1  Возможности

Программа Гепард-А предназначена для создания и анализа параметризованных расчетных моделей плоских рам и каркаса из рам.

Модель рамы может создаваться либо как типовая рама с ограниченным набором возможных форм, либо как рама произвольной конфигурации.

В первом случае модель создается путем задания пролетов, высотных отметок, уклонов и т.п., во втором – созданием геометрической модели в явном виде. Для конструктивных элементов рам задаются параметры сечения либо из сварных двутавров переменного сечения, либо из прокатных двутавров, либо из труб.

Параметризация заключается в том, что при изменении любого параметра рамы модель перестраивается автоматически.

Статические и сейсмические загружения

Нагрузки задаются в терминах геометрической модели рамы. Задание типовых загружений, таких как собственный вес, снег, ветер, а также крановых загружений, автоматизировано.

В модели могут быть заданы сейсмические загружения, параметры которых определяются по нормам строительства в сейсмических районах.

При изменении какого-либо параметра рамы нагрузки перезадаются автоматически. 

Задание закреплений и шарниров для типовых рам по умолчанию автоматизировано.

В произвольных точках рамы могут быть заданы сосредоточенные массы.

Конечно-элементная модель

После создания геометрической модели выполняется автоматическое разбиение сеткой конечных элементов одного из двух типов:

• двумерной модели на основе изгибаемых стержней (балочных элементов);

• трехмерной модели на основе оболочечных элементов.

Экспорт расчетной модели в SCAD, Лиру и Nastran

Конечно-элементная модель вместе с условиями нагружения может быть экспортирована в  текстовый файл в формате одной из систем прочностного расчета – SCAD, Лиру и Nastran. Во время операции экспорта модели выполняется преобразование нагрузок с геометрической модели в нагрузки, соответствующие выбранному типу конечно-элементной модели.

Экспорт геометрической модели в формате XML, Excel

Геометрическая модель может быть экспортирована в форматах XML и Excel и затем использована при импорте в одну из систем геометрического моделирования. В частности, модель в формате Excel может быть использована для построения параметризованной модели в Autocad Inventor.

Виды анализа

В программе имеется встроенный блок конечно-элементного анализа, с помощью которого можно выполнять следующие виды анализа конструкции:

• линейный статический расчет;

• анализ потери устойчивости по Эйлеру;

• анализ собственных колебаний;

• анализ сейсмического нагружения;

• нелинейный статический анализ. При выполнении этого анализа можно задать искажение исходной геометрии по первой форме потери устойчивости.

В данной версии программы конечно-элементный анализ выполняется для моделей на основе изгибаемых стержней.

Расчетные сочетания усилий

Анализ и проектирование конструкции обеспечивается автоматизацией выбора РСУ (расчетных сочетаний усилий) для широкого спектра вариантов загружений.  В соответствии с учитываемым составом нагрузок в РСУ входят сочетания усилий от действия постоянных, длительных и кратковременных закружений, а также крановых и сейсмических.

Выбор РСУ на элементах производится по линейным критериям (максимальные и минимальные нормальные и касательные напряжения), а также нелинейным критериям (максимальные эквивалентные напряжения) в контрольных точках сечения элемента.

Вывод РСУ производится в форме M, N, Q (изгибающего момента, продольной и поперечной силы).

В программе реализовано автоматическое преобразование РСУ в уникальные комбинации загружений.

Проектирование конструктивных элементов

На основе полученных основных или особых сочетаний нагрузок может быть выполнен автоматизированный подбор сечений рам, оптимальной конфигурации конструктивных элементов.

Проектирование типовых узлов

Важной компонентой программы является возможность автоматизированного расчета поясных сварных швов и проектирования типовых узлов рамы, таких как:

• опорные узлы колонн, в том числе из квадратных труб;

• узлы опирания ригеля на колонны;

• фланцевые узлы;

• подкрановые консоли.

Выполнение проверок

На основе результатов анализа проводятся исчерпывающие проверки прочности, устойчивости, несущей способности и прогибов по критериям СНиП и СП 20.13330.2017.

Формирование отчетов

Пользователь может автоматически генерировать отчеты в MS Word по данным расчетной модели, результатам проверок и по результатам проектирования узлов, прогонов, создания крановых и сейсмических нагрузок.

Создание каркаса здания

Гепард-А позволяет создавать модель каркаса в виде совокупности моделей всех рам здания, каждая из которых находится на своей позиции по оси здания.

