE, CIRCLE, ARC. На чертеже не должно быть никаких размеров или других
,-«эозначений. Файл сохраняем в форматах DWG или DXF в директории с проектами
SCAD. Обычно она располагается C:\SDATA.
Далее, находясь в окне комплекса SCAD, активизируем пункт Проект главного
ценю программы. Выбираем пункты Импорт—>DWG, DXF. На экране появляется диа-
•эговое окно Импорт DXF файла. Находясь в директории SDATA, выбираем сохранен-
-ый ранее файл и его формат из ниспадающего списка Тип файлов. Затем нажимаем в
алоговом окне кнопку Открыть. В окне Единицы измерений выбираем размерности,
. торыми будем пользоваться (м, см, кН), а затем добавляем еще одну значащую цифру
 число, обозначающее точность линейных размеров. Для этого нажимаем кнопку [>]
- лив пункта Линейные размеры. Нажимаем кнопку ОК. На экране появляется диало-
вое окно Единицы измерения в файлах AutoCAD. Выбираем единицы, в которых
выполнен чертеж из ниспадающего списка и нажимаем кнопку ОК. На экране появляется
дерево проекта, в котором активизируем пункт Расчетная схема.
Корректирование полученной схемы
Во вкладке Схема активизируем Геометрические преобразования
а в нем
- пункт Ux раздела Поворот вокруг заданной оси и вводим значение угла поворота 90
Диалоговое окно принимает вид, представленный на рис.4.36.
Теперь нажимаем кнопку ОК диалогового окна.
В графическом поле окна программы появляется схема (рис. 4.37).
Формирование пластинчатой модели балки
Во вкладке Схема нажимаем кнопку Генерация треугольной сетки элемен-
тов на плоскости , а в раскрывающейся панели инструментов режима генерации -
ел]
Задание контура Lfz±J. Теперь обводим «резиновой нитью» опорные узлы контуров,
так, для внешнего контура это будут узлы 5, 1,2, 3, 4, а для внутренних - [6, 7, 8, 9,
10, 11, 12, 13]; [14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21] и т.д. Замыкание контура выполняем двой-
ным щелчком мыши после ввода последнего узла или же указанием на первый узел,
с
Теперь нажимаем кнопку Генерация треугольной сетки КЭ на плоскости 1^.1 и в
открывшемся диалоговом окне Автоматическая триангуляция в разделе Назначение
шага триангуляции вводим в поле Шаг триангуляции значение 0.1, Диалоговое ок-
но принимает вид, представленный на рис.4.38.
Рис. 4.38
Нажимаем кнопку ОК диалогового окна.
Для присоединение результатов триангуляции к схеме нажимаем Установка ре-
. В появившемся сообщении SCAD
зультатов триангуляции на место в схеме
Установка выполнена нажимаем ОК. Для выхода из режима генерации снова нажи-
маем кнопку Генерация треугольной сетки КЭ на плоскости
Корректирование схемы
Вначале удаляем стержневые элементы, которые служили нам контуром. Захо-
дим во вкладку Узлы и Элементы и нажимаем Элементы
На панели Фильтры отображения
боре кнопок нажимаем Удаление элементов
11. В раскрывшемся на-
оставляем нажатой только Стержни
поле окна программы будут отображены только стержневые элементы. Нажимаем пра-
вую кнопку мыши, расположив курсор в графическом поле окна программы. Появля-
, а остальные - деактивируем. В графическом
80
ется контекстное окно Выбор узлов и элементов. Теперь нажимаем Инвертировать
выбор элементов. Все элементы окрашиваются в красный цвет. Затем нажимаем
кнопку ОК в окне, а в завершение - Подтверждение __L инструментальной панели.
Упаковка данных
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Упаковка данных П21. На вопрос в
окне сообщения SCAD Удалять узлы не принадлежащие элементам отвечаем Да.
Формирование объемной модели балки
Расположив курсор в графическом поле окна программы, выделяем элементы,
нажимая правую кнопку мыши. В контекстном окне Выбор узлов и элементов нажи-
маем Инвертировать выбор элементов. Все элементы окрашиваются в красный цвет.
Заходим во вкладку Схема и нажимаем Копирование схемы
В появившемся
диалоговом окне Копирование схемы в пункте Копировать в направлении активи-
зируем кнопку У. В ячейки Шаг и Количество вводим соответственно 0.1 и 2. Нажи-
маем ОК диалогового окна. В окне сообщения SCAD появляется вопрос Сохранить
результаты копирования? В ответ нажимаем Да.
Назначение жесткостей элементам
Заходим во вкладку Назначение главной панели инструментов и нажимаем На-
значение жесткостей объемным элементам В ниспадающем списке раздела
Материал диалогового окна Жесткости объемных элементов выбираем Бетон тяже-
лый ВЗО (рис. 4.39). Нажимаем кнопку ОК. Для выделения элементов щелкаем пра-
вую кнопку мыши, расположив курсор в графическом поле окна программы. В появ-
ляющемся контекстном окне Выбор узлов и элементов выбираем Инвертировать
выбор элементов. Все элементы окрашиваются в красный цвет. Затем нажимаем
кнопку ОК. Для присвоения назначенного типа жесткости активизируем Подтвержде-
ние L2J инструментальной панели.
I OK J Отмена | Справка |
______________________________________J
Рис. 4.39
81
Наложение связей в опорных узлах балки
В разделе Назначение инструмен-
тальной панели с помощью кнопки Уста-
вызываем диа-
новка связей в узлах
лотовое окно Связи. В режиме Полная
замена активизируем кнопки X, Z (рис.
4.40) и нажимаем ОК. Обозначаем курсо-
ром на схеме узлы: 5, 2084, 4163 и нажи-
инст-
маем кнопку Подтверждение
рументальной панели, тем самым обеспе-
чиваем шарнирно-неподвижное закрепле-
ние опорных узлов в плоскости XoZ.
Аналогично назначаем связи в узлах 4,
2083, 4162, установив направление Z.
Визуальный контроль правильности
постановки опорных связей выполняем
Cl HJH
Рис. 4.40
нажатием кнопки Связи
Фильтры отображения.
на панели
Задание загружений балки
1. Задание загружения собственным весом. Для этого переходим во вкладку За-
гружения и нажимаем кнопку Собственный вес L 1
Записываем созданное загруженне в проект, нажимая Сохранить/Добавить за-
-ELL В диалоговом окне Сохранить загруженне вводим имя загружения
гружение
Собственный вес, номер загружения 1 и нажимаем ОК. В диалоговом окне SCAD Пе-
рейти к формированию следующего загружения нажимаем Да.
2. Задание загружения сосредоточенной нагрузкой. Нажимаем Узловые на-
грузки L2.
27.4. Выбираем на схеме узлы 1, 2080, 4159, 3, 2082, 4161 и нажимаем кнопку Под-
и в диалоговом окне (рис. 4.41) вводим в пункт Z раздела Силы значение
тверждение
инструментальной панели.
Теперь, повторно нажав Узловые нагрузки
вводим в диалоговом окне Уз-
ловые нагрузки в пункт Z раздела Силы значение 54.8. Выбираем на схеме узлы 107,
2186, 4265, 137, 2216, 4295, 2, 2081, 4160, 196, 2275, 4354, 226, 2305, 4384 и нажимаем
инструментальной панели. Все узлы расположены по
кнопку Подтверждение
центру стоек на расстоянии 3 метров друг от друга.
Записываем созданное загруженне в проект, активизируя Сохранить/Добавить
загруженне инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загруженне
вводим имя загружения Полезная нагрузка, номер загружения 2 и нажимаем ОК. От-
вечаем Нет на вопрос Перейти к формированию следующего загружения окна со-
общения SCAD.
82
Узловые нагрузки
Рис. 4.41
Визуальный контроль нагрузок выполняем при помощи кнопок панели Фильт-
)
ры отображения - Узловые нагрузки Распределенные нагрузки
Значе-
ния нагрузок
ния требуемый вид загружения.
, предварительно выбрав из ниспадающего списка Выбор загруже-
Задание расчетных сочетаний усилии
Ife”
Во вкладке Управление нажимаем Выйти в экран управления проектом I.iTj.
Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием на знак
«+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем Расчетные со-
четания усилий и в колонке Тип таблицы Загружения для полезной нагрузки выби-
раем из ниспадающего списка тип Временное длительно действующее. Заканчиваем
работу с окном нажатием кнопки ОК.
Сохранение проекта
Переходим во вкладку Управление и нажимаем Сохранить текущий проект
Статический расчет
Для выполнения статического расчета входим в дерево проекта при помощи
раздела Управление и кнопки Выйти в экран управления проектом
Активизи-
83
руем пункт Линейный раздела РАСЧЕТ дерева проекта. В диалоговом окне Пара-
метры расчета нажимаем кнопку ОК.
После окончания расчета просматриваем информацию окна Протокол выпол-
нения расчета (рис. 4.42). Если расчеты выполнены правильно (Задание выполнено)
и нет замечаний (Геометрически изменяемая система), то нажатием кнопки Выход
переходим в дерево проекта для анализа результатов.
Рис. 4.42
Просмотр результатов статического расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в позицию
Графический анализ и активизируем окно постпроцессора. Просматриваем дефор-
мированную схему балки. Раскроем вкладку Деформации и нажимаем кнопку Ото-
17
бражение деформированной схемы L__J, в результате чего на экране получаем соот-
ветствующее изображение (рис. 4.43).
Рис. 4.43
Для получения изображения полей напряжений вида NX от полезной нагрузки
во вкладке Поля напряжений из списка Выбор вида усилия выбираем NX и нажима-
ем Отображение изополей напряжений с постоянным шагом предварительно
выбрав в ниспадающем списке Выбор загружения - Полезная нагрузка. В результате
на экране появляется следующее изображение (рис. 4.44).
Рис. 4.44
Выбирая NZ из списка Выбор вида усилия, получаем изображение изополей
напряжений вида NZ (рис. 4.45).
Рис. 4.45
84
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Для сохранения расчетной схемы балки во вкладке Деформации или во вкладк
Поля напряжений (на выбор пользователя) активизируем Отображение расчетно
схемы
Фильтры отображения активизируем кнопки для отображения необходимой инфор
-л 1	|'Э>
. Из списка Выбор загружения выбираем требуемое загружение. На панел
мации, например, Связи
, Узловые нагрузки
Распределенные нагрузк^
. Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем Сохранение образа экра
на
затем в диалоговом окне Сохранение образа экрана - имя файла (любое легко узна
ваемое пользователем, отличающееся от уже имеющихся имен файлов, содержащихся
в директории).
Подобные операции осуществляем для всех необходимых графических данные
(полей напряжений, исходной и деформированной схем).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем Выйти в экран управ
где в предлагаемом окне Текст комментариев вводим Расчетная схема, ;
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор
Проект Опции Помощь
Г" Вся схема
Список элементов
Список узлов
’Вывод результатов
ления проектом
в пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое окно Вывод ре
зультатов (рис. 4.45).
t5
СбОбС’ДН^в Д ь:
Иперционныс нагрузки
Отметить все
Усилия и напряжения (ком?‘и
РСУ
Периоды колебаний
РаСПрСДСЛСНиС 5ЭС0С МОСС
ментов ’га-гинадии)
Глзвныг- иэга-в напря Ания
Гласные и st clic напзяят.чия!: мбинапии]
Протокол выполнения расчета
Пояснительная записка
Н -ГрЧЭКИ СТ ФРЕ.Ч4С-1ЯЗ СЧЭг-м
Накрутки от Фрагмент а с-.-гмы I’ омбинации!
Информация о проекте
Г~ Т итульный лист
Г* Титульные листы разделов
Формы потери угтырисости
Ф-jpMi .1 ПОТЕРИ УСТОЙЧИВ ХТИ 1).ймбчгИЦНИ|
Козффицис-нты запаса ус гойчиьости
Коэффициенты запаса устойчнгост, (комб
Свободные длины элементов
Создать документ MS Word |	Создать таблицы М S Е xcel
Рис. 4.45
Выход |

85
Ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей отображение всех
узлов и элементов схемы.
Далее в левой части окна активизацией соответствующих управляющих кнопок
указываем отображаемые в отчете данные. Например, при нажатии на кнопку Исход-
ные данные отмечаем пункты: Жесткости, Величины нагрузок Далее нажимаем
Иллюстрации и добавляем в правое поле окна сохраненную расчетную схему, исполь-
зуя, если необходимо, возможность просмотра добавляемых схем. Так, например, в
раздел Исходные данные мы включаем созданную ранее расчетную схему, в раздел
Перемещения - исходную и деформированную схемы рамы, а в раздел Усилия и на-
пряжения - поля напряжений. Завершаем работу с окнами нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Экспортируем данные отчета в MS Word. Для этого в диалоговом окне Вывод
результатов нажимаем Создать документ MS Word, при этом выбираем MS Word
97 из предлагаемых версий редактора MS Word 7.0 и MS Word 97. Следующее дей-
ствие - указание имени файла результатов, которое назначаем на свое усмотрение.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем на кнопку Выход из
SCAD . На вопрос в окне сообщения SCAD Завершить работу? отвечаем Да.
86
Глава 5. Решение задач курса металлических конструкций
5.1.	Балка сварная двутавровая
Пример 8
Исходные данные
Геометрическая схема балки представлена на рис. 5.1.
Рис. 5.1
	балка шарнирно закреплена на опорах, расположенных по концам нижнего
пояса;
	соединение стенки с полками - электродуговой сваркой;
	балка загружена сосредоточенными силами, приложенными в узлах верхнего
пояса;
	элементы балки выполнены из одного материала (сталь обыкновенная);
	поперечное сечение балки двутавровое с изменением стенки по высоте;
Задача
Для предложенной схемы нагруженной балки с помощью системы SCAD необ-
ходимо решить такие задачи:
	сформировать ее расчетную пластинчатую конечно-элементную модель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели;
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графиче-
ские) для экспорта в редакторы из пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) и
осуществить экспорт.
87
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса щелкнем на пиктограмме SCAD.
Создание проекта
Создаем новый проект (см. главу 2), выбрав тип схемы 5 - Система общего вида.
Формирование расчетной схемы конструкции
Заметно упростить формирование расчетной схемы балки можно, задавая узлы
боковой поверхности конструкции и применяя инструмент копирования схемы. Во
вкладке Узлы и Элементы нажимаем Узлы 1°. * и в раскрывшемся наборе кнопок -
Ввод узлов . В появившемся диалоговом окне Ввод узлов последовательно вво-
дим узлы по координатам X, Y, Z ((0; 0; 0.4), (0; 1.9; 0.4), (0; 2.7; 0), (0; 9.3; 0), (0;
10.1; 0.4), (0; 12; 0.4), (0; 12; 1.2), (0; 0; 1.2)). После задания очередных трех координат
необходимо каждый раз нажимать кнопку Добавить диалогового окна Ввод узлов.
После ввода всех улов закрываем вышеуказанное диалоговое окно.
Теперь скопируем введенные узлы Для этого заходим во вкладку Схема и па-
жимаем кнопку Копирование схемы L
говое окно. В колонку Шаг таблицы вводим 0.2, а в колонку Количество - 2. Осталь-
На экране появляется одноименное диало-
ные установки оставляем по умолчанию. Диалоговое окно будет иметь вид, показан-
ный на рис.5.2. Завершаем работу с окном нажатием кнопки ОК. В ответ на вопрос в
диалоговом окне SCAD Сохранить результаты копирования? нажимаем ОК.
Рис. 5.2
88
Следующий шаг - задание пластин. Для этого во вкладке Узлы и Элементы ак-
тивизируем Элементы
7	'ЬД
2J и нажимаем Добавление пластины игЕД. Отмечаем курсо-
инструмен-
ром на схеме узлы 6, 7, 23, 22 и нажимаем кнопку Подтверждение
тальной панели. На экране появляется пластина, заданная через четыре узла. Осталь-
ные пластины задаем аналогично через узлы: [5, 6, 22, 21]; [4, 5, 21, 20]; [3, 4, 20, 19];
[2, 3, 19, 18];[1, 2, 18, 17]; [1, 8, 24, 17]; [8, 7, 23, 241. После выделения каждых очеред-
ных четырех узлов нажимаем Подтверждение
инструментальной панели.
Назначение жесткостей элементам
Во вкладку Назначение главной панели инструментов нажимаем Назначение
жесткостей пластинам В разделе Материал появившегося диалогового окна
Жесткости пластин выбираем из ниспадающего списка Сталь обыкновенная и в
разделе Параметры задаем параметр Толщина пластин (0.024). Остальные установки
оставляем по умолчанию. Диалоговое окно принимает вид, представленный на рис.5.3.
Нажимаем кнопку ОК. Выделяем курсором на схеме элементы 1 и 7 и активизируем
Гх1
Подтверждение L.„„.J инструментальной панели.
Изотропия
I* Изотропия
Г" Ортотропия
С Анизотропия
г П араметры----------------—-------------
Модуль упругости	|2 0601е+08	кН/м2
Коэффициент Пуассона
Т олщина пластин	]о.024	м
Тип жесткости-;
п—3	!
Имя типа жесткости
Г"	I
Коэффициенты постели
кН/мЗ
кН/м
Коэффициенты
упругого
основания
Плоско напряженное
состояние
Плоская деформация
Заменить и выйти
Коэффициенты
деформируемости
основания
Заменить и продолжить
Отмена j Справка |
С
Рис. 5.3
Аналогично назначаем второй тип жесткости пластинам 2, 3, 4, 5, 6, 8. Снова
появившемся диалого-
нажимаем кнопку Назначение жесткостей пластинам
вом окне Жесткости пластин в разделе Материал из ниспадающего списка выбираем
5 - 531
89
Сталь обыкновенная и в разделе Параметры задаем параметр Толщина пластин
(0.02). Остальные установки оставляем по умолчанию. Нажимаем кнопку ОК. Выделя-
ем курсором на схеме элементы 2, 3, 4, 5, 6, 8 и нажимаем Подтверждение L2L1 инст-
рументальной панели.
Дробление пластин
Во вкладке Узлы и Элементы инструментальной панели активизируем кнопку
1 и нажимаем кнопку Дробление 4-х узловых пластин На экране
Элементы
появляется диалоговое окно Дробление пластин. Задаем Количество дроблений по
оси XI (4) и ... по оси Y1 (120). Нажимаем ОК диалогового окна. Выделяем курсором
на схеме элемент 8 и активизируем Подтверждение
инструментальной панели.
Аналогично дробим остальные пластины, задавая в каждом случае необходимое
в диалоговом
количество дроблений кнопкой Дробление 4-х узловых пластин
окне Количество дроблений по оси XI (4) и ... по оси Y1 (8). Нажимаем кнопку ОК
диалогового окна. Выделяем курсором на схеме элементы 1 и 7, а затем активизируем
Подтверждение
инструментальной панели.
Пластины 2 и 6 дробим, задав Количество дроблений по оси XI (4) и ... по оси
Y1 (19). Пластины 3 и 5 дробим, задав Количество дроблений по оси XI (4) и ... по
оси Y1 (8). Пластину 4 дробим, задав Количество дроблений по оси XI (4) и ... по
оси Y1 (66). Необходимо каждый раз, выделяя пластину, нажимать Подтверждение
инструментальной панели.
Для задания стенки балки применяем инструмент Генерация треугольной сет-
ки элементов на плоскости
I, располагающейся во вкладке Схема. В раскрывшем-
. Далее задаем контур триангуляции.
ся наборе кнопок нажимаем Задание контура
Наводим курсор на узел 9, нажимаем левую кнопку мыши и тянем «резиновую нить» к
узлу 10, затем снова, нажимая левую кнопку мыши, тянем к узлу 11,..и так далее 12,
13, 14, 15, 16. В завершение замыкаем контур на узле 9. Нажимаем Генерация тре-
. В появившемся на экране диалоговом окне
угольной сетки КЭ на плоскости
Автоматическая триангуляция активизируем Жесткости. В разделе Материал окна
Жесткости пластин из ниспадающего списка материалов выбираем Сталь обыкно-
венная, а в пункте Толщина пластин раздела Параметры задаем значение 0.012. На-
жимаем ОК для завершения работы с окном Жесткости пластин. В разделе Назначе-
ние шага триангуляции задаем значение шага 0.1. Ставим галочку против пункта
Объединить 3-х узловые элементы в 4-х узловые. Далее нажимаем ОК и активизи-
руем кнопку Установка результатов триангуляции на место в схеме д1.J. Нажима-
ем ОК в окне сообщения SCAD Установка выполнена. Для выхода из режима гене-

