Moduł do wymiarowania konstrukcji prętowych.
Opracował mgr inż. Tomasz Żebro
1. Konstrukcje stalowe.
a. Wymiarowanie elementów kratownicy płaskiej.
Rozpiętość kratownicy wynosi 11700mm, rozstaw 5670mm. Płatwie przyjęto z HEA100, dach będzie przykryty panelami dachowymi Metalplast z wypełnieniem poliuretanowym SPC PU 12/8, zgodnie z projektem architektonicznym od spodu do kratownicy przykręcony będzie sufit z płyt GK.
Obiekt zlokalizowany jest w II strefie ze względu na obciążenie śniegiem i I strefie wiatrowej (Wrocław).
Prace zaczniemy od wczytania pliku dzwigar_dachowy.dwg z zamodelowaną geometrią kratownicowego dźwigara dachowego.
Rysunek 1 Geometria wraz z podporami i numeracją prętów.
Definiujemy podpory zgodnie z powyższym schematem (z prawej strony podparcie na kierunku Z, z lewej strony podparcie na kierunku X i Z).
Przypisujemy następujące profile do prętów kratownicy:
pas górny: RK100x5 pas dolny: RK100x5 krzyżulce i słupki: RK50x4
Uwaga: numeracja prętów w utworzonym pliku może się różnić od tej pokazanej na rys. 1.
Na podstawie poniższego zestawienia obciążeń zdefiniować 4 przypadki obciążeń:
Dach - obciążenie stałe
Obciążenie Współczynnik Obciążenie charakterystyczne obciążenia obliczeniowe Obciążenie stałe
qk [kN/m2] γf qo [kN/m2]
Płyta Metalplast SPC PU 12/8cm 0.12 1.1 0.14
Płatwie HEA100 0.17 1.1 0.18
Więźba dachowa - wg systemu Robot - - -
Tynk GK gr. 1.2cm + stelaż met. system. 0.01 × 12.00 0.15 1.2 0.18
Σ 0.44 1.1 0.50
+ c. wł.
Dach - obciążenie zmienne
Obciążenie Współczynnik Obciążenie charakterystyczne obciążenia obliczeniowe Obciążenie zmienne śniegiem (II strefa) na 1m2 rzutu połaci
qk [kN/m2] γf qo [kN/m2]
Qk=0.90 kPa Qk Ce
0.90 × 1.00 0.90 1.5 1.35
Obciążenie zmienne wiatrem ( I strefa) prostopadle do połaci
Parcie (Cp=0.1) 0.05 × 1.00 0.05 1.3 0.06
Ssanie (Cp=-0,9) -0.41 × 1.00 -0.41 1.3 -0.53
Ssanie (Cp=-0,4) -0.18 × 1.00 -0.18 1.3 -0.23
Rysunek 2 Obciążenie nr 1: stałe
Rysunek 3 Obciążenie nr 2: wiatr1
Rysunek 4 Obciążenie nr 3: wiatr2
Rysunek 5 Obciążenie nr 4: śnieg
Zdefiniujemy 5 kombinacji dla SGN:
KOMB1: 0.9 * stałe + 1.3 * wiatr1 KOMB2: 0.9 * stałe + 1.3 * wiatr2 KOMB3: 1.2 * stałe + 1.5 * śnieg
KOMB4: 1.2 * stałe + 1.3*wiatr1 + 1.5 * śnieg KOMB5: 1.2 * stałe + 1.3*wiatr2 + 1.5 * śnieg
i 3 kombinacje dla SGU:
KOMB6: 1.0 * stałe + 1.0 * wiatr1 KOMB7: 1.0 * stałe + 1.0 * wiatr2 KOMB8: 1.0 * stałe + 1.0 * śnieg
Puszczamy obliczenia i przechodzimy do modułu wymiarowania konstrukcji stalowych.
Pracę z modułem wymiarowania zaczynamy od zdefiniowania typów pręta (stalowego, drewnianego, żelbetowego -> belka, pręt, słup, itp.).
Menu Geometria -> Parametry normowe -> Typ pręta stalowego.
Wybieramy nowy typ i definiujemy typ pręta Pas_górny zaznaczając opcje jak na rysunku poniżej:
następnie definiujemy typ pręta Pas_dolny w następujący sposób:
Tworzymy jeszcze jeden typ Krzyżulce_i_słupki, w którym ustawiamy długości wyboczeniowe względem osi Y i Z równe 1.0, pozostałe parametry jak na powyższych rysunkach.
Dla warunków Stanu Granicznego Użytkowania ustawiamy przemieszczenia np.
dla typu pręta Pas_dolny klikając przycisk „Użytkowanie” po prawej stronie:
i ustawiamy graniczne ugięcia dla elementów pasa dolnego:
Przypisujemy typy prętów do poszczególnych ES.
Następnie definiujemy grupy prętów:
nr 1, Pas górny:
, nr 2, Pas dolny:
nr 3, Krzyżulce i słupki:
Uruchamiamy sprawdzenie warunków normowych dla pojedynczych prętów lub zdefiniowanych wcześniej grup.
