View
238
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Oferuje moduł STAL1993-3D do wymia-
rowania prętów przestrzennych kon-
strukcji stalowych wg PN-EN 1993 pod
kontrolą programu RM-3D, a przezna-
czony do użytkowania na komputerach
typu PC wyposażonych w 32- lub 64-bitowy sys-
tem Windows.
CHARAKTERYSTYKA PROGRAMU
Moduł STAL1993-3D przeznaczony jest do wymiarowania prętów
przestrzennych konstrukcji stalowych ściśle wg postanowień oraz zaleceń normy PN-EN 1993 – Projektowanie konstrukcji stalo-wych. Jest on zintegrowanym składnikiem pakietu programów ozna-
czonych skrótową nazwą RM3D przeznaczonych do analizy statycz-nej i kinematycznej oraz wymiarowania przestrzennych konstrukcji prętowych o dowolnym schemacie statycznym.
Integralność modułu STAL1993-3D z programem głównym RM-3D
polega na tym, że wyniki analizy statycznej i kinematycznej dokony-wanej przez program RM-3D są przekazywane do modułu. Oznacza to, że moduł STAL1993-3D nie może być używany jako autonomicz-
ny program użytkowy. Każda zmiana danych związanych z wymiaro-waniem - a mająca wpływ na pracę statyczną całej konstrukcji - po-woduje automatyczne wykonanie analizy statycznej oraz uaktualnie-nie wyników obliczeń dla wszystkich warunków wymiarowania.
Do podstawowych atutów modułu STAL1993-3D należą:
pełna zgodność z wymaganiami i zaleceniami normy PN-EN 1993,
wymiarowanie prętów dowolnie złożonych przekrojów jednogałęziowych,
wymiarowania prętów o przekrojach wielogałęziowych z różną konfiguracją i rodzajem kształtowników ich gałęzi,
automatyczne określanie niektórych aspektów normowych wynikają-cych ze stanu sił przekrojowych w pręcie oraz typu jego przekroju,
automatyczne wskazywanie najbardziej miarodajnego warunku nośności pręta,
wizualne sygnalizowanie przekroczenia warunków nośności pręta,
łatwa lokalizacja pręta o najniekorzystniejszym warunku nośności,
indywidualne i grupowe zadawanie danych wymiarowania,
prostotę posługiwania się jego opcjami i funkcjami,
graficzną wizualizację danych i wyników obliczeń,
generowanie tabeli warunków normowych wraz z diagramem stop-ni wykorzystania nośności prętów konstrukcji z możliwością selek-cjonowania i sortowania wg wskazanego klucza,
całkowitą swobodę tworzenia dokumentacji graficzno-tekstowej dzięki korzystaniu z gotowych arkuszy, opracowanych w konwencji obliczeń ręcznych, automatycznie przesyłanych do zaawansowanych edytorów tekstu (WordPad, MS Word , MS Works, StarOffice, OpenOffice).
Dzięki tym cechom moduł STAL1993-3D jest wyjątkowo spraw-
nym i efektywnym narzędziem warsztatu projektanta konstrukcji w zakresie wymiarowania prętów przestrzennych konstrukcji stalowych.
Ogólna koncepcja działania modułu STAL1993-3D
Przedmiotem procesu wymiarowania dokonywanego przy pomocy modułu STAL1993-3D jest dowolny pręt lub grupa prętów przestrzen-
nej konstrukcji stalowej (wykreowanej w trybie Schemat programu RM-3D) o przekrojach jednogałęziowym lub wielogałęziowym, o stałych lub liniowo zmiennych wzdłuż osi pręta wymiarach, któremu został przypi-sany materiał z grupy ”Stal1993”. Oznacza to, że przedmiotem wymia-rowania mogą być pręty o następujących typach przekrojów:
składane jednokształtownikowe wszystkich typów możliwych do zadeklarowania w programie RM-3D,
wielogałęziowe zadeklarowane jako "stalowe - wielogałęziowe”,
składane wielokształtownikowe zbudowane z wielu kształtowni-
ków połączonych ze sobą spawami, z wyjątkiem przekrojów zawie-rających rurę okrągłą,
wielomateriałowe, jeśli tzw. materiałem podstawowym przekroju jest "stal",
zawierające otwory wprowadzane w trybie definiowania przekroju programu RM-3D.