рации нажимаем Генерация треугольной сетки элементов на плоскости .
Для сохранения результатов переходим во вкладку Управление и нажимаем
Сохранить текущий проект
90
Схема балки будет иметь вид, представленный на рис.5.4
Рис. 5.4
Наложение связей в опорных узлах балки
В разделе Назначение инстру-
ментальной панели кнопкой Уста-
новка связей в узлах вызываем
диалоговое окно Связи. В режиме
Полная замена активизируем кнопки
X, Y, Z (рис. 5.5) и нажимаем ОК.
Обозначаем курсором на схеме узлы
1, 661, 9, 662, 17 и нажимаем Под-
тверждение инструментальной
панели, чем обеспечиваем шарнирно-
неподвижное закрепление перечис-
ленных узлов в трех плоскостях.
Аналогично устанавливаем свя-
зи в узлах 6, 624, 14, 625, 22, активи-
зируя кнопки X, Z диалогового окна
Связи.
Визуальный контроль правиль-
ности постановки опорных связей
полняем нажатием кнопки Связи
Рис. 5.5
вы-
на панели Фильтры отображения.
5*
91
Задание загружений балки
1.	Задание узловой сосредоточенной силы F-0.12 Т, приложенной в узлах верх-
него пояса по линии стыка верхнего пояса и стенки балки: во вкладке Загружения
□d
кнопкой Узловые нагрузки L_J вызываем одноименное диалоговое окно (рис. 5.6).
Узловые нагрузки________________________
2d
ОК Отмена
Г На группу узлов
Направленно действия нагрузки
Направление развйгин нагрузки
Р1 р — р2 [
Справка
Рис. 5.6
Вводим в поле Z значение 0.12 и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем узлы
верхнего пояса. На панели Визуализация нажимаем Проекция на плоскость YoZ и
затем Вращение вокруг оси Y (шаг +). Применяем инструмент Увеличение изобра-
жения панели Визуализация. Для этого после нажатия на кнопку выделяем пря-
моугольником часть изображения балки. Теперь нажимаем правую кнопку мыши, рас-
полагая курсор в графической области окна программы. Появляется диалоговое окно
Выбор узлов и элементов, где в разделе Вид курсора нажимаем Прямоугольник и
выделяем в рамочку узлы по линии стыка верхнего пояса и стенки балки. Завершаем
задание нажатием кнопки Подтверждение
наличия нагрузок на схеме выполняем кнопками панели Фильтры отображения: Уз-
инструментальной панели. Проверку


левые нагрузки 1I
схема балки (рис. 5.7).
Значения нагрузок
На экране появляется загруженная
92
Рис. 5.7
Записываем созданное загружение в проект, нажимая Сохранить/Добавить за-
инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение
гружение
вводим имя загружения Полезная нагрузка 1.2 Т/м, номер загружения 1, нажимаем
кнопку ОК и на вопрос Перейти к формированию следующего загружения? окна
сообщения SCAD отвечаем Да.
2.	Задание узловой сосредоточенной силы F-1.2 Т, приложенной в узлах верхне-
го пояса по линии стыка верхнего пояса и стенки балки: нагрузка задается по аналогии
с первым типом загружения, а отличия будут лишь в величине нагрузки. После завер-
шения задания записываем созданное загружение в проект, активизацией Сохра-
инструментальной панели. В диалоговом окне Со-
нить/Добавить загружение
хранить загружение вводим имя загружения Полезная нагрузка 12 Т/м, номер за-
гружения 2, нажимаем ОК и на вопрос Перейти к формированию следующего за-
гружения? окна сообщения SCAD отвечаем Да.
3.	Задание загружения собственным весом. Данную операцию осуществляем на-
жатием кнопки Собственный вес
. Записываем созданное загружение в проект,
инструментальной панели. В диало-
нажимая Сохранить/Добавить загружение
говом окне Сохранить загружение вводим имя загружения Собственный вес, номер
загружения 3, нажимаем ОК и на вопрос Перейти к формированию следующего за-
гружения? окна сообщения SCAD отвечаем Нет.
Перенумерсщия узлов и элементов
[Ж
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Упаковка данных 1П?1 и на вопрос
Удалять узлы, не принадлежащие элементам нажимаем Да.
93
Задание расчетных сочетаний усилий
Ръ
Во вкладке Управление нажимаем Выйти в экран управления проектом 1Г*"1-
Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием на знак
«+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем пункт Расчет-
ные сочетания усилий и в колонке Тип таблицы Загружения для полезных нагрузок
выбираем из ниспадающего списка Временное длительно действующее. Заканчиваем
работу с окном нажатием ОК.
Статический расчет
Для выполнения статического расчета активизируем пункт Линейный раздела
РАСЧЕТ дерева проекта. В диалоговом окне Параметры расчета нажимаем кнопку
ОК.
На вопрос Проект был модифицирован. Сохранить изменения? окна сообще-
ния SCAD отвечаем Да.
Просматриваем окно Протокол выполнения расчета (рис. 5.8). Если в прото-
коле подтверждается правильность выполнения расчета (Задание выполнено) и нет
замечаний (Геометрически изменяемая система), то нажатием Выход переходим в
дерево проекта для анализа полученных результатов.
Рис. 5.8
Просмотр результатов расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в позицию
Графический анализ и активизируем окно постпроцессора. Просматриваем деформи-
рованную схему балки на фоне недеформированной. Для этого во вкладке Деформа-
Рис. 5.9
Во вкладке Поля напряжений из списка Выбор вида напряжения выбираем
NX, из списка Выбор загружения - Собственный вес, нажимаем Отображение
изополей напряжений инструментальной панели и получаем картину напряже-
ний (рис. 5.10). На экране отображается диалоговое окно NX (Т/м2), представляющее
собой фильтр со значениями напряжений по цветам. Управлять отображением полей
94
напряжений на схеме можно двумя способами: выбирая в верхней части окна цветовые
палитры и включая-выключая галочками отображение диапазонов значений, соответ-
ствующих определенным цветам. При этом пользователю не нужно заботиться о до-
бавлении фильтров в результаты расчета, так как при использовании инструмента Со-
хранение образа экрана фильтр со значениями напряжений по цветам будет до-
бавлен в картину полей напряжений автоматически в виде таблицы, расположенной
под изображением.
Рис. 5.10
NX (Т м2)
Выкл!
т'И -194-72
□ 98,93
□ 172,34
□ 245,75
-268,14
-194,72
-121,31
-47,9
25.51
98.93
172,34
245,75
319,17
□ 319.17	392.58
□ 392,58	465,99
539.4
612,82
686,23
✓ □ 4Б5-99
К Г- 612,82
Управление шкалами.
[Закрытс| Применить) Сохранить)

МЫ
Аналогично можно вывести на экран остальные изображения полей напряжений,
выбирая их из ниспадающего списка Выбор вида напряжения.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Для сохранения расчетной схемы балки во вкладке Деформации или во вкладке
Эпюры усилий (на выбор пользователя) активизируем Отображение расчетной схе-
I, при этом расчетная схема не будет отображена полностью до тех пор, пока не
будут активизированы соответствующие кнопки панели Фильтры отображения:,
, Узловые нагрузки
Связи
экране расчетной схемы переходим во вкладку Управление и нажимаем Сохранение
образа экрана
схема, а затем в диалоговом окне Сохранение образа экрана - имя файла (любое легко
I, и т.д. После наиболее полного отображения на
где в предлагаемом окне Текст комментариев вводим Расчетная
95
узнаваемое пользователем, отличающееся от уже имеющихся имен файлов, содержа-
щихся в рабочей папке).
Подобные операции осуществляем для всех необходимых графических данных
(эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Выйти в эк-
дд.
ран управления проектом L_J. В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта активизи-
руем пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое окно Вывод
результатов.
Каждой управляющей кнопке соответствует диалоговое окно для настройки таб-
лиц определенного вида. Все окна, кроме окна настройки таблиц исходных данных,
имеют одинаковый набор управляющих элементов и единые правила работы. Рассмот-
рим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными данными.
Ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей отображение всех
узлов и элементов схемы.
Далее в левой части окна активизацией соответствующих управляющих кнопок
указываем отображаемую информации в каждом пункге. Например, при нажатии на
кнопку Исходные данные необходимо отметить пункты Жесткости, Величины на-
грузок. Далее следует нажать на кнопку Иллюстрации и добавить в правое поле окна
необходимую для включения в отчет схему. Так, например, в раздел Исходные дан-
ные включаем созданную ранее расчетную схему, в раздел Перемещения — исходную
и деформированную схемы рамы, а в раздел Усилия и напряжения - эпюры внутрен-
них усилий. Перед началом работы в разделах Перемещения и Усилия и напряжения
отмечаем пункт Вся схема. Завершаем работу с окнами нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Экспортируем данные отчета в MS Word, что делаем нажатием Создать доку-
мент MS Word диалогового окна Вывод результатов Балка, при этом из предлагае-
мых версию редактора ( MS Word 7.0 и MS Word 97) выбираем MS Word 97.
Следующим действием - назначение имени файла результатов.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем Выход из SCAD 1^ I. В
ответ на вопрос Завершить работу? окна сообщения SCAD нажимаем Да.
Пример 9
Исходные данные
Геометрическая схема балки представлена на рис. 5.11.
	балка шарнирно закреплена на опорах, расположенных по концам нижнего
пояса;
	соединение стенки с полками - электродуговой сваркой;
	балка загружена сосредоточенными силами, приложенными в узлах верхнего
пояса;
	элементы балки выполнены из одного материала (сталь обыкновенная);
	поперечное сечение балки тавровое с изменением полки по ширине;
96
Рис. 5.11
Задача
Для предложенной схемы нагруженной балки с помощью системы SCAD необ-
ходимо решить такие задачи:
	сформировать ее расчетную пластинчатую конечно-элементную модель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели;
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графические)
для экспорта в редакторы из пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) и осу-
ществить экспорт.
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса щелкнем на пиктограмме SCAD.
Создание проекта
Создаем новый проект (см. главу 2), выбрав тип схемы 5 - Система общего вида.
Формирование расчетной схемы конструкции
Заметно упростить процесс формирования расчетной схемы балки можно, зада-
вая узлы нижнего пояса конструкции и применяя инструмент копирования схемы. Во
вкладке Узлы и Элементы нажимаем Узлы
и в раскрывшемся наборе кнопок -
Ввод узлов
В появившемся диалоговом окне Ввод узлов последовательно вво-
дим узлы по координатам X, Y, Z ((0; 0; 0), (0.1; 0; 0), (0.1; 2; 0), (0.2; 2.1; 0), (0.2; 9.9;
0), (0.1; 10; 0), (0.1; 12; 0), (0; 12; 0), (-0.1; 0; 0), (-0.1; 2; 0), (-0.2; 2.1; 0), (-0.2; 9.9; 0),
(-0.1; 10; 0), (-0.1; 12; 0)). После задания очередных трех координат каждый раз необ-
ходимо нажимать кнопку Добавить диалогового окна Ввод узлов.
97
Теперь скопируем введенные точки. Для этого во вкладке Схема нажимаем
Копирование схемы I., „л. На экране появляется одноименное диалоговое окно. В ко-
лонку Шаг таблицы вводим 1.2, а в колонку Количество - 1, Остальные установки
оставляем по умолчанию. Диалоговое окно будет иметь вид, представленный на
рис.5.12. Завершаем работу нажатием ОК. На вопрос окна сообщения SCAD Сохра-
нить результаты копирования? отвечаем ОК.
Рис. 5.12
Следующий шаг - задание пластин. Во вкладке Узлы и Элементы активизиру-
ем Элементы
Li и отмечаем Добавление пластины
Выделяем курсором на
схеме узлы 14, 28, 21, 7 и нажимаем Подтверждение
На экране появляется пластина, заданная через четыре узла. Остальные пластины зада-
ем аналогично через узлы - [9, 23, 16, 2]; [1, 15, 22, 8]. После выделения каждых оче-
инструментальной панели.
редных четырех узлов необходимо нажимать Подтверждение
панели.
инструментальной
Назначение жесткостей элементам
Во вкладке Назначение главной панели инструментов нажимаем Назначение
жесткостей пластинам
Жесткости пластин выбираем из ниспадающего списка Сталь обыкновенная и в
разделе Параметры задаем Толщина пластин (0.024). Остальные установки оставля-
ем по умолчанию. Диалоговое окно принимает вид, показанный на рис.5.13. Нажимаем
кнопку ОК Выделяем курсором на схеме элементы 1 и 2 и активизиурем Подтвер-
. В разделе Материал появившегося диалогового окна
ждение
инструментальной панели.
98
Ж; ci к -истин
(* Изотропия
С Орготропия
С Анизотропия
Изотропия j
। Материал
- П араметры —;-------------------------------i
Модуль упругости |2.0601е+08 кН/м2
Коэффициент Пуассона [&3
_________________________________
Т олщина пластин 10.024 м
<-Тип жесткости-------
Имя типа жесткости
Коэффициенты постели---------
----------	Коэффициенты
С1 |	кН/мЗ	упругого I
ш	основания	I
С2	кН/м
Коз ФФйциенты
деформируемости
основания
v Плоско-напряженное
состояние
Г* Плоская деформация
Заменить и выйти
Заменить и продолжить
OK j Отмена
Справка
Рис. 5.13
Аналогично назначаем второй тип жесткости элементу 3. Снова нажимаем
кнопку Назначение жесткостей пластинам JzlL. В разделе Материал диалогового
окна Жесткости пластин из ниспадающего списка выбираем Сталь обыкновенная и
в разделе Параметры задаем Толщина пластин (0.012). Остальные установки остав-
ляем по умолчанию. Нажимаем ОК. Выделяем курсором на схеме элемент 3 и активи-
зируем Подтверждение
инструментальной панели.
Дробление пластин
Для задания полок балки применяем инструмент Генерация треугольной сетки
элементов на плоскости
±1 вкладки Схема. В раскрывшемся наборе кнопок нажи-
. Далее задаем контур триангуляции. Наводим курсор на
маем Задание контура
узел 2 и нажимаем левую кнопку мыши и тянем «резиновую нить» к узлу 3, затем, сно-
ва щелкнув левой кнопкой мыши, тянем к узлу 4...и так далее 5, 6, 7, 14, 13, 12, 11, 10,
9. В завершение замыкаем контур на узле 2. Теперь нажимаем кнопку Генерация гре-
угольной сетки КЭ на плоскости
. В появившемся диалоговом окне Автомати-
ческая триангуляция активизируем Жесткости. Затем в разделе Материал окна
Жесткости пластин из ниспадающего списка выбираем Сталь обыкновенная, а в
разделе Параметры в пункте Толщина пластин задаем значение 0.02. Нажимаем ОК
для завершения работы с окном Жесткости пластин. В разделе Назначение шага
триангуляции задаем значение шага 0.1, Ставим галочку против пункта Объединить
99
3-х узловые элементы в 4-х узловые. Нажимаем ОК. Теперь активизируем Уставов-
. В окне сообщения SCAD Уста-
ка результатов триангуляции на место в схеме
новка выполнена нажимаем ОК. Для выхода из режима генерации отжимаем нажа-
тую ранее кнопку Генерация треугольной сетки элементов на плоскости
рой контур триангуляции задаем через узлы 16, 17, 18, 19, 20, 21, 28, 27, 26, 25, 24, 23.
Для этого снова нажимаем Генерация треугольной сетки элементов на плоскости
Ш Вто-
. Теперь задаем контур триангуляции. Для этого
а затем - Задание контура
наводим курсор на узел 16, нажимаем левую кнопку мыши и тянем «резиновую нить»
к узлу 17, снова щелкаем левую кнопку мыши, тянем к узлу 18...и так далее 19, 20, 21,
28, 27, 26, 25, 24, 23. В завершение замыкаем контур на узле 16 и нажимаем Генера-
В диалоговом окне Автоматическая
ция треугольной сетки КЭ на плоскости
триангуляция нажимаем кнопку Жесткости. В разделе Материал окна Жесткости
пластин из ниспадающего списка материалов выбираем Сталь обыкновенная, а в
разделе Параметры в пункте Толщина пластин задаем значение 0.02. Нажимаем ОК
для завершения работы с окном Жесткости пластин. В разделе Назначение шага
триангуляции задаем значение шага 0.1. Ставим галочку против пункта Объединить
3-х узловые элементы в 4-х узловые. Нажимаем ОК. Далее активизируем Установка

