W rejestrze Pręty | Podstawy okna dialogowego 'Konfiguracja stanu granicznego nośności' lub 'Konfiguracja wytrzymałości' dokonuje się podstawowych ustawień projektowania prętów i zbiorów prętów.
'Parametry obliczeniowe' są podzielone na kilka kategorii, które różnią się w zależności od normy projektowej.
Ogólne
Pole wyboru 'Przeprowadź analizę stateczności' określa, czy oprócz sprawdzania przekrojów przeprowadzane są również analizy stateczności, takie jak wyboczenie giętne czy zwichrzenie. Pole wyboru należy odznaczyć, jeśli analiza stateczności nie ma być przeprowadzana lub jeśli efekty stateczności zostały już uwzględnione przy wyznaczaniu sił wewnętrznych (na przykład przez obliczenia według teorii drugiego rzędu z imperfekcjami i/lub redukcją sztywności).
Jeśli analiza stateczności jest aktywna, należy zdefiniować długości efektywne lub warunki brzegowe i przypisać je do odpowiednich prętów lub zbiorów prętów. Jeśli tego nie uczyniono, analiza stateczności nie jest możliwa. W tabeli wyników Błędy i ostrzeżenia po obliczeniu wyświetlany jest odpowiedni komunikat. Pręty typu 'Kabel' i pręty rozciągane są z tego wyłączone, ponieważ mogą przenosić tylko siły rozciągające i nie wymagają analiz stateczności.
Pole wyboru 'Przeprowadź zaawansowane wymiarowanie plastyczne' umożliwia wymiarowanie prętów lub zbiorów prętów według tzw. "metody częściowych sił wewnętrznych" (TSV). Parametry można określić w rejestrze Pręty | Plastyczność, który jest dostępny po zaznaczeniu tej opcji.
Granice wykorzystania do pomijania sił wewnętrznych i naprężeń
Normy projektowe, przeważnie opracowane z myślą o obliczeniach ręcznych, zawierają wzory sprawdzające lub warunki interakcji, które często są przewidziane tylko dla określonych kombinacji sił wewnętrznych. W ramach analizy konstrukcji w modelu 3D uzyskuje się jednak zazwyczaj bardzo małe wartości sił wewnętrznych. Chociaż z punktu widzenia inżynierskiego nie mają one znaczenia dla nośności, to przy ścisłym przestrzeganiu normy projektowej mogą uniemożliwiać pewne sprawdzenia lub wymuszać stosowanie niekorzystniejszych wzorów interakcji. Granice wykorzystania stanowią zatem proste i przejrzyste możliwość pominięcia określonych sił wewnętrznych przy sprawdzaniu i obejścia powyższych problemów.
- banner.important@Ustawieniom wartości granicznych nie leży u podłoża żadne rozporządzenie normatywne.
- /
Wartość graniczna η opisuje stosunek działającej siły wewnętrznej do plastycznej nośności przekroju, wyznaczanej w uproszczony sposób na podstawie właściwości przekroju. Nie są to normatywnie uregulowane nośności projektowe: przepisy specyficzne dla norm (na przykład dotyczące klasyfikacji przekroju) nie są zatem uwzględniane; nie odpowiada to celowi ustawienia wartości granicznej. Wysokie wartości graniczne należy więc wykorzystywać wyłącznie do celów testowych.
Jeśli siła wewnętrzna leży poniżej warunku wartości granicznej, wymiarowanie odbywa się bez ostrzeżenia o pomijaniu tej siły wewnętrznej. W szczegółach warunku projektowego można jednak na podstawie adnotacji 'Pomijalne' przy obliczeniowych siłach wewnętrznych sprawdzić, które siły wewnętrzne zostały pominięte na skutek wartości granicznych i nie zostały uwzględnione przy sprawdzaniu. Jeśli w danym miejscu wszystkie siły wewnętrzne są pomijalne, jako sprawdzenie podaje się jedynie weryfikację pomijalnych sił wewnętrznych.
Jeśli dodatek Skręcanie skrępowane (7 stopni swobody) jest aktywny, dla niektórych norm projektowych dostępna jest również wartość graniczna dla bimomentu i naprężeń stycznych ze skręcania wtórnego.
