Автоматическая установка прогонов между фермами
В этой статье описано, как в StatiCAD с помощью мастера прогонов разместить деревянные прогоны между верхними поясами выбранных ферм. О построении ферм см. статью Мастер стропильных ферм.
1. Об этой статье
Мастер находит профиль верхнего пояса выбранных ферм, вычисляет положения прогонов по базовой ферме и для каждого пролёта между фермами создаёт отдельную деревянную балку (прогон).
Изложение построено на примере из статьи Мастер стропильных ферм: пять ферм Howe с шагом 2 м, установленные в здании 10 × 8 м (пролёт 8 м, уклон 30 %, свес 40 см).
Версия: Мастер прогонов доступен во всех версиях StatiCAD. Снимки экрана сделаны в StatiCAD Ultimate V.10.0.1.0.
2. Как это работает?
2.1. Распознавание ферм
Мастер распознаёт ферму не по имени или группе, а по геометрии. Балки, лежащие в одной вертикальной плоскости (с общей линией на плане) и связанные друг с другом, считаются одной группой. Группа, содержащая хотя бы один наклонный элемент, попадает в список как ферма (или наклонная балка, стропильная нога). Поэтому мастер работает и с фермами, построенными мастером ферм, и с фермами, начерченными прежним способом (вычерчиванием на плане и поворотом вокруг оси X).
Профиль верхнего пояса — это верхняя огибающая элементов в плоскости. Огибающая упрощается с допуском 2 см; погрешности черчения, например выступ подкоса на один-два см над поясом, профиль не искажают. Элементы, расположенные на той же линии, но не связанные с фермой (например, стропильная нога навеса, начинающаяся на 10 см ниже фермы), считаются отдельной группой.
2.2. Положения
Положения прогонов вычисляются вдоль верхнего пояса первой отмеченной в списке фермы (базовой). На остальных фермах используется точка, соответствующая той же доле того же участка ската. У одинаковых ферм прогоны горизонтальны и перпендикулярны фермам; у различающихся ферм концы прогонов лежат на собственном поясе каждой фермы.
2.3. Расчётная модель
Прогоны в StatiCAD — не просто элементы, передающие нагрузку: это деревянные балки, которые входят в расчётную модель и проектируются. Каждый пролёт между фермами — отдельная балка. Их концы лежат на линии верхнего пояса фермы и в конечно-элементной модели соединяются с поясом в одном узле.
3. Открытие мастера
Мастер открывается командой Рисование › Прогон (между фермами)..., командой Макросы › Мастер прогонов... или кнопкой Прогон на левой панели инструментов. Если на активном этаже нет как минимум двух параллельных ферм, выдаётся предупреждение.
4. Выбор ферм
Фермы, между которыми нужно разместить прогоны, можно выбрать до открытия мастера. Выбрать верхний пояс фермы на плане трудно, потому что на плане верхний и нижний пояса и решётка накладываются друг на друга. Вместо этого используйте окно 3D:
- Нажмите кнопку режим выбора на панели инструментов 3D (на Рисунке 4 в красной рамке).
- Щёлкните по одному элементу (например, верхнему поясу) каждой фермы, для которой нужны прогоны; выбранный элемент отображается жёлтым. Изображение между щелчками остаётся неподвижным.
- Откройте мастер прогонов. Фермы, содержащие выбранные элементы, в списке отмечены.
Рисунок 4 – Режим выбора в окне 3D: выбраны верхние пояса пяти ферм (жёлтые)
В списке Фермы слева в окне мастера перечислены все фермы и наклонные балки этажа. В каждой строке указаны положение фермы (x или y), длина (L, включая свесы), отметка конька и тип (ферма: двускатная; наклонная балка: односкатная). Флажки можно менять вручную. Кнопка Взять из выделения отмечает фермы, содержащие элементы, выбранные в данный момент на плане или в 3D. Есть также кнопки Все и Ничего.
Если выделения нет: если при открытии мастера выбранных элементов нет, отмеченной оказывается наибольшая группа одного семейства профилей (фермы, у которых интервалы s перекрываются и число участков ската одинаково; семейство с наибольшей суммарной длиной). Например, в одном из пользовательских проектов 12 основных ферм оказались отмечены, а 18 стропильных ног навеса в том же направлении остались без отметки.
5. Вкладка «Размещение»
Рисунок 5 – Размещение: наибольший шаг 100 см → 5 интервалов на скат (92 см), 11 линий прогонов
В верхней части центрального предпросмотра вычерчен вид базовой фермы: профиль верхнего пояса красный, остальные элементы серые, сечения прогонов оранжевые; указаны расстояния между прогонами (вдоль ската, см). Ниже вычерчен план: отмеченные фермы красные, остальные серые, прогоны оранжевые, выносы тёмно-оранжевые. В самом низу указаны число ферм, линий прогонов и балок-прогонов, суммарная длина и объём.