результатов триангуляции на место в схеме
общения SCAD Установка выполнена. Для выхода из режима генерации отжимаем
. Нажимаем кнопку ОК в окне со-
нажатую ранее кнопку Генерация треугольной сетки элементов на плоскости
для со-
Во вкладке Управление нажимаем Сохранить текущий проект
хранения результатов.
Теперь разбиваем пластины I, 2, 3 на конечные элементы. Во вкладке Узлы и
Элементы инструментальной панели активизируем Элементы
* и нажимаем Дроб-
I. Задаем Количество дроблений по оси XI (12) и ...
ление 4-х узловых пластин
по оси Y1 (120) в диалоговом окне Дробление пластин. Нажимаем ОК. Выделяем
инструментальной
курсором на схеме элемент 3 и активизируем Подтверждение
панели.
Аналогично дробим остальные пластины, задавая в каждом случае необходимое
количество дроблений в диалоговом окне Количество дроблений по оси XI (2) и ...
±±и. Нажимаем ОК
по оси Y1 (12) после нажатия Дробление 4-х узловых пластин
диалогового окна. Выделяем курсором па схеме элементы 1 и 2, а затем - Подтвер-
ждение
инструментальной панели.
В результате схема балки будет иметь вид, представленный на рис 5.14.
100
Рис. 5.14
Наложение связен в опорных узлах балки
В разделе Назначение инстру-
ментальной панели кнопкой Уста-
4
новка связей в узлах LzzJ вызываем
диалоговое окно Связи. В режиме
Полная замена активизируем кнопки
X, Y, Z (рис. 5.15) и нажимаем ОК.
Обозначаем курсором на схеме узлы:
9, 1, 2 и нажимаем Подтверждение
.^1 инструментальной панели, тем
самым обеспечивая шарнирно-
неподвижное закрепление перечис-
ленных узлов в трех плоскостях.
Аналогично устанавливаем
связи в узлах 14, 8, 7, активизировав
кнопки X, Z диалогового окна Связи.
Визуальный контроль правиль-
ности постановки опорных связей
выполняем нажатием кнопки Связи
на панели Фильтры отображения
Задание загружений балки
1. Задание узловой сосредоточенной силы F=0.12 Т, приложенной в узлах по ли-
нии стыка верхнего пояса и стенки балки: во вкладке Загружения кнопкой Узловые
нагрузки 1~'1 вызываем одноименное диалоговое окно (рис. 5.16).
101
Вводим в поле Z значение 0.12 и
нажимаем кнопку ОК. На схеме отме-
чаем узлы верхнего пояса. Нажимаем
кнопку Проекция на плоскость YoZ
панели Визуализация и затем - Вра-
щение вокруг оси Y (шаг +). На пане-
ли Визуализация нажимаем
Увеличение изображения .Al и вы-
деляем прямоугольником часть изо-
бражения балки Далее нажимаем пра-
вую кнопку мыши, расположив курсор
в графической области окна програм-
мы. В разделе Вид курсора диалогово-
го окна Выбор узлов и элементов на-
жимаем кнопку Прямоугольник и вы-
деляем в рамочку видимые на экране
Рис. 5.16
узлы по линии стыка верхнего пояса и
стенки балки, затем промотаем изо-
бражение движками промотки. Завер-
шаем задание нажатием Подтверждение
инструментальной панели. Проверку на-
личия нагрузок на схеме выполняем кнопками панели Фильтры отображения: Узло-
вые нагрузки LZ , Значения нагрузок Lz±.
. На экране появляется загруженная схема
балки (рис. 5.17).
Рис. 5 17
102
Кнопкой Сохранить/Добавить загружение LEJ инструментальной панели за-
писываем созданное загружение в проект. В диалоговом окне Сохранить загружение
вводим имя загружения Полезная нагрузка 1.2 Т/м, номер загружения 1, нажимаем
ОК и на вопрос Перейти к формированию следующего загружения? окна сообще-
ния SCAD отвечаем Да.
2. Узловую сосредоточенную силу F=1.2 Т, приложенную в узлах по линии сты-
ка верхнего пояса и стенки балки, задаем аналогично первому типу загружения, отли-
чия будут лишь в величине нагрузки. После завершения задания записываем созданное
инструмен-
загружение в проект, активизируя Сохранить/Добавить загружение
тальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение вводим имя загружения
Полезная нагрузка 12 Т/м, номер загружения 2, нажимаем ОК и на вопрос Перейти
к формированию следующего загружения? окна сообщения SCAD отвечаем Да.
3. Загружение собственным весом осуществляем нажатием кнопки Собствен-
. Активизацией Сохранить/Добавить загружение
ный вес
инструменталь-
ной панели записываем созданное загружение в проект. В диалоговом окне Сохранить
загружение вводим имя загружения Собственный вес, номер загружения 3, нажимаем
ОК и на вопрос Перейти к формированию следующего загружения? окна сообще-
ния SCAD отвечаем Нет.
Перенумерация узлов и элементов
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Упаковка данных IPnl и в ответ на
вопрос Удалять узлы, не принадлежащие элементам нажимаем кнопку Да.
Задание расчетных сочетаний усилий
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Выйти в экран управления проек-
ZJ. Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием
том
на знак «+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем пункт
Расчетные сочетания усилий и в в колонке Тип таблицы Загружения для полезных
нагрузок выбираем из ниспадающего списка Временное длительно действующее.
Заканчиваем работу с окном нажатием кнопки ОК.
Статический расчет
Для выполнения статического расчета активизируем пункт Линейный раздела
РАСЧЕТ дерева проекта. В диалоговом окне Параметры расчета нажимаем кнопку
ОК.
На вопрос Проект был модифицирован. Сохранить изменения? диалогового
окна SCAD отвечаем Да.
По окончании расчетов просматриваем информацию окна Протокол выполне-
ния расчета (рис. 5.18). Если расчеты выполнены правильно (Задание выполнено) и
нет замечаний (Геометрически изменяемая система), то кнопкой Выход переходим в
дерево проекта для анализа результатов.
103
Рис. 5.18
Просмотр результатов статического расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в позицию
Графический анализ и активизируем окно постпроцессора, в котором отображаются
результаты НДС балки: деформированная схема, поля напряжений, и т.п.
Просмотрим деформированную схему балки на фоне недеформированной. Для
этого во вкладке Деформациинажимаем кнопку Совместное отображение исходной
ж	- ГйП
и деформированной схемы L__J, в результате чего на экране получаем изображение,
представленное на рис. 5.19.
Рис. 5.19
Во вкладке Поля напряжений из списка Выбор вида напряжения выбираем
NX, нажимаем кнопку Отображение изополей напряжений инструментальной
панели и получаем картину напряжений (рис. 5.20). На экране будет отображено и
диалоговое окно NX (Т/м2), которое представляет собой фильтр со значениями напря-
жений по цветам. Управлять отображением полей напряжений на схеме можно двумя
способами - выбирая в верхней части окна цветовые палитры, а также включая-
выключая галочками отображение диапазонов значений, соответствующихопределен-
ным цветам. При использовании инструмента Сохранение образа экрана фильтр
со значениями напряжений по цветам будет добавлен в картину полей напряжений ав-
томатически в виде таблицы, расположенной под изображением.
Аналогично можно вывести на экран картины с изображениями полей других
видов напряжений, назначая их из ниспадающего списка Выбор вида напряжения.
104
Рис. 5.20
□ЕЕШИ» *1
 LI JJ
И| -1765,64	-1513,72
J/И -1513,72	-1261,81
/g -1261,81	-1009,89
tz[—] -1009,89	-757,97
К О ’757-97	-5О6,об
jZ |—| -506,05	-254.14
>z|—| -254,14	-2,22
»z □ -2,22	249,7
249,7	501.62
—| 501,62	753.53
<z |—| 753,53	1005,45
<z |—1 1005,45	1257.37
«z[—| 1257,37	1509,29
/0 1509,29	1761,21
Управление шкалами
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Для сохранения расчетной схемы балки во вкладке Деформации или во вкладке
Эпюры усилий (на выбор пользователя) активизируем Отображение расчетной схе-
при этом расчетная схема будет отображена полностью только после активи-
МЫ
зации соответствующих кнопок панели Фильтры отображения, Связи
Узловые
Т?_
нагрузки
и т.д. Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку
где в предлагаемом окне Текст комментариев вво-
Сохранение образа экрана
дим Расчетная схема, а затем в диалоговом окне Сохранение образа экрана - имя
файла (любое легко узнаваемое пользователем, отличающееся от уже имеющихся имен
файлов содержащихся в рабочей папке).
Подобные операции осуществляем для всех необходимых графических данных
(эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Затем переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Выйти в эк-
ран управления проектом

После активизации пункта Документирование раз-
дела РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта появляется диалоговое окно Вывод результатов.
Рассмотрим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными
данными. Вначале ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей ото-
бражение всех узлов и элементов схемы.
105
В левой части окна соответствующими управляющими кнопками указываем
отображаемую информацию. Например, при нажатии на кнопку Исходные данные
отмечаем пункты Жесткости, Величины нагрузок. Далее нажимаем на кнопку Ил-
люстрации и добавляем в правое поле окна требуемую схему, используя, если необхо-
димо, возможность просмотра добавляемых схем. Так, например, в раздел Исходные
данные мы включаем созданную ранее расчетную схему, в раздел Перемещения -
исходную и деформированную схемы рамы, а в раздел Усилия и напряжения - эпюры
внутренних усилий. Перед началом работы в разделах Перемещения и Усилия и на-
пряжения необходимо отметить пункт Вся схема. Завершаем работу с окнами нажати-
ем кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Экспорт данных отчета в MS Word осуществляем нажатием кнопки Создать до-
кумент MS Word диалогового окна Вывод результатов Балка, при этом из предла-
гаемых версий редактора (MS Word 7.0 и MS Word 97) выбираем MS Word 7.0.
Следующее действие - указание имени файла результатов.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем на кнопку Выход из
SCAD 2 J и на вопрос в окне сообщения SCAD Завершить работу? отвечаем Да.
5.2.	Ферма двускатная
Пример 10
Исходные данные
Характер внешней нагрузки, геометрическая схема и основные размеры стро-
пильной фермы представлены на рис. 5.21.
Сечения:
Верхний пояс:
И Г 140x10
Нижний пояс:
ПГ 100x8
Рескосы:
Стойки:
Толщине фесонок: t*12 мм
АС ПГ 140x10
CD П Г 63x5
DF ПГ 80x6
ГО П Г 80x6
ПГ 63x5
Рис. 5.21
106
	ферма шарнирно оперта на опорах А и М;
	узлы фермы предполагаются шарнирными;
	ферма загружена в своей плоскости сосредоточенными силами, приложенными
в узлах верхнего пояса;
	элементы фермы выполнены из одного материала;
	поперечное сечение всех элементов фермы - из двух спаренных равнополоч-
ных уголков;
Задача
Для предложенной схемы нагруженной фермы с помощью системы SCAD необ-
ходимо решить такие задачи:
	сформировать ее расчетную плоскую стержневую конечно-элементную мо-
дель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели.
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графические)
для экспорта в редакторы из пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) и осу-
ществить экспорт
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса щелкнем на пиктограмме SCAD.
Создание проекта
Создаем новый проект, выбирая тип схемы 1 - Плоская шарнирно-стержневая
система (см. главу 2).
Построение плоской стержне-
вой модели конструкции
Формирование прототипа фермы
Для создания схемы конструкции
переходим во вкладку Схема и нажима-
ем на кнопку Генерация прототипа
С.
фермы Lzzj. На экране появляется диа-
логовое окно Конфигурация поясов
фермы, показанное на рис. 5.22. Акти-
визируем пункт Двускатная ферма и
нажимаем ОК. В диалоговом окне Па-
раметры фермы вводим Пролет фер-
мы (L) - (24), фермы (Н) - (2.2), Длина
панели Lp - (6), Угол наклона (а) -
(4.8) (рис. 5.23). Выбираем требуемый
тип решетки фермы в правой части диа-
логового окна и нажимаем ОК.
ОК
Рис. 5.22
Отмена | Справка |
107
В графическом поле окна программы получаем начальную схему фермы (рис. 5.24):
Корректирование схемы
Заходим во вкладку Узлы и элементы главной панели инструментов.
Удаляем лишние узлы. Для этого активизируем кнопку Узлы
и нажимаем
Удаление узлов
Отмечаем курсором на расчетной схеме узлы 13, 14 и нажимаем
кнопку Подтверждение
инструментальной панели. При удалении узлов будут
удалены все примыкающие к ним элементы.
Добавляем необходимые узлы. Во вкладке Узлы и элементы главной панели
инструментов активизируем кнопку Элементы 1.лл1 и в раскрывшемся наборе кнопок
108
1. В появившемся диалоговом окне выбираем пункт
На N равных участков и вводим число участков (2). Затем отмечаем на схеме элемеп-
&
нажимаем Разбивка стержня
инструментальной панели.
ты 2 и 5 и нажимаем кнопку Подтверждение
Теперь дополняем ферму необходимыми элементами. Активизируем кнопку
Элементы
2J и нажимаем кнопку Добавление стержней
Устанавливаем курсор
на узел 8, нажимаем левую кнопку мыши, курсором “тянем нить” от узла 8 к узлу 2 и
снова нажимаем кнопку мыши. Эти же действия повторяем для узлов 9, 15; 10, 4; 11,
16; 6, 12.
Перенумерация узлов и элементов
Для выполнения перенумерации во вкладке Управление нажимаем кнопку Упа-
Rgj]
ковка данных Отвечаем Да на вопрос Удалять узлы не принадлежащие элемен-
там? в диалоговом окне SCAD и получаем необходимую схему фермы (рис. 5.25):
Задание жесткостей элементов
Раскрываем вкладку Назначение главной панели инструментов и нажимаем На-
значение жесткостей стержням В появившемся диалоговом окне (рис. 5.26)
отмечаем переключатель Профили металлопроката. В разделе Составное се-
чение вкладки Профили металлопроката выбираем сечение - из двух спаренных
уголков, активизировав крайнюю левую кнопку. Задаем расстояние между уголками g=
(1.2). В каталоге Уголок равнополочный раздела Полный каталог профилей
ГОСТ..> выбираем профиль 1_ 100x8 (раскрывая содержимое каталога нажатием на
символ «+»). В ниспадающем списке раздела Материал назначаем Сталь качествен-
ная. Окно при этом имеет вид, показанный на рис.5.27. Нажимаем ОК. Отмечаем кур-
сором на схеме фермы стержни 13, 14, 15, 16 и активизируем Подтверждение 4^
инструментальной панели.
Аналогичным образом выбираем в каталоге профиль L 140x10 и назначаем вто-
рой тип жесткости стержням 1, 17, 18, 2, 3, 19, 20, 4, 21, 25. Завершаем задание кнопкой
Подтверждение инструментальной панели.
Далее назначаем третий и четвертый типы жесткостей, выбирая в каталоге со-
ответственно 1_63х5 (стержням: 5, 10, 11, 22, 23, 24, 12) и (_80х6 (стержням: 6, 7, 8, 9).
Завершаем задание кнопкой Подтверждение инструментальной панели.
109
Жесткости с ержневык элемент -