Dla przekrojów składających się z kilku kształtowników wykonanych z różnych gatunków stali, przyjmowany jest jeden rodzaj stali okre-ślony przez materiał podstawowy przekroju. Podczas wymiarowania prętów stalowych kształty będące otworami oraz te, którym przypisa-no inny materiał niż stal, są pomijane.
Pod pojęciem przekroju jednogałęziowego należy rozmieć, oprócz przekrojów składających się z jednego kształtownika (składane jed-nokształtownikowe}, również przekroje składające się z wielu kształ-towników (składane wielokształtownikowe), w których wszystkie kształtowniki są ze sobą połączone spawami. Aby wielokształtowni-kowe przekroje składane mogłyby być dopuszczone do wymiarowa-nia, muszą one spełniać następujące warunki:
Nie mogą zawierać żadnego pojedynczego kształtownika, który nie jest połączony co najmniej jednym spawem z pozostałymi kształ-townikami przekroju.
Nie mogą zawierać kształtowników typu "rura okrągła" i "trójkąt" ponieważ dla tego typu kształtowników norma nie precyzuje spo-sobu określania smukłości ścianek, co jest konieczne dla ustalenia klasy przekroju.
Poszczególne kształtowniki nie mogą się wzajemnie przenikać powierzchniami.
W przeciwnym razie wymiarowanie pręta nie będzie możliwe.
Podstawą wszelkich obliczeń związanych z wymiarowaniem pręta są:
charakterystyka przekroju pręta określana w programie głównym,
schemat i geometria pręta oraz jego uwarunkowanie kinematyczne wynikające z jego powiązania z innymi prętami konstrukcji, okre-ślane w programie głównym,
wyniki obliczeń statycznych dla obliczeniowych i charakterystycz-nych wartości obciążeń dostarczanych przez program główny dla kombinacji aktywnych (włączonych do obliczeń) grup obciążeń,
równania i wyrażenia wynikające wprost z postanowień i zaleceń normy PN-EN 1993.
BIURO KOMPUTEROWEGO WSPOMAGANIA PROJEKTOWANIA UL. SKRAJNA 12 45-232 OPOLE TEL: 77 455 04 28
http:// www.cadsis.com.pl e-mail: cadsis@cadsis.com.pl
Zasada działania modułu STAL1993-3D polega na operowaniu
tzw. kontekstami wymiarowania - właściwymi dla konkretnej sytuacji statycznej i kinematycznej pręta, a mianowicie:
Przekrój
Ścianki
Długości wyboczeniowe
Łączniki (dla prętów o przekrojach wielogałęziowych)
Zwichrzenie (dla prętów o przekrojach co najmniej monosymetrycznych i otwartych)
Stan graniczny nośności, a w ramach niego:
Rozciąganie
Ściskanie (stateczność)
Skręcanie
Ścinanie
Zginanie (stateczność)
Zginanie z siłą podłużną
Zginanie ze ściskaniem
Środnik pod obciążeniem skupionym
Nośność łączników (dla prętów o przekrojach wielogałęziowych)
Stan graniczny użytkowania (SGU)
Lista kontekstów jest ustalana przez moduł STAL1993-3D auto-
matycznie i nie wszystkie konteksty wymiarowania są wykazywane na tej liście, lecz tylko te, które są merytorycznie właściwe dla wymia-rowanego pręta, a wynikające z jego stanu pracy statycznej, uwarun-kowań kinematycznych, kształtu i charakterystyki geometrycznej przekroju. Niektóre z kontekstów wymiarowania są dodatkowo opa-trzona numerem wzoru związanego z konkretnym warunkiem w okre-ślonym w normie.
