Расчёт пространственной стержневой системы на статические и динамические воздействия в программном комплексе SCAD Office

УДК 624.04
ББК 38.112
          М77
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор А.Р. Туснин, 
заведующий кафедрой металлических и деревянных конструкций НИУ МГСУ;
кандидат технических наук С.А. Павлов, 
исполнительный директор ООО «ЦНИИ Проектстальконструкция»
Мондpуc, Владимир Львович.
М77	 	
Расчёт пространственной стержневой системы на статические и динамические 
воздействия в программном комплексе SCAD Office [Электронный ресурс] : учебнометодическое пособие / В.Л. Мондpуc, A.И. Кapaкозовa ; Министерство науки и высшего образования Российской -Федерации, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, кафедра строительной 
и теоретической механики. — Электрон. дан. и прогр. (5,5 Мб). — Москва : Издательство МИСИ – МГСУ, 2024. — URL: http://lib.mgsu.ru/ — Загл. с титул. экрана.ISBN 978-5-7264-3368-4 (сетевое) 
ISBN 978-5-7264-3369-1 (локальное)
В учебно-методическом пособии приводится алгоритм расчёта пространственной металлической стержневой конструкции на нагрузки и воздействия в программном комплексе согласно действующим нормативным документам. 
Для обучающихся по программам бакалавриата по направлению подготовки 08.03.01 Строительство, профиль «Промышленное и гражданское строительство». 
Учебное электронное издание
	
© ФГБОУ ВО «НИУ МГСУ», 2024

Учебное электронное издание
Мондpуc Владимир Львович, Кapaкозовa Анастасия Ивановна
РАСЧЕТ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ СТЕРЖНЕВОЙ СИСТЕМЫ  
НА СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ 
В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ SCAD OFFICE
Учебно-методическое пособие
Редактор Л.В. Светличная
Корректор Я.А. Травкина
Компьютерная правка и верстка О.Г. Горюновой
Дизайн первого титульного экрана Д.Л. Разумного
Для создания электронного издания использовано:
Microsoft Word 2010, Adobe InDesign CS5.5, ПО Adobe Acrobat
Подписано к использованию 19.01.2024. Объем данных 5,5 Мб.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования 
«Национальный исследовательский 
Московский государственный строительный университет».
129337, Москва, Ярославское ш., 26.
Издательство МИСИ – МГСУ. 
Тел.: (495) 287-49-14, вн. 14-23, (499) 183-91-90, (499) 183-97-95.
E-mail: ric@mgsu.ru, rio@mgsu.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................ 5
ОБ ИСТОРИИ СКВОЗНЫХ СТАЛЬНЫХ ОПОР............................................................... 6
ПОСТРОЕНИЕ КЭ-МОДЕЛИ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ SCAD OFFICE.... 10
СОБСТВЕННЫЙ ВЕС И СОБСТВЕННЫЕ КОЛЕБАНИЯ ........................................... 14
ВЕТРОВАЯ НАГРУЗКА...................................................................................................... 21
ГОЛОЛЁДНАЯ НАГРУЗКА ............................................................................................... 35
СЕЙСМИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА ........................................................................................ 37
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЁТА .................................................................................. 41
ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАЩИТЫ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ..................................................... 49
Библиографический список ............................................................................................... 50

ВВЕДЕНИЕ
Строительное дело зародилось вместе с появлением человека на земле и развивалось 
сообразно росту и развитию человечества, пройдя огромный путь от пещер до современных небоскрёбов из стекла и металла. Люди освоили все уголки планеты, пересекли океаны, покорили горные вершины, но ещё больше нуждались в общении — с друзьями, родственниками, коллегами. Почта и телеграф постепенно уступали место радио, телефонам, 
а позже телевидению, мобильной связи и, наконец, всемирной сети интернет. Помимо 
прокладки кабелей и инженерных сетей, для осуществления связи требовались антенны, 
излучающие и принимающие сигналы. Условием качественного и устойчивого сигнала 
всегда являлось отсутствие физических препятствий на его пути, поэтому возникла необходимость установки антенн на большой высоте над поверхностью земли. И если в городах этой цели могли служить крыши многоэтажных зданий, то в небольших населённых 
пунктах, а иногда и просто в лесах и степях, требовались специальные конструкции — 
башни и мачты.
Башня — вертикальная пространственная свободно стоящая конструкция в форме 
призмы или пирамиды (треугольная, квадратная, многогранная), жёстко защемлённая 
в основании. Элементы башен изготавливают из прокатных, сварных или трубчатых профилей (последнее предпочтительнее вследствие лучшей обтекаемости ветровым потоком, 
что даёт возможность использования меньшей толщины профиля). Башни проектируют 
расширяющимися книзу (по форме эпюры ветрового давления) для обеспечения наибольшей устойчивости. 

ОБ ИСТОРИИ СКВОЗНЫХ СТАЛЬНЫХ ОПОР
Решётчатые башенные металлические конструкции появились в конце XIX в. (когда достаточного уровня достигли строительная механика и металлургическая промышленность), им предшествовали металлические [1], а ранее деревянные — мосты и пространственные фермы. Самые первые инженеры занимались лишь элементами будущих 
ферм — стержнями разного сечения и из разных материалов.
Конец XVIII в. ознаменовался большим расцветом опытной науки, когда в работающей на изгиб балке учились определять напряжения растяжения и сжатия. Так была решена поставленная Галилеем задача об изгибе. Развитие языка науки в XVIII в. — высшей 
математики — также способствовало развитию механики, в частности, труды Лагранжа 
и Эйлера.
И.П. Кулибин в 1776 г. по законам общей механики запроектировал арочный деревянный мост пролётом 300 м (рис. 1) через Неву в Санкт-Петербурге (наибольший пролёт 
деревянного моста в то время составлял 119 м). Для нахождения очертания оси арки он 
применил верёвочный многоугольник, таким образом определив распор арки. Это положило начало экспериментальному методу в мостостроении (методу испытания моделей 
всего сооружения и его частей). 
Рис. 1. Проект деревянного моста И.П. Кулибина
Д.И. Журавский разработал теорию расчёта плоских ферм и проверил её с помощью созданного им «струнного метода». Тяжи модели заменялись струнами и настраивались на одинаковый тон. При проведении по струнам скрипичным смычком струны-тяжи у опор, куда приходились наибольшие усилия, издавали звук более высокого тона, чем 
струны средних панелей. По идее Д.И. Журавского для большепролётных ферм необходимо было увеличивать высоту стоек ферм от опор к середине пролёта.
Н.А. Белелюбский — автор большого количества проектов металлических мостов, 
в их числе Сызранского моста (1483 м) через Волгу и двухъярусного моста через Днепр 
(рис. 2, а, б). При строительстве мостов инженером впервые в России был применён железобетон и впервые в мире — литое железо. 
А.Г. Эйфель был известен стальными конструкциями для мостов и вокзалов, разработал и воплотил в жизнь идею вращающегося купола обсерватории в Ницце, принимал 
участие в строительстве железного каркаса для нью-йоркской статуи Свободы. В 1886 г. 
проект А.Г. Эйфеля выиграл конкурс ко Всемирной французской выставке. Через год началось возведение уникального для того времени по масштабам и скорости монтажа сооружения — 320-метровой металлической башни (рис. 3, а). Башня, построенная исклю