Фрагмент этажа
Фрагмент этажа — отдельная расчётная схема, которую OpenCS собирает из схемы-родителя по двум
отметкам z₁ < z₂. Обычно это середины этажей ниже и выше перекрытия: во фрагмент попадают плита
перекрытия, колонны и стены в пределах полосы [z₁, z₂] вместе с нагрузками всех загружений.
Родителем может быть схема, импортированная из ЛИРЫ или SCAD (только сетка конечных элементов), или
своя схема из конструктивных элементов (КонЭ).
Фрагмент — обычная редактируемая схема из КонЭ: OpenCS строит для неё свою сетку, а армирование, коэффициент постели и пружины берёт у конечных элементов родителя. Так перекрытие можно рассчитать отдельно от всего здания, например нелинейно, на более мелкой сетке.
flowchart LR
P[Схема-родитель<br/>сетка ЛИРЫ / SCAD или КонЭ] --> B[Полоса z₁…z₂]
B --> F[Схема-фрагмент<br/>КонЭ, нагрузки, опорная сетка]
F --> M[Построить сетку схемы]
M --> A[Расчёт CSfea<br/>и проверки по КЭ]
P -. отпечаток полосы .-> F
Сборка
- В дереве вкладки МКЭ откройте контекстное меню схемы-родителя и выберите Фрагмент по отметкам….
- Задайте нижнюю отметку
z₁и верхнююz₂в метрах. Под полями показан диапазон высот сетки родителя. Имя новой схемы по умолчанию — «‹родитель› · z₁…z₂»; его можно заменить. - Нажмите Собрать. Сборка идёт в фоне; итог записывается в журнал.
Если сборка невозможна, схема не создаётся, а окно Отчёт сборки фрагмента показывает причины. Сборка отказывает, если:
z₁ ≥ z₂;- граница полосы прошла по перекрытию: плита или балка лежит в пределах 1 мм от
z₁илиz₂; - в полосе нет ни одной горизонтальной плиты;
- у родителя нет сетки.
После успешной сборки новая схема открывается в редакторе. Если есть предупреждения или что-то не перенесено, сначала открывается окно отчёта: строки можно скопировать кнопкой Копировать. Дальше нужно выполнить обычную команду Построить сетку схемы: при сборке сетка фрагмента не строится.
Что переносится
Конструктивные элементы. КонЭ родителя, пересекающие полосу, переносятся во фрагмент. Конечные
элементы полосы без КонЭ (так выглядит импортированная сетка) собираются в КонЭ автоматически:
стержни — по цепочкам, пластины — по плоскостям. Колонна обрезается по z₁ и z₂ и делится в
плоскости плиты на две части («Тег · низ», «Тег · верх»). Стена обрезается полосой как многоугольник
вместе с проёмами и делится по отметке примыкающей плиты. Плиты и балки внутри полосы копируются
целиком. Импортированные АЖТ колонн становятся явным следом; для остальных примыканий включено
авто-АЖТ.
Загружения копируются с теми же именами, видами, долями длительной части и сочетаниями.
| Нагрузка родителя | Во фрагменте |
|---|---|
| Нагрузка на КонЭ | На КонЭ фрагмента; у разрезанного стержня — по частям, участки за z₁/z₂ отбрасываются |
Равномерная нагрузка на КЭ пластин с одним q на весь КонЭ фрагмента |
Нагрузка на КонЭ |
Прочие нагрузки на КЭ пластин (разные q, узловые, на рёбрах, сосредоточенные) |
Нагрузка-поле: значения по номерам КЭ родителя |
| Нагрузки на КЭ стержней | В координаты по длине КонЭ фрагмента |
| Узловые нагрузки сетки | Узловые нагрузки в узлах фрагмента (узел внутри плиты встраивается в сетку) |
| Собственный вес | Коэффициент загружения как у родителя; вес считается по сетке фрагмента |
Нагрузка-поле прикладывается при расчёте: каждый КЭ новой сетки получает значение того КЭ родителя,
в котором лежит его центр. Поэтому, если граница между разными q не совпадает с линиями новой
сетки, сумма нагрузки немного отличается от суммы у родителя. При сборке OpenCS сравнивает
равнодействующие нагрузок родителя и фрагмента по каждому загружению (силы и моменты относительно
центра полосы, без собственного веса). Расхождение больше 0,5 % выводится предупреждением с разбивкой
по видам нагрузок.