Tworzenie dokumentac j i
Tworzenie dokumentacji wymiarowania jest całkowicie swobodne i może być dokonywane w dwóch formach:
Tekstowo-graficzna - dla pojedynczego pręta, generowana w kon-wencji obliczeń "ręcznych" (komentarze, wzory, podstawienia, ry-sunki), o dwóch stopniach szczegółowości - pełnej i skróconej.
Tabelaryczna - dla grupy prętów, generowana jako zestaw tabel zawierających podstawowe dane i wyniki wymiarowania dla po-szczególnych prętów grupy. Ta forma ma również dwa stopnie szczegółowości.
Przykład dokumentu
Przykład dokumentu szczegółowego w formie pełnej (fragment):
Pręt nr 4 Zadanie: Hala stalowa z suwnicą.rm3
Przekrój: 1,9
Wymiary przekroju:
h=200,0 s=76,0 g=5,2 t=9,1 r=9,5 ey=20,7
Charakterystyka geometryczna przekroju:
Iyg=13246,8 Izg=3040,0 A=46,80 iy=16,8 iz=8,1 Iw=14635,7
It=9,6 is=9,6.
Materiał: S 355 Granica plastyczności fy=355 MPa oraz wytrzymałość na rozciąga-nie fu = 490 dla g=5,2.
Połączenie gałęzi Przyjęto skratowanie o rozstawie węzłów l1 = 714,3 mm (układ skratowania: 2 wg
rys. 6.9). Pręty skratowania zaprojektowano z U 100 ze stali S 355.Zastępcze momen-
ty bezwładności elementu złożonego:
Iyeff = 0,5 h02 Ach = 0,5×3,342×23,40 = 13020,8 cm4
Stan graniczny nośności.
xa = 2,500; xb = 2,500; Przęsło nr: 2, 2, 2. Obciążenia: CW+St
Przyjęto następujące współczynniki częściowe M:
M0 = 1; M1 = 1; M2 = 1,25.
Dla materiału o granicy plastyczności 355 MPa, przyjęto = 1,2.
Klasa przekroju:
= = = 0,814
Nr: c [mm] t [mm] k (c/t)1 (c/t)2 (c/t)3 c/t Klasa
1 162,9 5,2 1,000 0,943 - 26,849 30,917 34,823 31,323 3
2 61,3 9,1 1,000 0,682 0,565 7,323 8,136 12,847 6,767 1
3 61,3 9,1 1,000 0,705 0,553 7,323 8,136 12,710 6,767 1
4 162,9 5,2 0,531 0,000 - 54,618 62,893 INF 31,323 1
5 61,3 9,1 1,000 0,000 0 7,323 8,136 INF 6,767 1
6 61,3 9,1 0,065 0,000 0 439,302 488,113 INF 6,767 1
Przekrój spełnia warunki przekroju klasy 3
Nośność na ściskanie xa = 2,500; xb = 2,500; Przęsło nr: 2, 2, 2. Obciążenia: CW+St+Snl+Snp+Ww
Siła osiowa: NEd = -102,163 kN
Pole powierzchni przekroju: A = 46,80 cm2 Pole powierzchni przekroju efektywnego: Aeff = 46,80 cm2
Przesunięcie środka ciężkości: eNy = 0,00; eNz = 0,00 cm.
