Menu

sensd.01 - Posudek ocelových prvků

sensd.01

Hlavní výhody

Přesný, normu splňující návrh ocelových dílců pro všechny třídy průřezu: od kompaktních po štíhlé.
Polo-automatické stanovení vzpěrných délek na základě deformací spočtených konečně-prvkovou analýzou.
Posudek průřezu a stability pro mezní stav únosnosti se provádí v závislosti na tvaru průřezu, štíhlosti, typu výpočtu (lineární či podle teorie 2. řádu), přítomnosti imperfekcí apod.
Posudek průhybu podle MSP pro celkové a proměnné zatížení s možností definovat nebo navrhnout nadvýšení.
Automatizace v mezním stavu únosnosti i použitelnosti, jednoduchý a přehledný pracovní postup, úspora materiálu a plná důvěra ve výsledky i u velkých konstrukcí.
Přehledné a úplné výstupy s různou úrovní podrobností: od stručného souhrnu pro dílec až po podrobný výpočet s rovnicemi a odkazy na aplikované články normy.

 

Modul na posudky ocelových konstrukcí je interaktivní nástroj posuzující únosnost a stabilitu ocelových dílců. Od posouzení řezu k posudku interakce pro různé účinky zatížení, SCIA Engineer vás vede k dosažení optimálního návrhu s minimem ručního zadávání.

Posudek se provádí po skončení konečně-prvkové analýzy - můžete si zvolit, zda se deformace druhého řádu a imperfekce zohlední na úrovni analýzy nebo až ve fázi posudků. V obou případech je správně zohledněna interakce zatížení a různé typy vzpěru.

MSÚ posudky se provádí podle EC3, AISC 360, SIA 263, a NBR 8800 Vestavěná inteligence v závislosti na třídě průřezu, štíhlosti apod. určuje, jaké články normy a vzorce se použijí pro posudky průřezu a stability.

Posouzení podle mezního stavu použitelnosti se provádí podle EC3 a SIA 263. Posudky deformací podle MSP zajišťují integritu příček, fasády a dalších nenosných prvků a také komfort osob.

Výhody

Steel design

  • Posudek ocelových konstrukcí plně integrovaný do 3D grafického prostředí umožňuje uživateli vizuálně posoudit výsledný návrh: od rozměrů, přes napětí a deformace až po celkové využití.
  • Podporována je široká nabídka symetrických a asymetrických průřezů, stejně jako dílce s proměnnou výškou, s náběhy a výztuhami.
  • Ke stabilizaci dílců je možno použít ocelové profilované plechy a zavětrování.

Steel design

  • Vzpěrné délky se spočtou nebo zadají ručně. Automatické stanovení je založena na tuhosti a odezvě celé konstrukce v dané rovině vybočení. Vzorce z odborné literatury zohledňují i tuhost sousedních připojených prvků.
  • Návrh je integrován i do pokročilých výpočtů: 2. řád, stabilita, geometrická nelinearita a materiálově-geometrická nelinearita. Imperfekce lze například definovat na základě tvaru získaného stabilitním výpočtem.
  • Modelování je usnadněno vestavěnými knihovnami materiálů, ocelových profilů a profilovaných plechů od různých výrobců.
  • Při zohlednění výsledků výzkumného programu SEMI-COMP+ je možno využít plastickou rezervu I-průřezů a obdélníkových trubek.
  • Rychlá optimalizační procedura nejde ideální průřez pro dané rozpětí a aplikované zatížení.

 

Podporované normy

Steel design

  • sensd.01.en obsahuje posudky pro MSÚ a MSP podle EN 1993 (část 1-1, 1-5);
  • sensd.01.sia obsahuje posudky pro MSÚ a MSP podle SIA 263;
  • sensd.01.ibc obsahuje posudky pro MSÚ podle AISC 360;
  • sensd.01.nbr obsahuje posudky pro MSÚ podle NBR 8800;

Program podporuje metody z těchto norem, součinitele spolehlivosti a součinitele důležité pro výpočet a návrh konstrukce.

 

Podpora národních příloh pro Eurokód 3

Steel design Národní přílohy jsou k dispozici pro celou řadu zemí: Rakousko, Belgie, Česká republika, Kypr, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Řecko, Irsko, Lucembursko, Lucembursko, Malajsie, Nizozemsko, Norsko, Polsko, Rumunsko, Singapur, Slovensko, Slovinsko, Španělsko, Švédsko, Spojené království. Můžete ovlivnit a upravit volbu metod a součinitelů daných národními přílohami.

Klasifikace průřezu

Klasifikace průřezů je ve většině ocelových norem nezbytným krokem před vlastním posouzením. Modul Návrh ocelových prvků klasifikuje průřezy různých tvarů.