Опорная сетка. Во фрагменте хранится снимок КЭ родителя в полосе: геометрия, номер жёсткости,
типы заданного армирования, толщина и C1. По нему КЭ новой сетки получают:
- армирование ЛИРЫ и SCAD («заданное» и «подобранное») — в проверках по КЭ и в постановке CSfea. Файлы армирования родителя копируются во фрагмент при сборке;
- коэффициент постели
C1(поля из таблиц и ручные правки — поверх); - пружины и закрепления узлов сетки родителя — как узловые связи фрагмента.
Не переносится (отмечено в отчёте сборки): шарниры концов КЭ, АЖТ родителя, кроме следов колонн, одноузловые КЭ и связи конечной жёсткости. Заданные смещения узлов схемы в полосе переносятся в узлы фрагмента.
Связь с родителем
У открытого фрагмента над вкладками есть строка: «Фрагмент схемы ‹родитель› по отметкам z₁…z₂» и состояние родителя. При каждом открытии OpenCS заново читает полосу родителя и сравнивает её с отпечатком, снятым при сборке. В отпечаток входят сетка, КонЭ, нагрузки, пружины и закрепления полосы.
| Состояние | Что значит |
|---|---|
| полоса родителя не менялась после сборки | Фрагмент соответствует родителю |
| родитель изменён после сборки | Полоса родителя изменилась; если изменения важны, соберите фрагмент заново — рядом появится новая схема |
| родитель удалён | Фрагмент остаётся самостоятельной схемой |
Фрагмент при этом не меняется: он остаётся обычной схемой, и правки в нём сохраняются. Кнопка Отчёт сборки… снова показывает замечания, сохранённые при сборке. Предупреждение о родителе дублируется в журнал.
Граничные условия
Граничные условия по сечениям рассечения (по результату расчёта родителя) пока не задаются
автоматически. Для расчёта фрагмента назначьте связи вручную, например закрепления узлов сетки на
отметках z₁ и z₂ (см. Узловые связи).
Проверка равновесия
Тест OpenCS.Gmsh.Tests/StoreyFragmentReactionsTests.cs проходит весь путь пользователя: импортная
сетка → фрагмент → сечения КонЭ → сетка Gmsh → линейный расчёт CSfea по каждому загружению.
Родитель — только сетка, без КонЭ, как после импорта. Плита 6 × 6 м на отметке 3 м (КЭ 1 × 1 м);
колонны z = 0…6 м в точках (0, 0), (6, 0) и (3, 3) (КЭ по 1,5 м); стена по y = 6 м,
z = 0…6 м (КЭ 1 × 1 м). Собственный вес не учитывается.
- «Пост.»:
q = −5 кПана всю плиту (переносится на КонЭ) иFz = −3 кНв узле плиты. - «Полезная»:
q = −2 кПана западную и−4 кПана восточную половину плиты (нагрузка-поле),−1 кН/мпо колонне(0, 0)по всей высоте (в полосу попадают3 миз6),−1 кПана стену (в полосе6 × 3 м),Fx = +2 кНв узле плиты.
Фрагмент z = 1,5…4,5 м, сетка с шагом 0,5 м, все узлы сетки на отметках рассечения заделаны.
Ожидаемая нагрузка полосы посчитана вручную по нагрузкам родителя.
| Загружение | Величина | Ожидаемо (родитель, полоса) | OpenCS: нагрузка модели | OpenCS: сумма реакций |
|---|---|---|---|---|
| Пост. | ΣFz, кН |
−183,000 |
−183,000 |
+183,000 |
| Полезная | ΣFz, кН |
−129,000 |
−128,918 |
+128,918 |
| Полезная | ΣFx, кН |
+2,000 |
+2,000 |
−2,000 |
Сумма реакций совпадает с нагрузкой модели с точностью решения. Разница в 0,06 % по «Полезной» —
следствие отображения нагрузки-поля по центрам КЭ: свободная сетка Gmsh пересекает границу половин
плиты x = 3 м. Допуск теста по нагрузке — 0,5 %, тот же порог, что у проверки равнодействующих при
сборке.
Построитель, перенос нагрузок и связь с родителем проверяются также тестами CScore.Tests
(Fem/Fragment/*) и OpenCS.Tests (StoreyFragment*).
Ограничения
- Фрагмент ограничивается только отметками; контур в плане не задаётся.
- Граничные условия по сечениям рассечения — вручную (см. выше).
- Мозаики армирования ЛИРЫ и SCAD на сетке фрагмента не строятся (в проверках по КЭ и в CSfea армирование родителя используется).
- Нагрузки-поля не показываются в 3D-виде схемы.
- Стальные группы SCAD во фрагменте не применяются: параметры стальных стержней берутся из проверки.
- Допуск сборки фиксирован: 1 мм.