Analiza struktur cienkościennych (dla EN)
Wyznaczenie przekroju czynnego wymaga postępowania iteracyjnego. W polu wprowadzania 'Maksymalna liczba iteracji' można określić maksymalną liczbę przebiegów obliczeń. Gdy tylko 'Maksymalna różnica między iteracjami' między wynikami dwóch iteracji zostanie osiągnięta, obliczenia się kończą.
W przypadku przekrojów niesymetrycznych dwukrotnie, ściskanych, zagrożonych wyboczeniem lokalnym, położenie środka ciężkości przekroju czynnego przesuwa się w porównaniu z przekrojem brutto. Zewnętrzna siła ściskająca, działająca centralnie na przekrój brutto, działa teraz mimośrodowo na przekrój czynny, w wyniku czego powstaje dodatkowy moment zginający. Ten moment zginający jest domyślnie uwzględniany w obliczeniach. Jeśli nie jest to pożądane, zaznacz pole wyboru 'Pomiń momenty zginające wskutek przesunięcia środka ciężkości'.
Za pomocą pola wyboru 'Uwzględnij szerokości czynne wg EN 1993-1-5 [5], załącznik E' można określić, czy alternatywna metoda określania przekroju czynnego podana w załączniku E ma być stosowana dla naprężeń poniżej granicy plastyczności.
Opcje (dla EN, CSA, GB, SIA itd.)
W zależności od normy projektowej w konfiguracji stanu granicznego nośności dostępne są dodatkowe opcje. Przedstawiamy je dla wybranych norm.
EN 1993
Przekroje klas 1 i 2 mogą być wymiarowane plastycznie. Zaznacz pole wyboru 'Wymiarowanie sprężyste (również dla przekrojów klasy 1 i 2)', jeśli przekroje te mają być sprawdzane bez wykorzystania rezerw plastycznych. W tym przypadku można za pomocą pola wyboru 'Użyj sprawdzenia wg [1] równania 6.1 dla wymiarowania sprężystego' określić, czy ogólne sprawdzenie ma się opierać na teorii sprężystości. Może ono być zachowawcze, ponieważ nie uwzględnia się częściowych redystrybucji naprężeń, które normalnie są dozwolone w wymiarowaniu sprężystym.
W przypadku wymiarowania plastycznego pole wyboru 'Użyj interakcji liniowej wg 6.2.1(7) przy sprawdzaniu przekroju dla M+N' umożliwia liniowe sumowanie stopni wykorzystania sił wewnętrznych. To podejście jest zachowawcze i niedozwolone dla przekrojów klasy 4.
CSA S16
Przekroje klas 1 i 2 mogą być wymiarowane plastycznie. Zaznacz pole wyboru 'Wymiarowanie sprężyste również dla przekrojów klasy 1 lub 2', jeśli przekroje te mają być sprawdzane bez wykorzystania rezerw plastycznych.
Za pomocą dalszych opcji można sterować 'Parametrami obliczeniowymi nośności na ściskanie wg 13.3.1' oraz 'Współczynnikiem wpływu zginania równomiernego (ω1) wg 13.8.6'.
GB 50017
Opis jest w przygotowaniu.
SIA 263
Sprawdzenie na siły poprzeczne jest zazwyczaj przeprowadzane z efektywnym polem przekroju czynnego przy ścinaniu Av. W przypadku dwusymetrycznych dwuteowników i ceowników klasy przekroju 3 można alternatywnie przyjąć pole przekroju środnika Aw. W tym celu zaznacz pole wyboru 'Uwzględnij pole przekroju przy ścinaniu wg 5.2.4'.
Opcja 'Uwzględnij sprawdzenie na wyboczenie przy ścinaniu' jest domyślnie zaznaczona. W ten sposób sprawdzenie na wyboczenie przy ścinaniu jest przeprowadzane wg ust. 4.5.4, 5.3.4 lub załącznika F.1. Jeśli odznaczysz to pole wyboru, wyboczenie przy ścinaniu nie będzie badane.
Przekroje klasy przekroju 3 mogą być sprawdzane przy zginaniu wokół obu osi z siłą osiową wg punktu 5.2.6. Jeśli zaznaczysz pole wyboru 'Użyj alternatywnego obliczenia wykładników zginania α i β wg 5.1.6.4', sprawdzenia dla tych przekrojów odbywają się wg punktu 5.1.6.4.