×10-1
= 1661,4 kN (6.10)
Warunek nośności:
= 0,061 < 1 (6.9)
Stateczność elementu ściskanego:
Wyboczenie dla osi Y (krzywa
"d")
Wyboczenie dla osi Z (krzywa
"d") Wyboczenie skrętne (krzywa "d")
= =
0,204
= =
0,880
= =
1,225
0,5×[1+0,76×(0,204-
0,2)+0,2042] = 0,522
0,5×[1+0,76×(0,880-
0,2)+0,8802] = 1,146
0,5×[1+0,76×(1,225-
0,2)+1,2252] = 1,639
= 0,997
= 0,532
= 0,366
przyjęto χ = 0,997 1 przyjęto χ = 0,532 1 przyjęto χ = 0,366 1
Przyjęto najmniejszą wartość współczynnika χ = 0,366
×10-1 = 608,826 kN (6.47)
Warunek stateczności:
= 0,168 < 1 (6.46)
Nośność przekroju na zginanie: xa = 2,500; xb = 2,500; Przęsło nr: 2, 2, 2 Obciążenia: CW+St+Snl+Snp+Suw+Wl
Nośność na zginanie względem osi Y:
Mc,Rd = Mel,Rd = = ×10-3 = 250,806 kNm
Nośność na zginanie względem osi Z:
Mc,Rd = Mel,Rd =
=
×10-3 = 107,92 kNm
Warunek stateczności przy zginaniu:
= ×10-3 = 250,806 kNm (6.55)
= = 0,480 < 1 (6.54)
Nośność przekroju zginanego z siłą podłużną xa = 2,500; xb = 2,500; Przęsło nr: 2, 2, 2. Obciążenia: CW+St+Snl+Snp+Suw+Wl
Największe naprężenia normalne z uwzględnieniem ścinania:
×10 - ×103 -
×103 = -201 MPa
x,Ed = 201 < 355 = = (6.42)
Ostrożne przybliżenie nośności (nie jest warunkiem decydującym):
+ + = 0,566 < 1 (6.2)
Nośność pręta złożonego xa = 2,500; xb = 2,500; Przęsło nr: 2, 2, 2. Obciążenia: CW+St+Snl+Snp+Suw+Wl
Sztywność pręta: - dla osi Y
= 91992,559 kN
Ieff = 0,5 h02 Ach = 0,5×33,362×23,4 = 13020,8 cm4
Siły wewnętrzne dla e0 = L/500:
= 121,65 kNm
= 319,983 kN
= -409,334 kN
yf/235 235/355
0M
yRd,c
fAN
46,80×355
1
Rd,c
Ed
N
N 102,163
1661,4
y,cr
yeff
N
fA 46,8×355
39906,467×10
z,cr
yeff
N
fA 46,8×355
2143,649×10
T,cr
yeff
N
fA 46,8×355
1107,809×10
22,015,0
22,015,0
22,015,0
22
1
1
0,522+ 0,522²-0,204²
22
1
1
1,146+ 1,146²-0,880²
22
1
1
1,639+ 1,639²-1,225²
1M
yRd,b
fAN
0,366×46,80×355
1
Rd,b
Ed
N
N 102,163
608,826
0M
ymin,el fW
706,50×355
1
0M
ymin,el fW
304,00×355
1
1M
yyLTRd,b
fWM
1,000×706,50×
355
1
Rd,b
Ed
M
M 120,366
250,806
z
Ed,z
y
Ed,yEdEd,x
J
yM
J
zM
A
N -89,351
46,8
-120,366×-18,75
13246,81
3,508×10
3040
355
1 0M
yf
Rd,z
Ed,z
Rd,y
Ed,y
Rd
Ed
M
M
M
M
N
N 89,351
1661,4
120,366
250,806
3,508
107,92
3
20d
vd
haEAnS
2×210×13,50×71,43×33,36 2
78,833102
vEdcrEd
IEd0Ed
EdSNNN1
MeNM 89,351×0,0100 + 120,366
1-89,351/39906,467+89,351/91992,559
mI2
AhM
n
NN
eff
ch0EdEdmax,Ed,ch
-89,351
2 +
121,650×33,36×23,40
2×13020,81×1 102
mI2
AhM
n
NN
eff
ch0EdEdmin,Ed,ch
-89,351
2 -
121,650×33,36×23,40
2×13020,81×1 102
y Y
z
Z
37
5
200
Recommended