Общие данные j Профили металлопроката ] Коэффициенты упругого основами i]
Тип жесткости
Способ задания —---------—--------1------------------------
I	’ i
С Параметри еские сечения 1
С» Профили металлопроката
С Численное описание
Р Численно-параметрическое
описание
I
С Произвольные сечения
Имя ипа жесткости
Заменить и выйти { Заменить и продолжить |
| ОК | Отмена | Справка
Рис. 5.26
Жесткости стержневых элементов
Общие данные Профили металлопроката {Коэффициенты упругого основа ия
-Материал------т------	- —<
|Сталь качественная
Модуль упругости I'zOCoie+ds кН/м2
Объемный вес {770085 кН/млЗ
| ।-------------------------------
j Коэффициент Пуассона 0.3
I
' Г* Сдвиг
1 1рбднапзяжение {*“	~~ кН
** Составное сечение------------------
F т| J п| □] И) Il|;
9=	см
н= I---------- см
L L80x8
L L80x10
L L80x12
L L90x6
L L90x7
L L90x8
L L90X9
• L L90x10
L L90x12
L LI 00x6.5
• L L100x7
L
L L100x10
-L LI 00x12
L LI 00x14
L LI 00x15
L LI 00x16
L LI 10x7
*2
J
Заменить и выйти
Заменить и продолжить
Номер типа
жесткости
Характеристики
сечения
ОК	Отмена | Справка
1
1
Рис. 5.27
ПО
Назначение типов конечных элементов
При задании типов конечных элементов для генерации конечно-элементной мо-
дели сооружения раскрываем вкладку Назначения и нажимаем кнопку Назначение
типов конечных элементов
Назначение типа элемента (рис. 5.28) и выбираем тип 1 Стержень плоской фермы.
Нажимаем ОК.
Теперь нажимаем правую кнопку мыши, располагая ее указатель в графическом
поле окна программы, и в диалоговом окне Выбор узлов и элементов активизируем
Инвертировать выбор элементов. Завершаем работу нажатием кнопки ОК. Все эле-
менты фермы будут выделены красным цветом. Присваиваем тип конечных элементов
. Активизируем пункт Стержень в диалоговом окне
нажатием кнопки Подтверждение
инструментальной панели.
Назначение типа элемента
Стержень
1 Ст», жень плоской фе; мы
Оболочка
Плита
Балка-стенка
Объемный
2	Стержень плоской рамы
3	Стержень балочного ростверка
4	Стержень пространственной Фермы
5	Пространственный стержень
6	Стержень со сдвиговой жесткостью
7	Стержень балочного ростверка
10 Универсальный стержень
Отмена I
Осесимметричный Г~ Учет геометрической нелинейности
Многослойным Г Учет сдвигов в пластинах и оболочках
Признак системы -1,2,3,4,5
Положение - произвольное
Степени свободы -XXZJJxJJyJJz
Упругое основание
Учет сдвига
ZJ Yd
Справка |
Рис. 5.28
Наложение связей в опорных узлах фермы
Вызываем диалоговое окно Связи во вкладке Назначение с помощью кнопки
Установка связей в узлах
(рис. 5.29) и нажимаем кнопку ОК.
. В режиме Полная замена активизируем кнопки X, Z
Отмечаем курсором на схеме узел 8 и нажимаем Подтверждение
ментальной панели.
Аналогично устанавливаем связь в узле 12, активизировав кнопку Z диалогового
окна Связи.
Визуальный контроль правильности постановки опорных связей выполняем на-
инстру-
жатием кнопки Связи
панели Фильтры отображения.
111
Установить
все
Отключить
все
-Вид операции---------------------------;—।
С Добавить направления к существующим
' !
<• Полная замена
I
---------------------_______:_____________j
ОК Отмена Справка
Рис. 5.29
Задание загружений фермы
1. При загружении внешней узловой нагрузкой кнопкой Узловые нагрузки
вызываем одноименное диалоговое окно во вкладке Загружения (рис. 5.30). Вводим в
поле Z значение 42 и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем узлы 1 и 7 и активизи-
руем Подтверждение
инструментальной панели.

Отмена
Рис. 5.30
112
Аналогичным образом вводим в поле Z значение 84. На схеме отмечаем узлы 2, 13, 3,
4, 5, 14, 6 и нажимаем кнопку Подтверждение ..Й. инструментальной панели.
Необходимо отметить, что узловая нагрузка всегда задается относительно общей
координатной системы. В окне, где вводим численные значения нагрузок, показаны
положительные направления координатных осей.
Визуальный контроль нагрузок выполняем кнопками панели Фильтры отобра-
жения - Узловые нагрузки .^5., Распределенные нагрузки
Сосредоточенные
нагрузки I— , Значения нагрузок |~т..
Нажимаем кнопку Сохранить/Добавить загружение
“J. В диалоговом окне
Сохранить загружение вводим имя загружения Полезная нагрузка, номер загруже-
ния 1, нажимаем кнопку ОК. Отвечаем Да на вопрос Перейти к формированию сле-
дующего загружения? в диалоговом окне SCAD.
2. Загружение собственным весом осуществляем активизацией кнопки Собст-
венный вес L_±J.
Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажимаем кнопку Со-
хранить/Добавить загружение J и в появившемся диалоговом окне вводим имя за-
гружения Собственный вес, номер загружения 2, нажимаем кнопку ОК. Отвечаем Нет
на вопрос Перейти к формированию следующего загружения?
Задание расчетных сочетаний усилий
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Выйти в экран управления проек-
том L22J. В разделе ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта раскрываем содержимое
пункта Специальные исходные данные (нажатием на знак «+»). Активизируем пункт
Расчетные сочетания усилий и в колонке Тип таблицы Загружения для полезной
нагрузки выбираем из ниспадающего списка тип Временное длительно действующее.
Заканчиваем работу с окном нажатием кнопки ОК.
Статический расчет
Для выполнения статического расчета выходим в дерево проекта с помощью раз-
дела Управление и кнопки Выйти в экран управления проектом. Активизируем пункт
Линейный раздела РАСЧЕТ дерева проекта. В диалоговом окне нажимаем кнопку ОК.
Отвечаем Да на вопрос Проект был модифицирован. Сохранить изменения?.
После окончания расчета необходимо ознакомиться с информацией окна Протокол
выполнения расчета (рис. 5.31). При условии правильного выполнения расчета (Задание
выполнено) и отсутствии замечаний (Геометрически изменяемая система) нажатием
кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа полученных результатов.
Рис. 5.31
113
Просмотр результатов статического расчета рамы
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в позицию
Графический анализ и активизируем окно постпроцессора. Просмотрим деформиро-
ванную схему рамы на фоне недсформированной. Для этого в разделе Деформация
нажимаем кнопку Совместное отображение исходной и деформированной схемы
I 1Й7 I
I I. Схема деформаций приобретает вид, представленный на рис.5.32.
Во вкладке Эпюрыусилий из списка Выбор вида усилия выбираем N, активи-
гх	- ЬН
зируем Эпюры усилии L._инструментальной панели и получаем эпюру продольных
ГН
или кноп-
сил N (рис. 5.33). Для определения максимальных значений усилий в стержнях нажи-
маем кнопку Цветовая индикация положительных значений^силий
—N
ЛИ Аналогично можно
ку Цветовая индикация отрицательных значений усилий
вывести на экран эпюры других внутренних усилий (М, Q), назначая их в ниспадаю-
щем списке Выбор вида усилия.
Рис. 5.33
Эпюры и значения внутренних усилий в стержнях получены относительно соот-
ветствующих местных координатных систем XI Y1 Z1.
Проверка несущей способности стальных сечений
Установка параметров
Во вкладке Постпроцессоры нажимаем кнопку Проверка сечений из металло-
проката
и в раскрывшемся наборе кнопок - Установка параметров
jiJRv
SYm
. В раз-
деле Марки стали диалогового окна Параметры настройки выбираем из ниспадаю-
щего списка марку С255 и нажимаем кнопку ОК.
£
Задание групп конструктивных элементов
Активизируем кнопку Назначение групп конструктивныхэлементов I-MLI.
Выделяем элементы верхнего пояса и нажимаем Подтверждение инструменталь-
114
ной панели. В разделе Группы диалогового окна Группы конструктивных элемен-
тов для проверки сечений в текстовое поле вписываем Имя группы элементов, на-
звание группы Верхний пояс. В разделе Коэффициент расчетной длины задаем ко-
эффициенты В плоскости XoZ (1), В плоскости XoY (1). Окно принимает вид, пока-
занный на рис.5.34.
Группы конструктива le OtrJdrHT» J Др
х
- Группы----------------------------
И мя группы з лементов | Верхний пояс
Добавить новую
Список групп [
Заменитьj ~ Удалить j
г Коэффициент расчетной длины
В плоскости XoZ jl
В плоскости XoY jl
-Марка стали
Сечение |Уголок равнополочный по ГОСТ 8509 93
Расчетное сопротивление Ry [240082 кН/м2
Коэффициент условии работы jl
Предельная гибкость jl 50
Рис. 5.34
Нажимаем на кнопку Добавить новую, а затем - Выход.
Далее выделяем элементы нижнего пояса и нажимаем кнопку Подтверждение
^1
LZU инструментальной панели. В диалоговом окне Группы конструктивных элемен-
тов для проверки сечений задаем имя группы Нижний пояс и нажимаем на кнопку
Добавить новую, затем - Выход.
Подобным образом объединяем стойки и раскосы в одноименные группы.
Расчет
После нажатия кнопки Расчет 1.?~1 программа выполняет проверку несущей
способности конструктивных элементов и/или групп конструктивных элементов.
Отображение результатов расчета
На схеме можно отобразить и результаты расчетов по каждому из факторов, оп-
ределяющих несущую способность объектов проверки. Для этого необходимо выбрать
в списке наименование интересующего фактора и нажать кнопку Визуализация ре-
"Й1
зультатов на схеме L_i_11 Если же фактор не выбран, то результаты отображаются по
115
значению критического фактора (имеющего максимальное значение) для каждого кон-
структивного элемента и группы конструктивных элементов.
Конструктивные элементы отображаются на схеме двумя цветами - зеленым,
если несущая способность достаточна, или красным - в противном случае. Если конст-
руктивный элемент или группа конструктивных элементов входят в группу унифика-
ции, то все они будут отображаться красным цветом, если хотя бы один из объектов
этой группы не прошел проверку по несущей способности.
Подбор сечений
I. В поя-
Для выполнения этой операции нажимаем кнопку Подбор сечений
вившемся диалоговом окне Результаты подбора сечений активизируем пункт При-
менить подобранные сечения (потребуется пересчет). Нажимаем на кнопку Выход и
отвечаем Да на вопрос Применить измененные Вами сечения? (Потребуется по-
вторный расчет). Снова активизируем пункт Линейный раздела РАСЧЕТ дерева
проекта. В окне Параметры расчета нажимаем ОК. На вопрос окна сообщения SCAD -
Проект был модифицирован. Сохранить изменения? отвечаем Да. Далее нажатием
кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа полученных результатов. Ак-
тивизируем пункт Графический анализ, заходим во вкладкуПостпроцессоры и на-
“±J. Снова активизируем
жимаем кнопку Проверка сечений из металлопроката
кнопку Расчет
. Для просмотра результатов проверки подобранных сечений на-
.Если подобранные сечения
жимаем кнопку Визуализация результатов на схеме
имеют достаточную несущую способность, они будут выделены зеленым цветом.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Для сохранения расчетной схемы рамы необходимо во вкладке Деформации
или во вкладке Эпюры усилий (на выбор пользователя) активизировать кнопку Ото-
бражение расчетной схемы при этом расчетная схема не будет отображена пол-
ностью до тех пор, пока не будут активизированы соответствующие кнопки панели

Фильтры отображения: Номера узлов
Номера элементов
, Номера типов
жесткости
JL1, Связи
Распределенные нагрузки
, Шарниры
sL,
Узлы
, Узловые нагрузки
Сосредоточенные нагрузки
и т.д. Далее во
1L
1, где в
вкладке Управление нажимаем на кнопку Сохранение образа экрана
предлагаемом окне Текст комментариев вводим Расчетная схема, а затем в диалого-
вом окне Сохранение образа экрана - имя файла (любое легко узнаваемое пользова-
телем, отличающееся от уже имеющихся имен содержащихся в рабочей папке файлов).
Подобные операции осуществляем для всех необходимых графических данных
(эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Выйти в экран