Wyboczenie lokalne (dla AISC)
W tabeli B4.1b [2] podane są stosunki szerokości do grubości dla elementów ściskanych (części przekroju) prętów obciążonych zginaniem. Jeśli wymiarujesz przekroje, które nie są uregulowane w tej tabeli, zaznacz pole wyboru. Możesz wtedy określić wartości graniczne λr zarówno dla elementów niewzmocnionych, jak i wzmocnionych.
Ściskane pręty o przekroju kątowym (dla AISC)
Wytrzymałość na ściskanie prostych przekrojów kątowych należy określić dla wyboczenia giętnego według rozdziału E3 lub E7, a dla zwichrzenia według rozdziału E4. Pole wyboru 'Użyj efektywnej smukłości wg E5' umożliwia zastosowanie uproszczonej metody sprawdzania według rozdziału E5, w której kątowniki traktuje się jako pręt obciążony osiowo poprzez dostosowanie smukłości. Może być stosowana, gdy wzdłużna siła ściskająca jest wprowadzana w jedno ramię. Drugie ramię musi być przymocowane do następnego elementu konstrukcyjnego przez spawanie lub połączenie śrubowe z co najmniej dwiema śrubami. Obliczenie efektywnej smukłości może odbywać się albo dla 'Kratownicy płaskiej wg E5(a)', albo dla 'Kratownicy przestrzennej wg E5(b)'.
Metoda opisana w rozdziale E5 pozwala na stosowanie nierównych długości ramion połączonych krótszym ramieniem – pod warunkiem, że równoważna smukłość zostanie zwiększona o wartość uwzględniającą stosunek dłuższej do krótszej długości ramienia. Podaj, czy 'Połączenie przez' dłuższe czy krótsze ramię.
- banner.tip@Dalsze wyjaśnienia znajdziesz w FAQ Ściskany pręt kątowy wg AISC rozdział E5.
- /
Wymiarowanie profili formowanych na zimno (dla EN, AISC, CSA)
Dla niektórych norm projektowych możliwe są sprawdzenia profili formowanych na zimno. Przedstawiamy je dla wybranych norm.
EN 1993
Pole wyboru 'Przeprowadź wymiarowanie profili formowanych na zimno' jest domyślnie zaznaczone. Pręty z takimi przekrojami są wówczas sprawdzane wg EN 1993-1-3 [4]. Jeśli usuniesz zaznaczenie, wymiarowanie profili formowanych na zimno odbywa się wg EN 1993-1-1.
'Współczynnik profilowania k wg 3.2.2(3)' wpływa na obliczenie podwyższonej granicy plastyczności fya. Możesz przy tym wybrać, jaką metodą profil został wytworzony. Lista oferuje dwie możliwości:
- Profilowanie na walcach (k = 7)
- Inne metody profilowania (k = 5)
Jeśli zaznaczysz pole wyboru 'Użyj wymiarowania sprężystego wg 6.1.6', analiza naprężeń odbywa się zgodnie z przepisami dla obciążenia skręcaniem w rozdziale 6.1.6 [4]. Wówczas dla wszystkich kombinacji sił wewnętrznych stosowane są sprężyste wzory naprężeń (6.11a), (6.11b) lub (6.11c). Ekonomiczniejsze plastyczne metody sprawdzania, które mogą być stosowane dla określonych kombinacji sił wewnętrznych, są w tym przypadku wykluczone.
Przy aktywnym polu wyboru 'Traktuj środnik jako usztywniony wg tab. 6.1' nośność środnika przy miejscowym wprowadzeniu obciążenia nie jest wyznaczana. Wyboczenie lokalne nie może wystąpić.
Pole wyboru 'Wyznaczaj nośność środnika przy miejscowym wprowadzeniu obciążenia wg 6.1.7' określa, czy przeprowadzane są sprawdzenia na miejscowe zgniecenie, wybrzuszenie środnika lub wyboczenie lokalne w środniku. Warunkiem tego jest zdefiniowanie odpowiedniej podpory obliczeniowej.