5.1. Тип размещения
| Параметр | Описание |
|---|---|
| Наибольший шаг (вдоль ската) | Каждый участок ската делится на равные части так, чтобы шаг не превышал заданного значения (в примере 459 см → 5 × 92 см). |
| Число на скат | На каждый участок ската ставится заданное число прогонов с равным шагом (включая концы). |
| По узлам верхнего пояса фермы | Прогоны ставятся в точках присоединения элементов решётки к верхнему поясу (с допуском 5 см). Местного изгиба в поясе не возникает; для решётчатой фермы это конструктивно наиболее подходящее размещение. |
Рисунок 6 – Размещение по узлам: прогоны в узлах панелей фермы Howe (104 см); по одному прогону на конце свеса и над опорой
5.2. Крайние прогоны
Если отмечен Свесовой (концевой) прогон, на концах верхнего пояса ставятся прогоны. Если задано значение Отступ свесового прогона от конца, этот прогон смещается от конца внутрь на заданное расстояние вдоль ската. Если отмечен Коньковый прогон, на вершине, где сходятся два ската, ставится один прогон.
6. Вкладка «Сечение»
Рисунок 7 – Сечение: C24, 10 × 12 см, шарнирное, по оси пояса
| Поле | Описание |
|---|---|
| Деревянный материал | Классы древесины проекта и библиотеки; если в проекте нет, добавляется из библиотеки. |
| Ширина b, высота h | Прямоугольное сечение прогона (см). |
| Соединение | Шарнирное: каждый пролёт — простая балка (на концах M2 и M3 освобождены). Неразрезное: прогон проходит над фермами непрерывно. |
| Положение | По оси пояса (узел): ось прогона лежит на линии узлов верхнего пояса и в конечно-элементной модели делит с поясом один узел. Опирается на верх пояса: прогон ставится на верхнюю грань пояса (с эксцентриситетом); связь создаёт модуль контакта балок, поэтому в Проверке геометрии должен быть включён параметр «автоматически связывать пересекающиеся/касающиеся балки». |
В контроле прогибов прогоны помечаются типом элемента прогон.
7. Вкладка «Вынос»
Рисунок 8 – Вынос: на 30 см за первую и последнюю фермы (торцевой свес двускатной крыши); 66 балок-прогонов
Вынос от первой/последней фермы выносит прогоны за первую и последнюю фермы в виде консолей (торцевой свес двускатной крыши). Консольные участки жёстко соединяются с фермой; даже при выборе шарнирного соединения механизм не возникает, поскольку конец консоли свободен.
Прогоны каждой операции собираются в отдельную группу выделения (префикс группы выделения + порядковый номер: ASIK-01, ASIK-02 ...). При выборе группы все прогоны этой операции выбираются, удаляются или копируются вместе.
8. Построение и результат
Кнопкой Построить прогоны прогоны добавляются на активный этаж, и выводится итоговое сообщение. Операцию можно отменить одним шагом командой Отменить. Мастер запоминает последние использованные настройки в течение сеанса.
Рисунок 9 – Результат: 11 линий прогонов, 66 балок-прогонов между 5 фермами (ASIK-01), общая длина 94,60 м, объём 1,135 м³
Рисунок 10 – Построенные прогоны на плане (синие балки, перпендикулярные фермам) и в 3D-виде
9. Анализ
При анализе прогоны решаются и проектируются как обычные деревянные балки. Их концы находятся в общем узле с верхним поясом фермы; конец прогона, попадающий во внутреннюю точку пояса, делит пояс в этой точке. В анализе примера модели «висящих в воздухе» элементов нет.
Рисунок 11 – Анализ модели с прогонами (предупреждения в списке относятся к объёмному весу материала стен примера)
Нагрузки: Мастер не назначает прогонам нагрузки. Нагрузки от кровельного покрытия и снега задаются инструментами нагрузок крыши/перекрытия программы либо дополнительными нагрузками на балки. Собственный вес прогонов вычисляется по материалу.
10. Ограничения и советы
- Прогон строится только с деревянным прямоугольным сечением. Оси сечения вертикальны; прогон не поворачивается по уклону крыши (косой изгиб не учитывается).
- Совместно используются только параллельные друг другу фермы (в одном направлении); в вальмовой крыше каждое направление обрабатывается отдельно.
- Фермы ищутся на активном этаже; прогоны становятся элементами того же этажа.
- Настройки прогонов в файл не записываются; прогоны сохраняются как обычные балки. Чтобы изменить размещение, удалите группу ASIK-nn и снова запустите мастер либо воспользуйтесь командой «Отменить».
- Если соединения решётки на верхнем поясе фермы отклоняются от линии пояса более чем на 5 см, размещение «по узлам» пропускает эти точки.
- У очень близких сдвоенных ферм (например, двух ферм с шагом 10 см, охватывающих колонну с двух сторон) короткий пролёт между ними также строится как отдельный участок прогона.
Модель и сечения в примере носят иллюстративный характер; за правильность шага прогонов, сечения и соединений отвечает ответственный инженер проекта.