  • Knihovna průřezů obsahuje širokou škálu tvarů, které lze přímo použít nebo upravit a uložit a znovu použít v jiných projektech. Průřezy válcované za tepla lze filtrovat podle oblasti (Evropa, Británie, Amerika, Rusko, Brazílie, Čína apod.) K dispozici jsou svařované průřezy, dvojice průřezů, produkty od firmy Arcelor Mittal, prolamované nosníky Westok a ocelové vazníky od American Steel Joist Institute.
  • V editoru obecného průřezu (modul sen.05) můžete vytvořit průřez libovolného tvaru a použít jej ve výpočtu. Tvar průřezu je také možno načíst ze souboru DXF či DWG.
  • SCIA Engineer klasifikuje průřezy jakéhokoli tvaru, který lze aproximovat střednicí a tloušťkou.
  • Průřezy válcované za tepla a svařované průřezy z plechů mohou někdy padnout do 4 třídy. V takovém případě SCIA Engineer automaticky odvodí efektivní průřez pro tlak a ohyb na měkkou a tuhou osu.

Nástroj pro klasifikaci průřezu

Steel design

Výpočet různé třídy průřezu pro jednotlivé kombinace je náročný .... pokud to musíte dělat ručně. V automatizovaném výpočtu však takový detail může přinést výrazné úspory.

SCIA Engineer analyzuje průřez, který lze aproximovat střednicí a tloušťkou a zatřídí ho do jedné ze 4 tříd definovaných v EN 1993-1-1 (či EN 1993-1-2 v případě posudku požární odolnosti). Klasifikace se pro kombinaci provádí na více místech podél nosníku / sloupu.

Steel design

Pro Eurokód 3 a SIA 263 lze tento nástroj použít i samostatně (je dostupný z dialogu pro úpravu průřezů). Toto samostatné použití je vhodné, pokud chcete vyzkoušet různé případy, ověřit ruční výpočet, či pomoci studentům v porozumění této problematice. Hlavní využití je však uvnitř SCIA Engineer při posudcích.

Pro náběhy a nosníky s proměnným průřezem je změna geometrie průřezu  při klasifikaci zohledněna.

Steel design Steel design

Výpočet plastické neutrální osy

Pro použití klasifikačních vzorců z normy je třeba stanovit neutrální osu. V případě plastické interakce N + My + Mz to není přímočará úloha.

Nástroj pro klasifikaci nabízí 3 numerické metody pro stanovení polohy neutrální osy. každá z metod má jinou úroveň přesnosti. Můžete se rozhodovat mezi přesností a rychlostí podle povahy dané úlohy.

Steel design

Tři metody jsou:

  • Pružná napětí: Pružný průběh napětí se použije pro výpočet plastického průběhu napětí pomocí uzavřeného vzorce.
  • Průnik plochy plasticity: Pro průřez se odvodí diskrétní průnik plochy plasticity nebo „množina“ bodů. Skutečné vnitřní síly se upravují dokud se neprotnou s plochou plasticity. Bod diskrétní plochy plasticity, který leží nejblíž průsečíku se pak použije v další určování rozložení plastického napětí.
  • Iterační postup: Skutečné síly se iteračně zvětšují a v každém kroku se počítá rovina deformace. Pokud nedojde k určení roviny deformace, pak byla překročena plocha plasticity. Algoritmus se pak vrátí o jeden krok a iterace probíhá s menšími přírůstky. Rovina deformace z posledního kroku se použije jako plocha plasticity.

Metoda Průnik plochy plasticity nabízí velmi dobrou rovnováhu mezi vysokou přesností a rychlostí.

Efektivní průřez

Efektivní průřezové charakteristiky nejsou vyžadovány jen pro tenkostěnné za studena tvarované profily. I jiné štíhlé nosníky, zejména ze svařovaných profilů, mohou padnout do 4. třídy. Takové nosníky jsou elegantní a vyznačují se efektivním využitím materiálu.

V Eurokódu 3, a v normách SIA 263 a AISC 360 se efektivní průřez ve 4. třídě odvozuje pro libovolný tvar - za tepla válcovaný, svařovaný, uzavřený, otevřený, z knihovny či obecně definovaný. SCIA Engineer takové průřezy rozdělí na ploché stojiny a výztuhy a podle štíhlosti a napětí v nich redukuje jejich geometrii.

Získaný efektivní průřez můžete vykreslit. V tabulce také najdete všechny iterační kroky výpočtu.

Steel design Steel design

Podpora SEMI-COMP+ v Eurokódu 3

Steel design

Valorizační projekt SEMI-COMP+ n° RFS2-CT-2010-00023 poskytl několik publikací o tom, jak dosáhnout ekonomičtějšího návrhu u průřezů, které jsou klasifikovány do 3. třídy.. Eurokód 3 pro takové polo-plastické průřezy uvádí, že se uvažuje čisté pružné selhání. To je však poněkud konzervativní přístup, protože v závislosti na štíhlosti se dá využít určité plastická rezerva.

SCIA Engineer uvažuje plastickou rezervu odvozenou od skutečné štíhlosti průřezu pro I průřezy symetrické podle obou os a pro obdélníkové trubky. Namísto skoku při přechodu mezi třídou 2 a 3 se uplatní postupná redukce plastické rezervy až po dosažení třídy 4. Povšimněte si, že normy Eurokód 9, SIA 263, AISC 360 a AISI S100 již tento postupný přechod zahrnují.