- banner.text@Sprawdzenie miejscowego wprowadzenia obciążenia jest możliwe tylko dla przekrojów bibliotecznych z nieusztywnionymi środnikami wg 4] rozdziału 6.1.7.2 lub 6.1.7.3. Przekroje środnika z usztywnieniami podłużnymi nie mogą być wymiarowane.
- /
Sprawdzenie zwichrzenia dla elementów obciążonych zginaniem nie jest stosowane według [4] rozdziału 6.2.4(2), gdy przekrój wykazuje wyraźną różnicę kątową między osiami głównymi przekroju czynnego a osiami głównymi przekroju brutto. Za pomocą pola wprowadzania 'Graniczne pochylenie osi głównych wg 6.2.4(2)' można określić kąt αlim, do którego sprawdzenie jest jeszcze przeprowadzane.
AISC 360
Określ, czy 'Wymiarowanie formowanych na zimno profili zamkniętych według normy' AISC 360 czy AISI 100 ma się odbywać.
Dla 'Prętów poza granicami stosowania' tabeli AISI B4.1-1 można za pomocą pola wyboru określić, czy współczynnik bezpieczeństwa Ω czy współczynnik nośności Φ wg AISI S100, rozdział A1.2(c) ma być stosowany. To zastrzeżenie dotyczy również przekrojów ogólnych, których granice stosowania nie są uregulowane w normie.
- banner.tip@Dalsze wyjaśnienia znajdziesz w FAQ Granice stosowania wg tabeli AISI B4.1-1.
- /
Za pomocą pól wyboru kategorii 'Pręty przy zginaniu' można dokonać szczegółowych ustawień dla analiz stateczności. Na przykład możliwe jest wykorzystanie nieplastycznej rezerwy nośności wg rozdziałów AISI F2.4.2, F3.2.3 i F4.3. Dla dwusymetrycznych dwuteowników sprężyste naprężenie krytyczne Fcre może być alternatywnie wyznaczone wg wzoru (F2.1.1-6). Przy badaniu środkowo-symetrycznych przekrojów typu Z możliwe jest również wyznaczenie Fcre wg wzoru (F2.1.3-2).
Nośność Pn na 'wybrzuszenie środnika' jest określana wg wzoru (G5-1). Alternatywnie wartość może być wyznaczona wg wzoru (G5-2). W tym celu zaznacz odpowiednie pole wyboru.
CSA S16
Określ, czy 'Wymiarowanie formowanych na zimno profili zamkniętych według normy' CSA S16 czy CSA S136 ma się odbywać.
Dla 'Prętów poza granicami stosowania' wg [3] tabeli B4.1-1 można za pomocą pola wyboru określić, czy współczynnik bezpieczeństwa Ω czy współczynnik nośności Φ wg [3] rozdziału A1.2(c) ma być stosowany. To zastrzeżenie dotyczy również przekrojów ogólnych, których granice stosowania nie są uregulowane w normie.
- banner.tip@Dalsze wyjaśnienia znajdziesz w FAQ Granice stosowania wg tabeli AISI B4.1-1.
- /
Za pomocą pól wyboru kategorii 'Pręty przy zginaniu' można dokonać szczegółowych ustawień dla analiz stateczności. Na przykład możliwe jest wykorzystanie nieplastycznej rezerwy nośności wg [3] rozdziałów F2.4.2, F3.2.3 i F4.3. Dla dwusymetrycznych dwuteowników sprężyste naprężenie krytyczne Fcre może być alternatywnie wyznaczone wg wzoru (F2.1.1-6). Przy badaniu środkowo-symetrycznych przekrojów typu Z możliwe jest również wyznaczenie Fcre wg wzoru (F2.1.3-2).
Nośność Pn na 'wybrzuszenie środnika' jest określana wg wzoru (G5-1). Alternatywnie wartość może być wyznaczona wg wzoru (G5-2). W tym celu zaznacz odpowiednie pole wyboru.