В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем
управления проектом
курсор в пункт Документирование, в результате чего появится диалоговое окно Вы-
вод результатов.
116
Каждой управляющей кнопке соответствует диалоговое окно для настройки таб-
лиц определенного вида. Все окна, кроме окна настройки таблиц исходных данных,
имеют одинаковый набор управляющих элементов и единые правила работы. Рассмот-
рим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными данными.
Ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей отображение всех
узлов и элементов схемы.
Далее, в левой части окна активизацией соответствующих управляющих кнопок
указываем отображаемую информацию в каждом пункте. Например, при нажатии на
кнопку Исходные данные отмечаем пункты Жесткости, Величины нагрузок. Далее
нажимаем на кнопку Иллюстрации и добавляем в правое поле окна требуемую схему,
используя, если необходимо, возможность просмотра добавляемых схем. Так, напри-
мер, в раздел Исходные данные мы включаем созданную ранее расчетную схему, в
раздел Перемещения - исходную и деформированную схемы рамы, а в раздел Усилия
и напряжения - эпюры внутренних усилий. Перед началом работы в разделах Пере-
мещения и Усилия и напряжения отмечаем пункт Вся схема. Завершаем работу с
окнами нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Экспорт данных отчета в MS ХУогйпроизводим активизацией кнопки Создать
документ MS Word диалогового окна Вывод результатов, при выбираем соответст-
вующую версию редактора.
Следующее действие - указание имени файла результатов расчета.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем Выход из SCAD . От-
вечаем Да на вопрос Завершить работу?
5.3.	Структура
Пример 11
Исходные данные
Характер внешней нагрузки, геометрическая схема и основные размеры струк-
туры [ 37, 38 ] представлены на рис.5.35
	структура опирается на три шарнирно-подвижные и одну шарнирно-
неподвижную опоры, в каждой из которых сходятся по четыре опорных раскоса, иду-
щих от тела структуры;
	крепление в узлах структуры предполагается шарнирным;
	структура загружена сосредоточенными силами, приложенными в узлах верх-
него пояса;
	элементы структуры выполнены из одного материала (сталь обыкновенная);
поперечное сечение всех элементов структуры - трубчатое.
117
Рис. 5.35
F=26.5 кН	F=26.5 кН	F=26.5kH	F=26.5 кН	F=26.5 кН
F-26.5 кН	F=26.5kH	F=26.5 кН	F=26.5 кН	F=26.5 кН
30000
Задача
Для предложенной схемы нагруженной структуры с помощью системы SCAD
необходимо решить такие задачи:
	сформировать ее расчетную стержневую конечно-элементную модель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели;
	выполнить проверку несущей способности стальных сечений;
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графические)
для экспорта в редакторы из пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel)
и осуществить экспорт.
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса щелкнем на пиктограмме SCAD.
Создание проекта
Создаем новый проект (см. главу 2), при этом выбираем тип схемы 4 - Про-
странственная шарнирно-стержневая система.
Формирование расчетной схемы конструкции
Заметно упростить формирование структуры можно, создавая единичный эле-
мент конструкции и применяя инструмент копирования схемы. Для начала переходим
во вкладку Узлы и Элементы^ нажимаем кнопку Узлы 1°д] и в раскрывшемся наборе
кнопок - кнопку Ввод узлов ^.1. Далее последовательно вводим узлы по координа-
там X, Y, Z ((0; 0; 3), (3; 0; 3), (3; 3; 3), (0; 3; 3), (1.5; 1.5; 0), (1.5; 4.5; 0), (4.5; 1.5; 0)).
После задания очередных трех координат необходимо каждый раз активизировать
кнопку Добавить диалогового окна Ввод узлов.
Следующий шаг - задание стержней. Для этого во вкладке Узлы и Элементы
активизируем кнопку Элементы	и нажимаем кнопку Добавление стержней 1.211.
Устанавливаем курсор на узел 1, нажимаем левую кнопку мыши, курсором “тянем
нить” от узла 1 к узлу 4 и снова нажимаем левую кнопку. Подобные операции выполняем
для узлов 4 и 3; 2 и 3; 1 и 2; 1 и 5; 5 и 2; 5 и 6; 5 и 4; 5 и 3; 5 и 7. В результате в графиче-
ском поле окна программы получаем изображение единичного элемента (рис. 5.36).
Рис. 5.36
119
Теперь необходимо создать всю структуру, применяя инструмент копирования.
Заходим во вкладку Схема и пажимаехм кнопку Копирование схемы L**d. В появив-
шемся диалоговом окне Копирование схемы оставляем активными по умолчанию
пункт Копировать в направлении и направление копирования - X. Далее заполняем
таблицу Шаг (3); Количество (9). Отмечаем пункты Удалять совпадающие узлы,
Удалять совпадающие элементы. Диалоговое окно при этом будет иметь вид, пока-
занный на рис.5.37. В завершении нажимаем кнопку ОК.
Г
Копирование нагрузок
Удалять совпадающие узлы
Удалять совпадающие элементы
Не удалять стержни породив1 uws >
пластины по? низшие оспенные
he изменять
Все размеры задаются в м
Справка |
Рис. 5.37


В ответ на вопрос Сохранить результаты копирования? окна сообщения
SCAD нажимаем кнопку Да.
Рис. 5.38
120
Далес осуществляем аналогичные описанным выше операции, при этом указы-
ваем направление копирования - Y, а остальные пункты оставляем неизменными
В результате после нажатия на кнопку Проекция на плоскость XoY
ли Визуализация получаем схему, показанную на рис.5.38.
пане-
Корректирование схемы
На данном этапе необходимо удалить лишние узлы. Таковыми являются узлы
крайнего верхнего и крайнего правого рядов. Примыкающие к ним элементы будут
удалены автоматически. Заходим во вкладку Узлы и Элементы и активизируем кноп-
ку Узлы 1° >L В раскрывшемся наборе кнопок нажимаем Удаление узлов °.
Выде-
ляя курсором на схеме удаляемые узлы, нажимаем кнопку Подтверждение
рументальной панели.
инст-
Добавляем опорные узлы. Активизируем Ввод узлов
(6; 24; -3), (24; 6; -3), (24; 24; -3), (6; 6; -3).
Добавляем опорные раскосы, соединяя стержнями с узлами нижнего пояса вве-
денные ранее опорные узлы: узел 242 - с узлами 158, 160, 180, 182; узел 243 - с узла-
ми 34, 38, 60, 62; узел 244 - с узлами 170, 172, 192, 194; узел 245 - с узлами 10, 14, 48,
и задаем координаты:
50. Для этого активизируем кнопку Элементы
И во вкладке Узлы и Элементы и в
появившемся наборе кнопок нажимаем кнопку Добавление стержней 1^.1. Подобную
операцию уже выполняли ранее на этапе создания единичного элемента.
Назначение жесткостей элементам
Во вкладке Назначение главной панели инструментов нажимаем кнопку Па-
значение жесткостей стержням
сткости стержневых элементов активизируем переключатель Профили металло-
проката, затем в каталоге Трубы стальные бесшовные горячедеформированные,
ГОСТ 8732-78 раздела Полный каталог профилей ГОСТ..> вкладки Профили ме-
таллопроката выбираем (раскрывая содержимое каталога нажатием на символ «+»)
профиль обОхЗ. В ниспадающем списке раздела Материал выбираем Сталь обыкно-
венная. Окно принимает вид, представленный на рис. 5.40. Нажимаем кнопку ОК.
Элементам верхнего и нижнего поясов назначаем первый тип жесткости. Для этого
нажимаем на правую кнопку мыши и в появившемся диалоговом окне Выбор узлов и
элементов сначала в разделе Выбор стержней активизируем кнопку Горизонталь-
ные, затем -Инвертировать выбор элементов и в завершение - кнопку ОК. Присваи-
ваем выбранный тип жесткости выделенным стержням, нажимая кнопку Подтвержде-
’Ll. В появившемся диалоговом окне (рис. 5.39) Же-
ние
инструментальной панели.
6 - 531
121
---------———-—.J.c...	..---------------ЧЯР'----------
[Жесткости стержневы аткнт-'__________________'‘ 	? .
Общие данные | Профили металлопроката ] Коэффициенты упругого основания |
Тип жесткости
р Способ задания—------------——------------------------—
• С Параметрические сечения
“ Профили металлопроката
!
Численное описание
(- Численно-параметрическое
описание
С Произвольные сечения
Имя типа жесткости
Заменить и выйти | Заменить и продолжить [	| ОК [ Отмена ] Справка
Рис. 5.39
Жесткости стержневык элемента
Общие данные Профили металлопроката 1 Коэффициенты упругого основания {
г Материал
Сталь обыкновенная
Г Сдвиг
Преднапряжение I
Заменить и выйти
Заменить и продолжить
Модуль упругости [2.0601 е+08 кЦ7м2
Объемный вес	J77.0085	кН/м'З
Коэффициент Пуассона [оз
О 57x8.5
О 57x9
О 57x9.5
О 57x10
О 57x11
О 57x12
О 57x13
OESS
Q 80x3.5
О 60x4
О 60x4.5
О 60x5
О 60x5.5
О 60x6
О 60x6.5
О 60x7
О 60x7.5
О 60x8
3
Номер типа
жесткости
Характеристики I
сечения |
1 в™ена j Справка
Рис. 5.40
122
Аналогичным образом выбираем в каталоге профиль о70хЗ и задаем раскосам
второй тип жесткости. Для этого нажимаем на правую кнопку' мыши и отмечаем кноп-
ку Горизонтальные в диалоговом окне Выбор узлов и элементов, а затем в разделе
Выбор стержней сначала нажимаем кнопку Наклонные, а потом - Инвертировать
выбор элементов и в завершение - ОК. Выделенные элементы будут окрашены в
красный цвет. Нажимая кнопку Подтверждение
сваиваем второй тип жесткости выделенным элементам.
Подобным же образом назначаем опорным раскосам третий тип жесткости, вы-
бирая в каталоге о 102x4. При необходимости ориентирования структуры используем
инструменты панели Визуализация (например, вращение вокруг осей). Завершаем
задание нажатием кнопки Подтверждение
инструментальной панели, при-
инструментальнои панели.
Наложение связей в опорных уз-
лах структуры
Кнопкой Установка связей в уз-
лах в разделе Назначение инстру-
ментальной панели вызываем диалого-
вое окно Связи. В режиме Полная за-
мена активизируем кнопку Z (рис. 5.41
и нажимаем кнопку ОК. Обозначаем
курсором на схеме узлы 242, 243, 244 и
отмечаем Подтверждение 1-^11 инстру-
ментальной панели, тем самым обеспе-
чиваем шарнирно-подвижное закрепле-
ние опорных узлов с реакцией по оси Z
Оставшийся опорный узел 245
закрепляем в грех плоскостях шарнир-
но-неподвижной опорой. Для этого еще
раз нажимаем Установка связей в уз-
лах - В диалоговом окне Связи в
Связи _______________
Установить
все
Отключить
все
 Вин операции-----------------------
Добавить направления к существующим
f* Полная замена
ОК Отмена Справка
Рис. 5.41
режиме Полная замена активизируем
кнопки X, Y, Z и нажимаем кнопку ОК. Обозначаем курсором на схеме узел: 245 и
активизируем Подтверждение
инструментальной панели.
Визуальный контроль правильности постановки опорных связей выполняем па-
жатием кнопки Связи
на панели Фильтры отображения.
Задание загружений структуры
1. Задание узловой сосредоточенной силы F=26.5 кН, приложенной в узлах
верхнего пояса. Во вкладке Загружения кнопкой Узловые нагрузки 1.?°^ вызываем
одноименное диалоговое окно (рис. 5.42). Вводим в поле Z значение 26.5 и нажимаем
ОК. На схеме отмечаем узлы верхнего пояса. На панели Визуализация нажимаем
Проекция на плоскость XoZ, затем - правую кнопку мыши, располагая курсор в
графической области. В разделе
6*
123
Узлрвыш1агвУ4М
Рис. 5.42
Вид курсора появившегося диалогового окна Выбор узлов и элементов нажи-
маем кнопку Прямоугольник и выделяем в рамочку узлы верхнего пояса. Завершаем
задание активизацией Подтверждение
инструментальной панели. Визуальный

контроль нагрузок выполняем при помощи кнопок Узловые нагрузки
pF
и Значе-
ния нагрузок
схема структуры (рис. 5.43).
панели Фильтры отображения. На экране появляется загруженная
26,5	26 ,Е 2t 5
Рис. 5.43
124
Записываем созданное загружение в проект, отмечая Сохранить/Добавить за-
инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение
гружение
вводим имя загружения Полезная нагрузка, номер загружения 1, нажимаем кнопку
ОК и отвечаем Да на вопрос Перейти к формированию следующего загружения?
2. Задание загружения собственным весом осуществляем кнопкой Собствен-
ный вес
. Для записи созданного загружения в проекг отмечаем Сохра-
инструментальной панели. В диалоговом окне Со-
нить/Добавить загружение
хранить загружение вводим имя загружения Собственный вес, номер загружения 2,
нажимаем ОК и отвечаем Нет на вопрос Перейти к формированию следующего
загружения?
Перенумерация узлов и элементов
И
Активизируем Упаковка данных ID 21 во вкладке Управление и на вопрос
Удалять узлы, не принадлежащие элементам? нажимаем Да.
Задание расчетных сочетаний усилий
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Выйти в экран управления проек-
. Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием
том
на знак «+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем пункт
Расчетные сочетания усилий и в колонке Тип таблицы Загружения для полезной
нагрузки выбираем Временное длительно действующее. Заканчиваем работу нажа-
тием ОК.
Статический расчет
Для выполнения статического расчета активизируем пункт Линейный разде-
ла РАСЧЕТ дерева проекта. В диалоговом окне Параметры расчета нажи-
маем кнопку ОК. Отвечаем Да на вопрос Проект был модифицирован. Сохранить
изменения? Если расчеты выполнены правильно, то в окне Протокол выполнения
расчета (рис. 5.44) будет отмечено Задание выполнено, в противном случае на экране
появятся замечания (например, Геометрически изменяемая система). Далее нажати-
ем кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа полученных результатов.
Протокол выполнения т ч