Steel design SCIA Engineer nabízí modifikované klasifikační limity publikované ve zprávě SEMI-COMP+. Tyto limity se mohou použít v případě polo-plasitckého návrhu průřezů třídy 4, protože tyto limity odpovídají úrovni bezpečnosti EC3 při aplikování pravidel podle SEMI-COMP+.

Posudky

Modul Návrh ocelových prvků provádí komplexní analýzu všech zadaných a generovaných kombinací zatížení a hledá extrémní hodnoty využití průřezu a stability.

  • Na základě geometrie, vnitřních sil, přítomnosti výztuh a dalších parametrů program automaticky určí, který článek normy se použije.
  • K dispozici jsou následující posudky průřezů: osová síla (tah nebo tlak), ohybové momenty, smykové síly, kroucení, vázané kroucení u I-profilů, U-profilů a jiných tenkostěnných průřezů, kombinovaný posudek.
  • Provádí se následující posudky stability: rovinný vzpěr pro osově zatížené prvky, prostorový vzpěr a vybočení zkroucením pro osově zatížené prvky, klopení prvků namáhaných ohybem, ztráta stability vlivem smyku a vliv příčných sil u prvku namáhaného smykem, ztráta stability při kombinaci ohybu a osového tlaku, kritická štíhlost (pouze normativní).
  • Pro klopení jsou k dispozici nastavení podpěr bránících klopení, vzpěrných délek, polohy zatížení (nahoře, dole, ve středu, stabilizující, destabilizující).
  • Pro výpočet Mcr jsou dostupné 3 metody: ECCS Galea, Lopez et al, a ENV 1993-1-1 příloha F. Hodnotu lze také stanovit numericky stabilitním výpočtem skořepinového modelu nebo pomocí nástrojů třetích stran.
  • Při posudku průřezu i posudku stability se zohlední interakce s účinky zatížení.
  • Pro Eurokód 3 je vzpěr štíhlých pásnic posuzován u složených nosníků a nosníků svařených ze 3 pásů oceli.
  • Podle EC3 a SIA 263 se ztráta stability v tlaku pro dílce s proměnnou výškou se počítá na základě doporučení ECCS Design Manual for EN 1993-1-1. Pro AISC 360 je použita metoda popsaná přímo v normě.

Výstupní protokol (report)

Modul pro Posudky ocelových prvků využívá interaktivní prostředí, ve kterém jsou výsledky k dispozici v několika formách:

  • barevně vykreslené průběhy využití ve 3D okně pomáhají rychle odhalit kritická místa v konstrukci,
  • stručný protokol o posudku lze vytisknout v tabulkové formě z Tabulkových výsledků,
  • souhrnný protokol shrnuje důležité parametry návrhu a všechny posudky na jedné stránce,
  • Podrobný výstup pak obsahuje všechny výpočty a vzorce (případně tabulky, je-li to preferováno) s odkazy na použité články in normy a umožňuje tak rychlé ověření postupu výpočtu,
  • Souhrnný a podrobný protokol lze rychle vytvořit poklepáním na řádky v Tabulkovém výstupu, čímž získáváte rychlý přechod mezi podrobným popisem výpočtu a grafickou vizualizací ve 3D okně,
  • chyby, varování , a poznámky lze obrazit přejetím myší přes problémový dílec ve 3D okně,
  • do Engineering Reportu můžete také vložit podrobný přehled o klasifikaci průřezů a odvození efektivních průřezových charakteristik,
  • u každých tištěných výsledků jsou zvolená nastavení zobrazena v horním levém rohu (např. vybraný zatěžovací stav, jméno dílce, typ výpočtu apod.),
  • kromě celkového využití můžete pomocí funkce Složky výsledku vytisknout jednotlivé posudky.

Výhoda tohoto způsobu výstupu je dvojí: jednak je proces návrhu rychlý a jednak můžete vytvářet úplné a přehledné výstupy, s jejichž pomocí snadno přesvědčíte svého zákazníka a zainteresované úřady o kvalitě a rozsahu provedených výpočtů.

Steel design Steel design Steel design

Rozšíření

  • V kombinaci s modulem sens.02 Za studena tvarované průřezy lze posuzovat a optimalizovat za studena tvarované průřezy podle EN 1993-1-3 nebo AISI S100
  • V kombinaci s modulem sen.07 Klopení podle teorie 2. řádu se provádí výpočet metodou konečných prvků se sedmým stupněm volnosti v uzlu pomocí řešiče Frilo BTII.
  • Modul sens.02 zahrnuje možnost provádět nelineární výpočet s plastickými klouby, tj. materiálovou nelinearitu na 1D prvcích.
  • Podívejte se také do SCIA Garáž, kde najdete řadu doplňkových nástrojů: např. posudek ocelových desek podle EN 1993-1-6, posouzení na únavu podle EN 1993-1-9.

Odeslat

Included in Edition: 
Concept
Professional
Expert
Ultimate
Steel design
Steel design
Steel design