Sprawdzanie wyboczenia przy ścinaniu (dla EN)
Pole wyboru 'Przeprowadź sprawdzenie na wyboczenie przy ścinaniu' jest domyślnie aktywne. W ten sposób sprawdza się, czy smukłość λ środnika wymaga sprawdzenia na wyboczenie przy ścinaniu wg EN 1993-1-5 [5] ust. 5.1, 5.2, 5.3 i 5.5. Jeśli wartość graniczna λlim jest dotrzymana, sprawdzenie uznaje się za spełnione. Jeśli jednak smukłość przekracza wartość graniczną, to zgodnie z rozdziałem 5.1.(2) na podporach należy przewidzieć usztywnienia poprzeczne, aby możliwe było przeprowadzenie sprawdzenia na wyboczenie przy ścinaniu.
Wymiarowanie podłużnych spoin pachwinowych (dla EN, AISC, CSA)
Dla niektórych norm projektowych możliwe jest sprawdzanie podłużnych spoin pachwinowych. Opcje przedstawiamy dla wybranych norm.
EN 1993
Jeśli chcesz sprawdzić nośność spoin podłużnych przekrojów spawanych, zaznacz pole wyboru 'Przeprowadź wymiarowanie'. Współczynnik βw jest zapisany jako charakterystyczna wartość materiałowa dla większości stali biblioteki wg EN 1993-1-8, tabela 4.1. Jeśli części przekroju wykonane są z różnych klas stali, współczynnik korelacji βw do wymiarowania spoin pachwinowych można również określić indywidualnie.
AISC 360
Przy elementach konstrukcyjnych z przekrojami spawanymi podłużne spoiny pachwinowe między środnikiem a pasem mogą być sprawdzane wg [2] rozdziału J2.4. Nośność obliczeniowa spoin może być wyznaczona dwiema metodami.
- Minimalna wytrzymałość na rozciąganie metalu podstawowego: sprawdzany jest tylko metal podstawowy blachy.
- Indywidualnie określona minimalna wytrzymałość na rozciąganie materiału wypełniającego: sprawdzany jest zarówno metal podstawowy blachy, jak i spoinowy materiał wypełniający.
CSA S16
Przy elementach konstrukcyjnych z przekrojami spawanymi podłużne spoiny pachwinowe między środnikiem a pasem mogą być sprawdzane wg [3] rozdziału 13.13.2.2. Nośność obliczeniowa spoin może być wyznaczona dwiema metodami.
- Pasująca klasyfikacja elektrody Xu = Fu: Przy zastosowaniu pasującej elektrody wg CSA W59-18, tabela 11.1 lub tabela 12.1 zakłada się, że wytrzymałość na rozciąganie elektrody Xu jest wyższa niż wytrzymałość na rozciąganie metalu podstawowego Fu. Jako uproszczenie przyjmuje się zatem Xu = Fu.
- Indywidualnie określona graniczna wytrzymałość na rozciąganie elektrody: Jeśli stosowana jest pasująca elektroda wg CSA W59-18, tabela 11.1 lub tabela 12.1, lub elektroda niepasująca, graniczną wytrzymałość na rozciąganie można określić ręcznie. Przy zastosowaniu elektrody przewymiarowanej wartość Xu wg [3] rozdziału 13.13.2.2 nie może jednak przekroczyć wartości Xu pasującej elektrody.
Przy wymiarowaniu rolę odgrywa również zawartość wodoru w elektrodzie. Podaj, czy zawartość wodoru odpowiada wymaganiu H8 lub jest niższa. Jeśli tak, grubość materiału t do wyznaczenia Smin odpowiada grubości cieńszej połączonej części przekroju. W przypadku elektrod certyfikowanych bez oznaczenia dla wodoru dyfuzyjnego lub takich, których zawartość wodoru przekracza wymagania dla H8, grubość materiału t odpowiada grubości grubszej części.
Analizy stateczności z siłami wewnętrznymi według teorii drugiego rzędu (dla EN)
Istnieje możliwość przeprowadzenia analiz stateczności nie za pomocą metody pręta zastępczego wg [1] rozdziału 6.3, lecz z siłami wewnętrznymi według teorii drugiego rzędu z uwzględnieniem skręcania skrępowanego i imperfekcji. W tym przypadku za pomocą pola wyboru 'Użyj γM1 do wyznaczenia nośności przekroju' można określić, czy współczynnik γM1 (zamiast γM0) jest stosowany przy sprawdzaniu przekroju.