1438:55
1 1438:55
Выбор расчетных сочетаний усилий в основной схеме.
ЗАДАНИЕ ВЫПОЛНЕНО
Затраченное время : 0.05 мин.
Рис. 5.44
Просмотр результатов статического расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в позицию
Графический анализ и активизируем окно постпроцессора. Во вкладке Деформации
125
нажимаем кнопку Совместное отображение исходной и деформированной схемы
гаг
___J, в результате чего на экране получаем изображение (см. рис. 5.45).
Рис. 5.45
Для получения эпюры продольных сил в стержнях структуры во вкладке Эпюры
усилий выбираем N в списке Выбор вида усилия, нажимаем кнопку Эпюры усилий
__J инструментальной панели (рис. 5.46).
ги
или Цветовая индика-
Для получения значений максимальных усилий в стержнях нажимаем кнопки
Цветовая индикация положительных значений усилий
—Н
ЛИ. Аналогичным образом можно вывести па
ция отрицательных значений усилий
экран эпюры остальных внутренних усилий, выбирая их из ниспадающего списка Вы-
бор вида усилия
Эпюры и значения внутренних усилий в стержнях получены относительно соот-
ветствующих местных координатных систем XI Y1 Z1.
126
Проверка несущей способности стальных сечений
Установка параметров
Заходим во вкладку Постпроцессоры и активизируем Проверка сечений из
. В раскрывшемся наборе кнопок отмечаем Установка парамет-
металлопроката
. В разделе Марки стали диалогового окна Параметры настройки выбираем
ров
марку С245 из ниспадающего списка и нажимаем кнопку ОК.
Задание групп конструктивных элементов
Нажимаем Назначение групп конструктивных элементов 1...^.] и выделяем
элементы, которые будем заносить в группу. Нажимаем правую кнопку мыши, распо-
лагая курсор в графическом поле окна программы. Далее в разделе Вид курсора диа-
логового окна Выбор узлов отмечаем кнопку Прямоугольник. Теперь прямоугольни-
ком выделяем элементы верхнего пояса, предварительно нажав на кнопку Проекция
на плоскость XoZ
. Активизируем Подтверждение
инструментальной пане-
ли. В разделе Группы диалогового окна Группы конструктивных элементов для
проверки сечений в текстовое поле Имя группы элементов вписываем название
группы - Верхний пояс. В разделе Коэффициент расчетной длины задаем коэффици-
енты В плоскости XoZ (1), В плоскости XoY (1). Окно принимает следующий вид (см.
рис.5.47):
------------------------g----
Группы конструктивные элемент*
-Группы----------------------------
Имя группы элеменгов	|Верхний пояс
Добавить новую
Список групп
"д*] 3аменить| Цдалигь j
-Коэффициент расчетной длины
В плоскости XoZ |1
В плоскости XoY
Марка стали
[С245
Сечение рГрубы стальные бесшовные горячедеформир
Заменить сечение
Расчетное сопротивление Ry |240082
Коэффициент условий работы |l
Предельная гибкость	р 50
кН/м2
Выход |
Справка j
Рис. 5.47
Нажимаем на кнопку Добавить новую, далее - Выход.
1
127
Далее выделяем элементы нижнего пояса. Снова активизируем Подтверждение
инструментальной панели и в диалоговом окне Группы конструктивных эле-
ментов для проверки сечений задаем имя группы Нижний пояс. Нажимаем на кноп-
ку Добавить новую, затем - Выход.
Подобным образом объединяем раскосы в группу Раскосы, а опорные раскосы
- в группу Опорные раскосы.
Задание групп унификации
Элементы, объединенные в унифицированную группу, по результатам выпол-
ненных расчетов получают одинаковые сечения. Для задания групп унификации акти-
я=я
визируем Назначение групп унификации 1АШ. В появившемся диалоговом окне
Группы унификации для проверки сечений (см. рис.5.48) вводим имя группы уни-
фикации Пояса.
х
Группы унификации дли прснеддо с
- Создание новой группы унификации
Новая группа
Имя группы [Пояса
Конструктивные элементы и
группы конечных элементов
Раскосы
Опорные раскосы
Группы унификации
| Пояса
Верхний пояс
Нижний пояс
Удалить |
Рис. 5.48
Нажимаем кнопку Новая группа. Созданная группа Пояса появляется в списке
Группы унификации. Теперь в списке Конструктивные элементы и группы конеч-
ных элементов выделяем пункты Верхний пояс, Нижний пояс и нажимаем на кнопку
с символом указателя направо. Пункты Верхний пояс и Нижний пояс появляются в
правом списке. Окно при этом имеет вид, представленный на рис.5.48.
Теперь вписываем в пункт Имя группы новое имя Раскосы и нажимаем кнопку
Новая группа. Далее в списке Конструктивные элементы и группы конечных эле-
ментов выделяем пункт Раскосы и нажимаем на кнопку с символом указателя напра-
во. Заканчиваем работу с окном нажатием кнопки ОК.
Расчет
128
При
нажатии кнопки Расчет
Й
программа выполняет проверку несущей спо-
собности конструктивных элементов и/или групп конструктивных элементов.
Отображение результатов расчета
Для отображения результатов необходимо выбрать в списке факторов наимено-
вание интересующего фактора и нажать кнопку Визуализация результатов на схеме
^1. Если фактор не выбран, то результаты отображаются по значению критического
(имеющего максимальное значение) фактора для каждого конструктивного элемента и
группы конструктивных элементов.
Конструктивные элементы могут отображаться на схеме двумя цветами - зеле-
ным, если несущая способность обеспечена, или красным - в противном случае. Если
конструктивный элемент или группа конструктивных элементов входят в группу уни-
фикации, то они будут отображены красным цветом, если хотя бы один из объектов
этой группы не прошел проверку по несущей способности.
Подбор сечений
появляется диалоговое окно Ре-
зультаты подбора сечений. В окне отмечаем пункт Применить подобранные сече-
ния (потребуется пересчет). Далее нажимаем на кнопку Выход и на экране появляет-
ся вопрос окна сообщения SCAD Применить измененные Вами сечения? (Потребу-
ется повторный расчет). Отвечаем Да. Снова активизируем пункт Линейный разде-
ла РАСЧЕТ дерева проекта. В окне Параметры расчета нажимаем ОК. Отвечаем Да
на вопрос Проект был модифицирован. Сохранить изменения? Далее нажатием
кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа полученных результатов расче-
та. Активизируем пункт Графический анализ. Заходим во вкладку Постпроцессоры и
При активизации кнопки Подбор сечений
отмечаем кнопку Проверка сечений из металлопроката
.-**..1. Теперь снова нажимаем
кнопку Расчет
. Для анализа результатов проверки подобранных сечений нажима-
ем кнопку Визуализация результатов на схеме L
Если в результате некоторые
элементы будут выделены красным цветом, следовательно, они не обладают достаточ-
ной несущей способностью, и необходимо повторно провести операцию подбора сече-
ний.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Результаты расчетов сохраняем для включения в отчет, создаваемый SCAD. На-
пример, для сохранения расчетной схемы рамы во вкладке Деформации или во вклад-
ке Эпюры усилий (на выбор пользователя) активизируем Отображение расчетной
. При этом расчетная схема не будет отображена полностью до тех пор, пока
схемы
не будут активизированы соответствующиекнопки панели Фильтры отображения -
Номера узлов
Номера элементов
Номера типов жесткости Lz2Ll, Связи
-А
Шарниры
1, Узлы
а-ГП-
Сосредоточенные нагрузки
Узловые нагрузки
тг
, Распределенные нагрузки
и т.д. Далее переходим во вкладку Управле-
129
ние и нажимаем на кнопку Сохранение образа экрана LEJ, где в предлагаемом окне
Текст комментариев вводим Расчетная схема, а затем в диалоговом окне Сохране-
ние образа экрана - имя файла (любое легко узнаваемое пользователем, отличающее-
ся от уже имеющихся имен файлов содержащихся в рабочей папке).
Подобные операции можно проделать для всех необходимых
графических данных (эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной
схем рамы).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Выйти в эк-
ран управления проектом
. В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавли-
ваем курсор в пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое ок-
но Вывод результатов.
Рассмотрим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными
данными. Ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей отображение
всех узлов и элементов схемы.
Далее в левой части окна активизацией соответствующих управляющих кнопок
указываем отображаемую информацию в каждом пункте. Например, при нажатии на
кнопку Исходные данные отмечаем пункты - Жесткости, Величины нагрузок. Далее
нажимаем на кнопку Иллюстрации и добавляем в правое поле окна требуемую схему,
используя по мере необходимости просмотр добавляемых схем. Так, например, в раз-
дел Исходные данные мы включаем созданную ранее расчетную схему, в раздел Пе-
ремещения - исходную и деформированную схемы рамы, а в раздел Усилия и на-
пряжения - эпюры внутренних усилий. Перед началом работы в разделах Перемеще-
ния и Усилия и напряжения отмечаем пункт Вся схема. Завершаем работу с окнами
нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Экспорт данных отчета в MS Word осуществляем активизацией Создать доку-
мент MS Word диалогового окна Вывод результатов, при этом выбираем редактор
MS Word 7.0 из предлагаемых версий. Следующее действие - указание имени файла
результатов расчета.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем на кнопку Выход из
SCAD . На вопрос Завершить работу? отвечаем Да.
130
Глава 6. Решение задач курса деревянных конструкций
6.1.	Арка стрельчатая
Пример 12
Исходные данные
Характер внешней нагрузки и геометрическая схема арки представлены на рис. 6.1
Материал:
древесина (лиственница)
q=2.1 кН/м
Сечение:
d, =28.72°
£>, =61.28°
0^=118.72°
£>2 =151.28°
	арка прикреплена к “земле” с помощью двух шарнирно-неподвижных опор в
точках А и В;
	полуарки АС и ВС имеют в узле С шарнирно-цилиндрическое соединение;
	арка одновременно загружена в ее плоскости равномерно распределенной го-
ризонтальной нагрузкой q и собственным весом;
	элементы арки выполнены из древесины (лиственница: объемный вес - 6.5
кН/м3, модуль упругости - 1е+07 кН/м2, коэффициент Пуассона - 0,5);
Задача
Для предложенной схемы нагруженной арки с помощью системы SCAD необхо-
димо решить такие задачи:
	сформировать ее расчетную плоскую стержневую конечно-элементную мо-
дель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать па экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели;
131
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графиче-
ские) для экспорта в редакторы из пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) и
осуществить экспорт.
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса щелкнем на пиктограмме SCAD.
Создание проекта
Создаем новый проект, выбирая тип схемы 2 - Плоская рама (см. главу 2).
Формирование расчетной схемы
Во вкладке Узлы и Элементы активизируем Элементы
наборе кнопок нажимаем Генерация элементов по дуге L__
диалоговое окно Ввод элементов по дуге окружности (см. рис.6.2) .
На
и в раскрывшемся
экране появляется
элементы* пи дуге
Г Плоскость
- Привязка центра
XoY
• Координаты
лу
YoZ
-Параметры-----------------------------------
Количество э леменгов по дуге (i 0Q
Начальный угол дуги	128.72^ Градусы
Конечный угол дуги
Радиус
J44 14
Координаты и радиус задаются в м
- Характеристики элементов--
Жесткость
ОК | Отмена J
Справка j
Рис. 6.2
В разделе Параметры диалогового окна вводим Количество элементов по ду-
ге (100), Начальный угол дуги (28.72), Конечный угол дуги (61.28), Радиус (44.14).
В разделе Характеристики элементов нажимаем на кнопку Жесткость и в окне Же-
сткости стержневых элементов выбираем Параметрические сечения, затем в разде-
ле Материал появившейся вкладки Параметрические сечения задаем следующие
характеристики: Объемный вес (6.5), Модуль упругости (1е+07), Коэффициент Пу-
ассона (0.5); в разделе Сечение - оставляем установленное по умолчанию (сплошное
прямоугольное); в разделе Параметры сечения задаем b и h - соответственно 12 и
66, затем нажимаем последовательно кнопки ОК в окнах Жесткости стержневых
132
элементов и Ввод элементов по дуге окружности. В результате проделанных дейст-
вий получаем правую полуарку.
Аналогично можно получить и левую полуарку. В диалоговом окне Ввод эле-
ментов по дуге окружности - вводим параметры Координаты Х=42.42, Y=0, Z=0.
В разделе Параметры - вводим Количество элементов по дуге (100), Начальный
угол дуги (118.72), Конечный угол дуги (151.28), Радиус (44.14). В разделе Характе-
ристики элементов нажимаем на кнопку Жесткость и в окне Жесткости стержневых
элементов выбираем ранее заданный первый тип жесткости активизацией пункта 1 в
разделе Тип жесткости. Затем нажимаем кнопки ОК в окнах Жесткости стержневых
элементов и Ввод элементов по дуге окружности.
Для отображения более подробной информации по схеме можно активизировать
соответствующие кнопки на панели Фильтры отображения. Например, в рассматри-
ваемой задаче количество элементов по дуге принято равным 100, при такой частой
разбивке разобрать номера узлов и элементов можно лишь применяя инструмент Уве-
личение изображения, расположенный па панели Визуализация (рис. 6.3).
В графическом поле окна программы получаем начальную схему арки (рис. 6.4).
Корректирование схемы
Так как длины заданных дуг одинаковы, то в вершине арки получаем (с некото-
рой точностью) совпадение узлов. Для корректировки схемы (объединения узлов) за-
ходим во вкладку Узлы и элементы главной панели инструментов. Далее активизиру-
ем кнопку Узлы и в раскрывшемся наборе кнопок отмечаем Объединение совпа-
дающих узлов 1..°. ° I, в результате на вершине остается один узел.
133
Наложение связей в опорных уз-
лах
В разделе Назначение инструмен-
тальной панели кнопкой Установка свя-
вызываем диалоговое
зей в узлах
окно Связи. В режиме Полная замена
активизируем кнопки X, Z (рис. 6.5) и
нажимаем кнопку ОК. Выделяем курсо-
ром на схеме узлы 1 и 201, а затем нажи-
инструмен-
маем Подтверждение
тальной панели, тем самым обеспечиваем
шарнирно-неподвижное закрепление
опорных узлов 1 и 201 рамы в плоскости
XZ. Визуальный контроль правильности
постановки опорных связей выполняем
активизацией кнопки Связи на панели
Фильтры отображения.
Рис. 6.5
Назначение условий примыкания стержней к узлам
Во вкладке Назначение кнопкой Установка шарниров
вызываем диалого-
вое окно Условия примыкания стержней (рис. 6.6). Для освобождения угловых свя-
зей (относительно местной координатной оси Y1 стержня 100) необходимо определить,
в каком узле стержня освобождаем связь (в узле 1 или в узле 2). С этой целью на пане-

. На-
ли Фильтры отображения активизируем кнопку Местные оси элементов
правление местной оси элемента показывает направление от первого узла ко второму.
Так, например, для стержня 100 необходимо удалить угловую связь в узле 2, что и де-
лаем постановкой галочки против пункта UY в узле 2. Затем нажимаем кнопку ОК.
Отмечаем курсором на схеме стержень 100 и нажимаем кнопку Подтверждение
инструментальной панели, тем самым обеспечиваем цилиндрически-шарнирное (отно-
сительно оси Y1) присоединение конца стержня 100 к узлу 101.
Рис. 6.6.
134
Заметим, что связи на концах стержней ориентированы относительно соответст-
вующих местных систем координат стержней.
Визуальный контроль правильности постановки шарниров выполняем нажатием
кнопки Шарниры /t на панели Фильтры отображения.
Задание загружений
1. Задание вертикальной равномерно распределенной нагрузки: во вкладке За-
вызываем диалоговое окно Задание
гружения кнопкой Нагрузки на стержни
нагрузок на стержневые элементы. Выбираем вид нагрузки (Распределенная), на-
правление действия нагрузки (Z) и ее значение (2.1). Диалоговое окно принимает вид,
представленный на рис.6.7. Нажимаем кнопку ОК. Далее на схеме отмечаем все эле-
менты. Для этого щелкаем в графическом поле окна программы правой кнопкой мыши
и нажимаем кнопку Инвертировать выбор элементов в появившемся диалоговом
окне Выбор узлов и элементов. Завершаем работу с окном нажатием ОК. Затем акти-
визируем кнопку Подтверждение
инструментальной панели.
дание нагрузок на стеджнеь: i •
j Система координат нагрузки Д
j Общая система координат
С Местная система координат
OK I Отмена I Справка
।	Н аправление действия нагрузки
Силы	Моменты
* —---—-----4____—____________I
X I Y |Г2“ Ux I Uy I Uz |
! —» д—1 —--------------------’j
Значение нагрузки
P |2?1 кН/м
Рис. 6.7
инструментальной панели. Далее в диалоговом окне
Для записи созданного загружения в проект нажимаем кнопку Сохра-
нить/Добавить загруженне
Сохранить загруженне вводим имя загружения Полезная нагрузка, номер загруже-
ния 1, нажимаем кнопку ОК. Отвечаем Да на вопрос Перейти к формированию сле-
дующего загружения?
2. Загруженне собственным весом осуществляем нажатием кнопки Собствен-
ный вес
1, расположенной во вкладке Загружения.
135
Нажимаем кнопку Сохранить/Добавить загружение
инструментальной
панели и переходим к записи созданного загружения в проект. В диалоговом окне Со-
хранить загружение вводим имя загружения Собственный вес, номер загружения 2,
нажимаем кнопку ОК. Отвечаем Нет на вопрос Перейти к формированию следую-
щего загружения? в окне сообщения SCAD.
Визуальный контроль нагрузок выполняем с помощью кнопок панели Фильтры
гг
отображения - Распределенные нагрузки
, Значения нагрузок


Задание расчетных сочетаний усилий
Во вкладке Управление нажимаем кнопку Выйти в экран управления проек-

. Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием
том
на знак «+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем пункт
Расчетные сочетания усилий и в колонке Тип таблицы Загружения для полезной
нагрузки из ниспадающего списка выбираем тип Временное длительно действующее.
Заканчиваем работу с окном нажатием кнопки ОК.
Статический расчет
Для выполнения статического расчета выходим в дерево проекта помощью
раздела Управление и кнопки Выйти в экран управления проектом. Активизируем
пункт Линейный раздела РАСЧЕТ дерева проекта. В диалоговом окне Параметры
расчета нажимаем кнопку ОК.
На экране появляется вопрос Проект был модифицирован. Сохранить изме-
нения? В ответ нажимаем кнопку Да.
Если в окне Протокол выполнения расчета (см. рис. 6.8) подтверждается пра-
вильность выполненных действий (Задание выполнено) и нет замечаний (Геометри-
чески изменяемая система), то нажатием кнопки Выход переходим в дерево проекта
для анализа полученных результатов.
Рис. 6.8
Просмотр результатов расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в позицию
Графический анализ и активизируем окно постпроцессора, где отображаются резуль-
таты определенного НДС рамы: деформированная схема, эпюры усилий, и т.п.
Отобразим деформированную схему рамы на фоне недеформированной. Для
этого в разделе Деформациянажимаем кнопку Совместное отображение исходной и
I [Д7 I
деформированной схемы I___в результате чего на экране получаем следующее изо-
бражение (рис. 6.9):
136
Во вкладке Эпюры усилий из списка Выбор вида усилия выбираем М. нажи-
м
инструментальной панели и получаем эпюру изги-
маем кнопку Эпюры усилий
бающих моментов М (рис. 6.10). Вид эпюры N приведен на рисунке 6.11. Отображение
внутренних усилий возможно и цветовой индикацией. Для этого нажимаем кнопку
Цветовая индикация положительных значений усилий
—N
JEEJ. Аналогично можно вывести на
+N
mi или кнопку Цветовая
индикация отрицательных значений усилий
экран эпюру Q, выбрав ее из ниспадающего списка Выбор вида усилия.
Рис. 6.10
137
Отметим, что эпюры и значения внутренних усилий в элементах получены отно-
сительно соответствующих местных координатных систем XI Y1 Z1.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Для сохранения расчетной схемы рамы активизируем кнопку Отображение
расчетной схемы
выбор пользователя), при этом расчетная схема не будет отображена полностью до тех
пор, пока не будут активизированы соответствующие кнопки панели Фильтры ото-
во вкладке Деформации или во вкладке Эпюры усилий (на
бражения: Номера узлов
, Номера элементов
, Номера типов жесткости
1, Узлы L—
Узловые нагрузки
Распределен-
, где в предла-
I I, Связи Шарниры
ные нагрузки Сосредоточенные нагрузки ~ I и т.д. Далее переходим во вклад-
ку Управление и нажимаем на кнопку Сохранение образа экрана
гаемом окне Текст комментариев вводим Расчетная схема, а затем в диалоговом ок-
не Сохранение образа экрана - имя файла (любое легко узнаваемое пользователем,
отличающееся от уже имеющихся имен файлов, содержащихся в рабочей папке).
Подобные операции можно осуществить для всех необходимых графических
данных (эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем рамы).
Переходим во вкладку Управление и активизируем Выйти в экран управле-

В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в
ния проектом
пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое окно Вывод ре-
зультатов.
Рассмотрим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными
данными.
138
Для начала ставим галочку против надписи Вся схема, активизирующей ото-
бражение всех узлов и элементов схемы.
Далее в левой части окна соответствующими управляющими кнопками указыва-
ем отображаемую информацию подробно по каждому пункту. Например, при нажатии
на кнопку Исходные данные отмечаем пункты: Жесткости, Величины нагрузок.
Далее нажимаем на кнопку Иллюстрации и добавляем в правое поле окна требуемую
схему, используя, по мере необходимости, возможность просмотра добавляемых схем.
Так, например, в раздел Исходные данные мы включаем созданную ранее расчетную
схему, в раздел Перемещения - исходную и деформированную схемы арки, а в раздел
Усилия и напряжения - эпюры внутренних усилий. Перед началом работы в разделах
Перемещения и Усилия и напряжения необходимо отметить пункт Вся схема. За-
вершаем работу с окнами нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Экспорт данных отчета в MS Word возможен при нажатии кнопки Создать до-
кумент MS Word диалогового окна Вывод результатов, при этом из предлагаемых
версий MS Word 7.0 и MS Word 97 выбираем редактор MS Word 97.
Следующее действие - указание имени файла результатов.
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем на кнопку Выход из
SCAD®. и отвечаем Да на вопрос Завершить работу? окна сообщения SCAD.
6.2.	Купол ребристо-кольцевой
Пример 13
Исходные данные
Характер внешней нагрузки, геометрическая схема и основные размеры купола
представлены на рис.6 12
	купол представляет собой поверхность вращения с осью, проходящей через
центры верхнего и нижнего колец;
	ребра-арки выполнены из дерева, кольца и связи по поверхности покрытия
выполнены из металла;
	ребра-арки имеют одинаковое по всей длине прямоугольное сечение и ориен-
тациию местных координатных осей X1,Y1,Z1;
	кольца и связи по поверхности покрытия имеют сечение из прокатных про-
филей;
	ребра-арки закрепляются к опорной горизонтальной поверхности сфериче-
скими шарнирно неподвижными опорами;
	во всех промежуточных узлах элементы ребер купола жестко соединяются
между собой;
	на каждую арку действует равномерно распределенная нагрузка от собствен-
ного веса несущей конструкции и треугольная от веса покрытия [ 39 ].
139
Материал:
-	ребра-арки: древесина (лиственница: объемный вес - 6.5 кН/мЗ,
модуль упругости - 1е+07 кН/м2, коэффициент Пуассона - 0,5)
- верхнее кольцо: металл
-	промежуточные кольца: металл
-	поперечные связи: металл
Сечение:
- ребра-арки:
120\, |, г
--
-	верхнее кольцо: швеллер по ГОСТ 8240-89 - (ЗОП)
-	промежуточные кольца: квадратные трубы по ТУ 36-2287-80 - (80x3)
-	поперечные связи: квадратные трубы по ТУ 36-2287-80 - (80x3)
Рис. 6.12
Задача
Для предложенной схемы нагруженного купола с помощью системы SCAD не
обходимо решить такие задачи:
140
	сформировать ее расчетную пространственную стержневую конечно-
элементную модель;
	определить НДС модели от заданной нагрузки;
	визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного
НДС модели.
	подготовить исходные данные и результаты расчета (в том числе графиче-
ские) для экспорта в редакторы из пакета MS Office (Microsoft Word, Microsoft Excel) и
осуществить экспорт.
Алгоритм решения задачи
Запуск вычислительного комплекса
Для запуска вычислительного комплекса щелкнем на пиктограмме SCAD.
Создание нового проекта
Создаем новый проект, выбрав тип схемы 5 - Система общего вида (см. главу 2).
Построение пространственной стержневой модели
[сэ
Раскрываем вкладку Схема и нажимаем Создание поверхности вращения 1.^..
Задаем параметры поверхности в диалоговом окне Создание поверхности вращения.
Для этого в разделе Вид поверхности активизируем пункт Сфера, в разделе Элемен-
ты - пункт Стержни, а в разделе Разбивка - крайнюю правую кнопку. В разделе Гео-
метрические характеристики вводим геометрические характеристики купола: Ради-
ус [R] (30), Радиус [г] (1.5), Высота [Н] (15), Количество элементов |пН] (5), Коли-
чество элементов [nR] (16), Угол вращения (360). Диалоговое окно принимает вид,
представленный на рис.6.13.
Вид поверхности
С Цилиндр
С Конус
4* Сфера
С Тор
•Элементы------1--->
i* Стержни
Пластины
Г еометрические характеристики
Радиус [ Я ]
Радиус [ г ] jg!
Высота [ Н ]
Количество
элементов [ пН ]
Количество
элементов [ пЯ ]
Угол вращения
30 м
1.5	м
ГГГ	м	I
lie.......
1360	Град.
Отмена
г Разбивка
Характеристики э леменгов
Жесткость I
Справка
Рис. 6.13
На этапе генерации назначаем жесткости элементам схемы. Нажимаем кнопку
Жесткость в разделе Характеристики элементов. В диалоговом окне Жесткости
стержневых элементов во вкладке Профили металлопроката включаем переключа-
тель Профили металлопроката и выбираем Трубы электросварные прямошовные
141
по ГОСТ 10704-91>83х5 в разделе Полный каталог профилей ГОСТ..> (еодер - - с
каталога раскрываем нажатием на символ «+»). Из ниспадающего списка раздела Ч >
териал выбираем Сталь качественная и нажимаем ОК.
Нажимаем кнопку ОК диалогового окна Создание поверхности вращеь
получаем на экране сгенерированную программой схему купола (рис. 6.14).
Рис. 6.14
Задание жесткостей элементов
Формируем второй тип жесткости стержней. Нажимаем кнопку Назначение -
сткостей стержням во вкладке Назначения. Устанавливаем переключатель П>
раметрические сечения в окне Жесткости стержневых элементов и переходим м
вкладку Параметрические сечения, в которой заполняем характеристики материал
объемный вес (6.5), модуль упругости (1е+07), коэффициент Пуассона (0,5). Тепе
задаем сечение (сплошное прямоугольное) и его размеры (Ь=12 см; h=66 см). Для г*
верки введенных величин активизируем кнопку Контроль. Завершаем работу с ок.: м
нажатием кнопки ОК.
Второй тип жесткости назначаем ребрам-аркам купола, которые показа.-^
утолщенной линией на рис. 6.15.
Для их выделения на схеме используем инструменты панели Визуализация -
вращение вокруг осей X, Y, Z и проецирование на плоскости XoZ, XoY, YoZ. Отмел
курсором все элементы, нажимаем Подтверждение ,..^£ инструментальной панели.
Формируем третий тип жесткости. Нажимаем Назначение жесткостей стерж-
ням во вкладке Назначения. В окне Жесткости стержневых элементов устаназ
ливаем переключатель Профили металлопроката и выбираем Швеллер с пара.
дельными гранями полок по ГОСТ 8240-89>30П в разделе Полный каталог пр
филей ГОСТ..> (содержимое каталога раскрываем нажатием на символ «+»). Из Hi с-
падающего списка раздела Материал выбираем Сталь качественная и нажима,
кнопку ОК диалогового окна Жесткости стержневых элементов. Сформированн:
третий тип жесткости назначаем элементам верхнего кольца. Для этого выделяем их н а
схеме курсором и нажимаем кнопку Подтверждение _ £ инструментальной панели.
142
Рис. 6.15
Для формированиячетвертого типа жесткости нажимаем кнопку Назначение
жесткостей стержням во вкладке Назначения. В окне Жесткости стержневых
элементов устанавливаем переключатель Профили металлопроката. В разделе Пол-
ный каталог профилей ГОСТ..> вкладки Профили металлопроката выбираем Тру-
бы электросварные прямошовные по ГОСТ 10704-91>219х5 (содержимое каталога
раскрываем нажатием на символ «+»). Из ниспадающего списка раздела Материал
выбираем Сталь качественная и нажимаем кнопку ОК. Выделяем на схеме элементы
нижнего кольца и назначаем им четвертый тип жесткости, нажимая кнопку Подтвер-
ди]
ждение L--J инструментальной панели.
Задание шарнирного примыкания поперечных связей
Кнопкой Установка шарниров
+1
-о|о-
во вкладке Назначение вызываем диалого-
вое окно Условия примыкания стержней (рис. 6.16). Для освобождения угловых свя-
зей (относительно местной координатной оси Y1) стержней образующих поперечные
связи необходимо в разделе Освобождение угловых связей отметить галочками пунк-
ты UY в подразделах Узел 1 или в Узел 2).
Рис. 6.16
143
Отметив указанные пункты нажимаем кнопку ОК диалогового окна. Теперь вы-
деляем стержни образующие поперечные связи кроме стержней образующих верхнее и
нижнее кольца и нажимаем кнопку Подтверждение
инструментальной панели.
Задание шарнирного примыканияребер-арок к верхнему и нижнему кольцам
Кнопкой Установка шарниров
во вкладке Назначение вызываем диалого-
вое окно Условия примыкания стержней (рис. 6.16). Для освобождения угловых свя-
зей (относительно местной координатной оси Y1) необходимо в разделе Освобожде-
ние угловых связей отметить галочкой пункт UY в подразделе Узел 2 для стержней
ребер-арок примыкающих к верхнему кольцу и в подразделе Узел 1 для стержней ре-
бер-арок примыкающих к нижнему кольцу.
Установка связей в опорных узлах купола
I
Кнопкой Установка связей в узлах
во вкладке Назначение инструмен-
тальной панели вызываем диалоговое окно Связи. В режиме Вид операции — Полная
замена раздела Направления связей нажимаем кнопки X, Y, Z и кнопку ОК. Обозна-
ин-
чаем курсором на схеме узлы с номерами 1	16 и нажимаем Подтверждение
струментальной панели. В результате в выбранных узлах будут установлены сфериче-
ские шарнирно-неподвижные опоры.
Задание загружений купола
1 .Загруженне треугольной нагрузкой от веса покрытия (см. рис. 6.12).
Во вкладке Загружения кнопкой Нагрузки на стержни
вызываем диалого-
вое окно Задание нагрузок на стержневые элементы. Выбираем вид нагрузки (Тра-
пециевидная) и направление действия нагрузки (Z). В поля значения нагрузки после-
довательно вводим для Р1 - (70), для А1 - (0), для Р2 - (56) и для А2 - (5.81) и нажима-
ем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, 34, 37,
40, 43, 46 и нажимаем кнопку Подтверждение
инструментальной панели.
Далее, в диалоговом окне Задание нагрузок на стержневые элементы выбира-
ем вид нагрузки (Трапециевидная) и направление действия нагрузки (Z). В поля зна-
чения нагрузки последовательно вводим для Р1 - (56), для А1 - (0), для Р2 - (42) и для
А2 - (5.81) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни: 49, 52, 55, 58, 61, 64,
67, 70, 73, 76, 79, 82, 85, 88, 91, 94 и нажимаем кнопку Подтверждение
ментальной панели.
Аналогично, в диалоговом окне Задание нагрузок на стержневые элементы
выбираем вид нагрузки (Трапециевидная), направление действия нагрузки (Z). В поля
значения нагрузки последовательно вводим для Р1 - (42), для А1 - (0), для Р2 - (28) и
для А2 - (5.81) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни: 65, 67, 69, 71, 73,
75, 77, 79, 81, 83, 85, 87, 89, 91, 93, 95 и нажимаем кнопку Подтверждение
рументальной панели.
Аналогично, в диалоговом окне Задание нагрузок на стержневые элементы
выбираем вид нагрузки (Трапециевидная), направление действия нагрузки (Z). В ноля
значения нагрузки последовательно вводим для Р1 - (28), для А1 - (0), для Р2 - (14) и
для А2 - (5,81) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни: 97, 100, 103, 106,
144
инстру-
инст-
109, 112, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 136, 139, 142 и нажимаем кнопку Подтвер-

ждение
инструментальной панели.
Аналогично, в диалоговом окне Задание нагрузок на стержневые элементы
выбираем вид нагрузки (Трапециевидная), направление действия нагрузки (Z). В поля
значения нагрузки последовательно вводим для Р1 - (14), для А1 - (0), для Р2 - (0) и
для А2 - (5,81) и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем стержни: 145, 148, 151, 154,
157, 160, 163, 166, 169, 172, 175, 178, 181, 184, 187, 190 и нажимаем кнопку Подтвер-
инструментальной панели.
ждение
Визуальный контроль правильности загружений выполняем при помощи кнопок
I
панели Фильтры отображения: Распределенные нагрузки и Значения нагру-
зок
74F
Для записи созданного загружения в проект нажимаем кнопку Сохра-
нить/Добавить загружение I..JE..I инструментальной панели. В диалоговом окне Со-
хранить загружение вводим имя загружения Полезная нагрузка, номер загружения
1, нажимаем ОК и на вопрос Перейти к формированию следующего загружения?
окна сообщения SCAD отвечаем Да.
2. Загружение собственным весом. Для задания загружения собственным весом
нажимаем Собственный вес
Визуальный контроль правильности загружений выполняем с помощью кнопок
панели Фильтры отображения: Распределенные нагрузки L——J и Значения нагру-
ЗОК 1 — 1
Записываем созданное загружение в проект, активизируя Сохранить/Добавить
инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загруже-
загружение
ние вводим имя загружения Собственный вес, номер загружения 2, нажимаем ОК и
на вопрос Перейти к формированию следующего загружения? окна сообщения
SCAD отвечаем Нет.
Задание расчетных сочетаний усилий
Во вкладке Управление нажимаем Выйти в экран управления проектом .
Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием на знак
«+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем пункт Расчет-
ные сочетания усилий и в колонке Тип таблицы Загружения для полезной нагрузки
из ниспадающего списка выбираем Временное длительно действующее. Заканчиваем
работу с окном нажатием ОК.
Статический расчет
Активизируем пункт Линейный раздела РАСЧЕТ дерева проекта. В диалого-
вом окне Параметры расчета нажимаем кнопку ОК.
На вопрос Проект был модифицирован. Сохранить изменения? окна сообще-
ния SCAD отвечаем Да.
145
После окончания расчета просматриваем окно Протокол выполнения расчета.
При условии правильности выполнения (Задание выполнено) и отсутствии замечаний
(Геометрически изменяемая система) активизацией кнопки Выход переходим в де-
рево проекта для анализа полученных результатов.
Просмотр результатов расчета
В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор в пункт Гра-
фический анализ и активизируем окно постпроцессора, где отображаются результаты
НДС купола: деформированная схема, эпюры усилий, и т.п.
Просмотрим деформированную схему купола на фоне недеформированной. Во
вкладке Деформации нажимаем Совместное отображение исходной и деформиро-
Й7
ванной схемы------1, в результате чего на экране получаем изображение, представлен-
ное на рис. 6.17.
Для получения эпюр изгибающих моментов в стержнях купола относительно со-
ответствующих местных координатных осей стержней (например, осей Y1) во вкладке
Эпюры усилий из списка Выбор вида усилия выбираем позицию Му и нажимаем
146
кнопку Эпюры усилий
м
инструментальной панели (рис. 6.19). Нажимая кнопку
Цветовая индикация
положительных значений усилий
+ N
пч
(или Цветовая инди-
кация отрицательных значений усилий
—N
), активизируем окно My, что даст воз-
можность приблизительно определить максимальные значения моментов в стержнях
рамы. Эпюра N приведена на рис. 6.20.
Рис. 6.20
147
Проверка несущей способности стальных сечений
Установка параметров
Заходим во вкладку Постпроцессоры, нажимаем кнопку Проверка сечений из
1, а в раскрывшемся наборе кнопок - Установка параметров
металлопроката
В диалоговом окне Параметры настройки в разделе Марки стали из ниспадающего
списка выбираем С255 и нажимаем кнопку ОК.
Задание групп конструктивных элементов
Нажимаем Назначение групп конструктивных элементов