При работе с каркасом здания используется понятие шаблона рамы, на основе которого могут создаваться модели рам. Это позволяет автоматически переносить геометрические параметры шаблона и нагрузки на раму. Технология работы с каркасом позволяет за один раз экспортировать в SCAD модель всех рам здания.

Подстропильные балки

В модели многопролетных одноконьковых рам можно включать подстропильные балки.

Прогоны

В программе Гепард-А есть встроенный модуль проектирования прогонов из прокатных профилей. Также выполняется подбор сечений прогонов из ЛСТК (сечения типа С, Z  и Сигма) в соответствии с Еврокодом ТКП EN 1993-1-3-2009 и СП 260.1325800.2016.

Фахверки

Для рам с моментным опиранием колонн на фундамент предусмотрено преобразование в фахверковые рамы.

Фермы

Рамы с моментным опиранием колонн можно моделировать с ферменным ригелем.

Утилиты

В программу встроен набор утилит, позволяющих выполнять, в частности, преобразование (конвертирование) текстовых файлов расчетных моделей из формата SCAD в формат Nastran, проектирование изолированных узлов по заданной геометрии и расчетным сочетаниям усилий, расчет прочности неразрезных балок на упругом основании.

Автономные утилиты

В состав пакета входят две автономные утилиты, работающие в связке со SCAD через API, на основе РСУ трехмерной модели SCAD:

• Формирование за­дания на фундаменты и и расчет опорных узлов

Ути­лита является универсальной и может работать с любой моделью SCAD в режиме сквозного проектирования. Результатом работы утилиты являются таблицы нагрузок, рассчитанные опорные узлы, схемы привязки и параметры фундаментных болтов.

• Проверки прочности и устойчивости

Утилита позволяет выполнять исчерпывающие проверки прочности и устойчивости в соответствии с  СП 16.13330.2017. “Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81*”. Ути­лита является универсальной и может работать с любой моделью SCAD, с элементами, имеющими сечение в форме двутавров и труб.

Результатом работы утилиты являются таблицы коэффициентов использования, рассчитанные для элементов, классифицированных по виду напряженного состояния.

• Подбор сечений изолированных колонн и балок

Утилита подбора сечений предназначена для предварительного назначения параметров стальных конструкций на основании ограниченного набора исходных данных о конструкции, и действующих на неё нагрузок.

Результатом работы утилиты являются таблицы коэффициентов использования, рассчитанные для элементов, классифицированных по виду напряженного состояния.

Импорт результатов из SCAD

Кроме экспорта расчетных моделей в SCAD, есть возможность импорта результатов анализа из модели SCAD, и использования этих результатов в операциях проверок, подбора сечений, проектирования узлов и других подобных действиях. Это позволяет использовать результаты произвольным образом модифицированной модели SCAD в программе Гепард-А при выполнении операций подбора сечений и для проектирования типовых узлов.

Графический интерфейс пользователя включает в себя стандартный кнопочный интерфейс Windows.

Процесс создания расчетной модели состоит из следующих этапов.

Вначале строится геометрическая модель конструкции рамы. Для типовых рам пользователь в интерактивном режиме задает параметры рамы, по которым автоматически строится геометрическая модель. Для произвольных рам геометрическая модель строится на основе параметризованных конструктивных элементов, которые стыкуются друг с другом в узлах сопряжения.

Затем задаются статические нагрузки и, если необходимо, параметры одного или нескольких сейсмических загружений, действующие на конструкцию. Статические нагрузки задаются в терминах геометрической модели.

Снеговые, ветровые и крановые загружения формируются автоматически в соответствии с требованиями либо СНиП 2.01.07-85*, либо СП 20.13330.2016 “Нагрузки и воздействия”.

Сейсмические воздействия задаются с использованием как стандартных, так и заданных пользователем спектрограмм.

Сейсмические нагрузки могут определяться с использованием различных методик, в том числе, изложенной в СП 14.13330.2014.

При изменении пользователем каких-либо параметров, геометрическая модель автоматически перестраивается, нагрузки автоматически пересоздаются.

После создания геометрической модели пользователь может построить на ней сетку конечных элементов одного из двух типов:

• двумерную модель на основе изгибаемых стержней (балочных элементов);

• трехмерную модель на основе оболочечных элементов.