Sprawdzając warunki dla pojedynczych prętów możemy sprawdzać równocześnie stan graniczny nośności i użytkowania, sprawdzając grupy możemy sprawdzać SGN albo SGU.
Poniżej prezentowane są wyniki weryfikacji grup dla SGN:
Ponieważ przekroczona jest nośność elementów pasa górnego zmieniamy ich przekrój na RK 120x5, puszczamy jeszcze raz obliczenia i weryfikację dla SGN:
Po wybraniu z powyższego okna którejś z grup możemy przeglądać wyniki
wymiarowania w sposób uproszczony i szczegółowy:
Dodatkowo możemy sobie wydrukować notki obliczeniowe klikając odpowiedni przycisk po prawej stronie. Przykładowy wydruk patrz poniżej:
OBLICZENIA KONSTRUKCJI STALOWYCH
--- NORMA: PN-90/B-03200
TYP ANALIZY: Weryfikacja grup prętów
--- GRUPA: 1 Pas gorny
PRĘT: 3 PUNKT: 3 WSPÓŁRZĘDNA: x = 0.42 L = 2.47 m --- OBCIĄŻENIA:
Decydujący przypadek obciążenia: 7 KOMB3 1*1.20+4*1.50
--- MATERIAŁ: STAL
fd = 215.00 MPa E = 205000.00 MPa
---
PARAMETRY PRZEKROJU: RK 120x5 h=12.0 cm
b=12.0 cm Ay=11.180 cm2 Az=11.180 cm2 Ax=22.360 cm2
tw=0.5 cm Iy=485.470 cm4 Iz=485.470 cm4 Ix=778.500 cm4
tf=0.5 cm Wely=80.912 cm3 Welz=80.912 cm3
--- SIŁY WEWNĘTRZNE I NOŚNOŚCI:
N = 166.07 kN My = -0.34 kN*m
Nrc = 480.74 kN Mry = 17.40 kN*m
Mry_v = 17.40 kN*m Vz = -6.64 kN
KLASA PRZEKROJU = 2 By*Mymax = -0.34 kN*m Vrz = 139.41 kN
--- PARAMETRY ZWICHRZENIOWE:
---
PARAMETRY WYBOCZENIOWE:
względem osi Y: względem osi Z:
Ly = 1.18 m Lambda_y = 0.30 Lz = 5.89 m Lambda_z = 1.50
Lwy = 1.18 m Ncr y = 7068.94 kN Lwz = 5.89 m Ncr z = 282.76 kN
Lambda y = 25.30 fi y = 0.99 Lambda z = 126.49 fi z = 0.38
--- FORMUŁY WERYFIKACYJNE:
N/(fi*Nrc) = 0.90 < 1.00 (39); N/(fiy*Nrc)+By*Mymax/(fiL*Mry) = 0.35 + 0.02 = 0.37 < 1.00 - Delta y = 1.00 (58)
Vz/Vrz = 0.05 < 1.00 (53)
---
Profil poprawny !!!
b. Wymiarowanie elementów ramy płaskiej.
Prace zaczniemy od wczytania pliku z zamodelowaną geometrią ramy płaskiej.
Rozpiętość ramy wynosi ok. 9500mm, rozstawiam ok. 3500mm. Płatwie przyjęto z HEA100, dach będzie przykryty panelami dachowymi Trimo gr. 120mm.
Obiekt zlokalizowany jest w I strefie ze względy na obciążenie śniegiem i I strefie wiatrowej (Głogów). Słupy ramy zaprojektowano jako HEB200, rygiel jako IPE300.
Jeśli wyniki obliczeń są nieaktualne należy puścić obliczenia. Następnie przechodzimy do modułu wymiarowania połączeń stalowych:
Zajmiemy się zamodelowaniem i policzeniem połączenia rygla w kalenicy i połączenia rygla ze słupem.
Połączenie rygla w kalenicy projektujemy jako skręcane, sprężone kategorii F zgodnie z poniższym rysunkiem:
Definicję nowego połączenia zaczynamy od zaznaczenia węzła i prętów do niego dochodzących, które chcemy, aby utworzyły połączenie:
i klikamy ikonę:
Następnie ustawiamy parametry połączenie zgodnie z poniższymi rysunkami:
Zatwierdzamy utworzenie połączenia klikając „OK”.
W podobny sposób definiujemy połączenie rygiel – słup:
Definicję nowego połączenia zaczynamy od zaznaczenia węzła i prętów do niego dochodzących, które chcemy, aby utworzyły połączenie (prawy narożnik ramy).
Ustawiamy parametry połączenia zgodnie z poniższymi rysnkami:
Następnie uruchamiamy obliczenia dla kolejnych połączeń wybierając połączenie które chcemy policzyć z okna inspektoa połączeń stalowych po lewej stronie i klikając ikonę kalkulatora, parametry obliczeń ustawiamy jak na poniższym rysunku:
Po wykonaniu obliczeń program przechodzi automatycznie do okna wyników gdzie możemy sobie przeglądnąć szczegóły obliczeń.
Klikając odpowiednią ikone możemy wyeksportować raport z obliczeń do pliku
*.doc.