и выделяем
элементы нижпего кольца при помощи кнопки Проекция на плоскость Хо¥
па-
инструменталь-
нели Визуализация. Далее активизируем кнопку Подтверждение
ной панели. В появившемся диалоговом окне Группы конструктивных элементов
для проверки сечений в текстовое поле Имя группы элементов раздела Группы
вписываем название группы Нижнее кольцо. В разделе Коэффициент расчетной
длины задаем коэффициенты В плоскости XoZ (1), В плоскости XoY (1). Окно при-
нимает следующий вид (рис. 6.21):
Рис. 6.21
Теперь нажимаем кнопку Добавить новую, а затем - Выход.
Далее выделяем элементы верхнего кольца. Снова нажимаем Подтверждение
х>
—л инструментальной панели и в диалоговом окне Группы конструктивных эле-
ментов для проверки сечений задаем имя группы Верхнее кольцо. Затем активизи-
руем кнопку Добавить новую и нажимаем на кнопку Выход.
148
Подобным же образом объединяем промежуточные кольца и сетку раскосов в
одноименные группы.
Расчет
V
После нажатия кнопки Расчет L£=l| программа выполняет проверку несущей
способности конструктивных элементов и/или групп конструктивных элементов.
Отображение результатов расчета
На схеме можно отобразить и результаты проверки по каждому из факторов, оп-
ределяющих несущую способность. Для этого необходимо выбрать в списке наимено-
вание интересующего фактора и нажать кнопку Визуализация результатов на схеме
Если фактор не выбран, то результаты отображаются по значению критического
(имеющего максимальное значение) фактора для каждого конструктивного элемента и
группы конструктивных элементов.
Конструктивные элементы отображаются на схеме двумя цветами — зеленым,
если несущая способность достаточна, или красным - в противном случае. Если конст-
руктивный элемент или группа конструктивных элементов входят в группу унифика-
ции, то они будут отображаться красным цветом, если хотя бы один из объектов этой
группы не прошел проверку по несущей способности.
Подбор сечений
Нажимаем кнопку Подбор сечений
. В появившемся диалоговом окне Ре-
зультаты подбора сечений активизируем пункт Применить подобранные сечения
(потребуется пересчет). Теперь нажимаем Выход и на вопрос в окне сообщения
SCAD Применить измененные Вами сечения? (Потребуется повторный расчет)
отвечаем Да. Активизируем пункт Линейный раздела РАСЧЕТ дерева проекта и в
окне Параметры расчета нажимаем ОК. На вопрос окна сообщения SCAD - Проект
был модифицирован. Сохранить изменения? нажимаем Да. Далее нажатием кнопки
Выход переходим в дерево проекта для анализа результатов расчета. Активизируем
пункт Графический анализ. Заходим во вкладку Постпроцессоры, нажимаем Про-
±1 и далее - Расчет
. Анализируем результа-
верка сечений из металлопроката
ты проверки подобранных сечений при помощи кнопки Визуализация результатов
на схеме LTT^J. Если не все из подобранных сечений имеют достаточную несущую спо-
собность (эти элементы будут выделены красным цветом), необходимо снова провести
операцию подбора сечений.
Для этого опять активизируем Подбор сечений
и выполняем действия,
аналогичные вышеизложенным. Если в результате перерасчетов и последующего па-
жатия на кнопку Визуализация результатов на схеме L_J все стержни будут окраше-
ны в зеленый цвет, можно сделать вывод, что они имеют достаточную несущую спо-
собность.
Подготовка результатов расчета для последующего экспорта
Для сохранения расчетной схемы рамы во вкладке Деформации или во вкладке
Эшоры усилий (на выбор пользователя) активизируем кнопку Отображение расчет-
149
1, при этом расчетная схема не будет отображена полностью до тех пор,
пока не будут активизированы соответствующиекнопки панели Фильтры отображе-
2x1	I2JI
ной схемы
ния: Номера узлов
Номера элементов
Номера типов жесткости
Связи
J, Шарниры
, Узлы
1—J, Узловые нагрузки
, Распределенные
R
Сосредоточенные нагрузки LZZJ и т.д. После наиболее полного ото-
нагрузки
бражения на экране расчетной схемы переходим во вкладку Управление и нажимаем
1, где в предлагаемом окне Текст коммента-
на кнопку Сохранение образа экрана
риев вводим Расчетная схема, а затем в диалоговом окне Сохранение образа экрана
- имя файла (любое легко узнаваемое пользователем, отличающееся от уже имеющих-
ся имен файлов содержащихся в рабочей папке).
Подобные операции осуществляем для всех необходимых графических данных
(эпюр внутренних усилий, исходной и деформированной схем купола).
Далее переходим во вкладку Управление и нажимаем Выйти в экран управ-

В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта устанавливаем курсор
ления проектом
в пункт Документирование, в результате чего появляется диалоговое окно Вывод ре-
зультатов.
Каждой управляющей кнопке соответствует диалоговое окно для настройки таб-
лиц определенного вида. Все окна, кроме окна настройки таблиц исходных данных,
имеют одинаковый набор управляющих элементов и единые правила работы. Рассмот-
рим работу с окнами на примере окна настройки таблиц с исходными данными.
Для начала ставим галочку напротив надписи Вся схема, которая активизирует
отображение всех узлов и элементов схемы.
В левой части окна активизацией соответствующих управляющих кнопок указы-
ваем отображаемую информации. Например, при нажатии на кнопку Исходные данные
отмечаем пункты Жесткости, Величины нагрузок. Далее нажимаем Иллюстрации и
добавляем в правое поле окна требуемую схему, используя, если необходимо, возмож-
ность просмотра добавляемых схем. Так, например, в раздел Исходные данные включа-
ем созданную ранее расчетную схему, в раздел Перемещения - исходную и деформиро-
ванную схемы купола, а в раздел Усилия и напряжения - эпюры внутренних усилий.
Перед началом работы в разделах Перемещения и Усилия и напряжения необходимо
отметить пункт Вся схема. Завершаем работу с окнами нажатием кнопки ОК.
Экспорт результатов расчета в редактор MS Word
Экспорт данных отчета в MS Word проиводим нажатием кнопки Создать доку-
мент MS Word диалогового окна Вывод результатов, при этом выбираем редактор
MS Word 97 из предлагаемых версий MS Word 7.0 и MS Word 97.
Завершающее действие - указание имени файла результатов (на усмотрение
пользователя).
Выход из вычислительного комплекса
Для выхода из вычислительного комплекса нажимаем Выход из SCAD и
отвечаем Да на вопрос Завершить работу? в окне сообщения SCAD.
150
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.	В.С.Карпиловский, Э.З.Криксунов, А. А.Маляренко, М.А.Микитаренко, А.В.Перельмутер,
М.А.Псрельмутер. SCAD Office. Вычислительный комплекс SCAD.- М: Изд-во АСВ, 2004 - 592 с.
2.	А.В.Перельмутер, В.И.Сливкер. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа
(издание 2-е переработанное и дополненное).- Киев: Изд-во Сталь, 2002. - 600 с.
3.	В.Карпиловский, Э.Криксунов, А.Перельмутер, М.Перельмутер, А.Трофимчук. SCAD для
пользователя.- Киев: Изд-во КОМПАС, 2000. - 328 с.
4.	В.Карпиловский, Э.Криксунов, А.Маляренко, М.Микитаренко, А.Перельмутер,
М.Передьмутер, В.Федоровский. SCAD Office. Реализация СНиП в проектирующих программах
М: Изд-во АСВ, 2004. - 288 с.
5.	А.В.Перельмутер, А.А.Маляренко, Н.В.Мосина. Новые возможности ВК SCAD версии 7.31.
Проблемы строительного комплекса России. Материалы VII международной научно-
технической конференции, Уфа, 2003, 138-139.
6.	А.Маляренко, Н.Мосина Новые возможности ВК SCAD версии 7.31. Ожидания оправдались!
CAD Master, 2002, № 4, 77-79.
7.	И.А.Белокопытова, Э.З.Криксунов, М.А.Микитаренко. М.А.Перельмутер, "Арбат" - программа
для расчета железобетонных строительных конструкций/ CAD Master, 2001, № 4
8.	И.А.Белокопытова, Э.З.Криксунов, М.А.Микитаренко, М.А.Псрельмутер. "Арбат" - програм-
ма для расчета железобетонных строительных конструкций/САПР и Графика, 2001, № 10
9.	И.А.Белокопытова, А.А.Маляренко, Л.Н.Скорук. Анализ некоторых положений СНиП
2.03.01-84* с использованием программы АРБАТ Бетон и Железобетон, 2002, № 1,20-23.
10.	СНиП 2.03.01-84*. Бетонные и железобетонные конструкции / Госстрой России. -М.: ГУП
ЦПП, 2000 -80 с.
11.	Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких
бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84) / ЦНИИПромзданий
Госстроя СССР, ПИЖБ Госстроя СССР. -М.: Стройиздат, 1986. - 188 с.
12.	Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из
тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Часть 1 / ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко Госстроя
СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. -188 с.
13.	Пособие по проектированию предварительно напряженных железобетонных конструкций из
тяжелых и легких бетонов (к СНиП 2.03.01-84). Часть 2 / ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко Госстроя
СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988. -146 с.
14.	СНиП 2.01.07-85*. Нагрузки и воздействия / Госстрой России. -М.: ГУП ЦПП, 2001.-44 с.
15.	Э.Криксунов, М.Микитаренко, М.Перельмутер, Л.Скорук. КАМИН — программа для конст-
руктивных расчетов и проверок элементов каменных и армокаменных конструкций. CAD
Master, 2003, № 2, 80-83
16.	Э.Криксунов, М.Микитаренко, М.Перельмутер, Л.Скорук. КАМИН - программа для конст-
руктивных расчетов и проверок элементов каменных и армокаменных конструкций. Проблемы
строительного комплекса России. Материалы VIII международной научно-технической конфе-
ренции. т. 1, Уфа, 2004, 43-44
17.	СНиП П-22-81. Каменные и армокаменныс конструкции / Госстрой России. -М.: ГУП ЦПП,
2000. -40 с.
18.	Пособие по проектированию каменных и армокаменных конструкций (к СНиП П-22-81) /
ЦНИИСК им.В.А.Кучеренко Госстроя СССР. — М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. -185 с.
19.	Э.Криксунов, М.Микитаренко, А.Перельмутер, М.Перельмутер.
Программа для расчета стальных строительных конструкций, ч. 1. САПР и графика, 1999, № 4
20.	Э.Криксунов, М.Микитаренко, А.Перельмутер, М.Перельмутер. Программа для расчета
стальных строительных конструкций, ч. 2. САПР и графика, 1999, № 5
21.	Э.З.Криксунов, М.А.Микитаренко, А.В.Перельмутер, М.А.Перельмутер. "Кристалл" — про-
грамма для расчета стальных строительных конструкций. Сателлиты программно-
вычислительного комплекса SCAD. CAD Master, 2001, № 3
151
22.	Б.П.Богод. "Кристалл" -- программа для расчета стальных строительных конструкций. Сате.-
ты программно-вычислительного комплекса SCAD. Поиск, 2001, № 4
23.	СНиП П-23-81*. Стальные конструкции/ Госстрой России. -М.: ГУП ЦПП, 2000. -96 с.
24.	Пособие по проектированию стальных конструкций (к СНиП П-23-81) / ЦНИИЗ
им.В.А.Кучеренко Госстроя СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. -148 с.
25.	И.Белокопытова, И.Гавриленко. Проектирование монолитных ребристых перекрытий с я
мощью программы МОНОЛИТ. CAD Master, 2002, № 1,68-70.
26.	Л.Скорук, Поиск эффективных расчетных моделей ребристых железобетонных плит и пере-
крытий. CAD Master, 2004, № 3, 78-83
27.	Э.Криксунов, М.Микитаренко, А.Перельмутер, М.Перельмутер, Д.Рудь. ВЕСТ - програч 
для определения нагрузок на строительные конструкции. CAD Master, 2002, № 1, 71-73
28.	Е.Зеливянский, В.Карпиловский, Э.Криксунов. ArchiCAD - Structure CAD (SCAD). Переход ~
архитектурного решения к расчетной схеме. CAD Master, 2000, № 5
29.	Э.Криксунов, А.Перельмутер, М.Перельмутер, А.Семенцов, В.Федоровский. КРОСС - пр: 
грамма для определения коэффициентов постели. Основания, фундаменты и механика грунтеi
2002, № 1, 10-11
30.	СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. - М.: Стройиздат, 1984
31.	В.С.Карпиловский, Э.З.Криксунов, А.А.Маляренко, А.В.Перельмутер, М.А.Перельмутег
SCAD Office. Формирование сечений и расчет их геометрических характеристик. - М: Изд-;
АСВ, 2004 - 80 с.
32.	В.Г.Архипов, И.Р.Ахкямов, Р.Ф.Вагапов, А.А.Семенов. Использование CAD/CAE Structure-
CAD в учебном процессе строительного вуза. Проблемы строительного комплекса России. Ма-
териалы VII международной научно-технической конференции. Уфа, 2003, 263...264
33.	А.И.Габитов, И.С.Мукаев. Компьютерный лабораторный практикум по курсу «Железобето-
ные конструкции». Проблемы строительного комплекса России. Материалы VII международно 1
научно-технической конференции. Уфа, 2003, 270...271
34.	А.А.Семенов, А.Е.Чуйкин. Учебно-методическое обеспечение изучения программного ком-
плекса SCAD Office в курсах дисциплин строительных конструкций. Проблемы строительно-
комплекса России. Материалы VIII международной научно-технической конференции, т. 2, Уфн
2004, 153 ..154
35.	А.А.Семенов, А.Е.Чуйкин. Внедрение интегрированных систем комплексного архитектурно-
строительного и конструкторского проектирования в процессе подготовки специалистов стро
тельного профиля. Проблемы строительного комплекса России. Материалы VIII международ-
ной научно-технической конференции, т. 2, Уфа, 2004, 155... 156
36.	Типовые железобетонные конструкции зданий и сооружений для промышленного строите.:
ства: Справочник проектировщика/ Под ред. Г.И.Бердичевского. - М.: Стройиздат, 1981. - 488 с
37.	В.И.Трофимов, Г.Б.Бегун. Структурные конструкции. - М.: Стройиздат, 1972. -
38.	Рекомендации по проектированию структурных конструкций под ред.В.И.Трофимова Труды
ЦНИИСК М.: Стройиздат, 1984
39.	В.М.Вдовин, В.Н.Карпов. Сборник задач и практические методы их решения по курсу «Кон-
струкции из дерева и пластмасс. - М.: Изд-во АСВ, 2004. - 144 с.
152