W zakładce Pręty | Podstawowe okna dialogowego 'Konfiguracja nośności' lub 'Konfiguracja wytrzymałości' dokonujesz podstawowych ustawień dla wymiarowania prętów i zestawów prętów.
'Parametry wymiarowania' są podzielone na kilka kategorii, które różnią się w zależności od wybranej normy obliczeniowej.
Ogólne
Pole wyboru 'Przeprowadź sprawdzenie stateczności' kontroluje, czy poza sprawdzeniami przekrojów przeprowadzane są również sprawdzenia stateczności, takie jak wygięcie na zginanie lub wyboczenie skrętowe. Należy wyłączyć to pole wyboru, jeśli nie chcesz przeprowadzać sprawdzenia stateczności lub jeśli efekty stateczności zostały już uwzględnione w obliczeniach sił wewnętrznych (na przykład przez obliczenia według teorii drugiego rzędu z uwzględnieniem imperfekcji i/lub redukcji sztywności).
Jeśli sprawdzenie stateczności jest aktywne, konieczne jest zdefiniowanie Długości wyboczeniowe lub Warunki brzegowe oraz przypisanie ich do poszczególnych prętów lub zestawów prętów. Jeśli to nie zostanie zrobione, nie będzie możliwe przeprowadzenie sprawdzenia stateczności. W tabeli wyników Błędy & Ostrzeżenia po obliczeniach pojawi się odpowiedni komunikat. Pręty linowe i pręty napinane są z tego wykluczone, ponieważ mogą przenosić jedynie siły rozciągające i nie wymagają sprawdzeń stateczności.
Pole wyboru 'Przeprowadź zaawansowane wymiarowanie plastyczne' daje możliwość wymiarowania prętów lub zestawów prętów metodą tzw. "częściowych sił wewnętrznych" (TSV). Parametry można ustawić w zakładce Pręty | Plastyczność, która jest dostępna po zaznaczeniu tej opcji.
Granice wykorzystania do ignorowania sił wewnętrznych i naprężeń
Normy wymiarowania, zazwyczaj przeznaczone do obliczeń ręcznych, zawierają formuły sprawdzające lub warunki interakcyjne, które są często projektowane tylko dla określonych kombinacji sił wewnętrznych. W obliczeniach konstrukcji 3D zwykle otrzymuje się jednak bardzo małe wartości dla sił wewnętrznych. Chociaż są one inżynieryjnie nieistotne z punktu widzenia nośności, uniemożliwiają one, przy ścisłym przestrzeganiu normy wymiarowania, przeprowadzenie pewnych sprawdzeń lub wymuszają użycie bardziej niekorzystnych formuł interakcyjnych. Granice wykorzystania oferują więc prosty i przejrzysty sposób zignorowania określonych sił wewnętrznych podczas sprawdzania i obejścia wymienionych problemów.
Wartość graniczną η określa stosunek siły wewnętrznej do plastycznej wytrzymałości przekroju, który jest uproszczony za pomocą wartości przekroju. Nie są to normatywnie regulowane nośności wymiarowania: Specyficzne dla normy regulacje (na przykład dotyczące klasyfikacji przekrojów) nie są zatem uwzględniane; nie jest to zgodne z celem ustawienia granicy. Wysokie wartości graniczne powinny być używane tylko do celów testowych.
Jeżeli siła wewnętrzna leży poniżej warunku granicy, wymiarowanie odbywa się bez ostrzeżenia, że siła wewnętrzna jest ignorowana. W Szczegóły kontroli można jednak sprawdzić, które siły wewnętrzne zostały zignorowane z powodu warunków granicznych, patrząc na adnotację 'ignorowalne' przy sprawdzanych siłach wewnętrznych. Jeśli wszystkie siły wewnętrzne w danym miejscu są ignorowalne, jedynie sprawdzenie ignorowalnych sił wewnętrznych jest podawane jako dowód.
Jeżeli dodatek Skręcanie z wypaczeniem (7 stopni swobody) jest aktywny, dla niektórych norm wymiarowania dostępny jest również limit dla momentu skrętnego i naprężeń stycznych z torsji wtórnej.
Analiza cienkościennych struktur (dla EN)
Określenie przekroju efektywnego wymaga podejścia iteracyjnego. W polu wejściowym 'Maksymalna liczba iteracji' można ustawić maksymalną liczbę iteracji obliczeniowych. Gdy 'Maksymalna różnica między iteracjami' pomiędzy wynikami dwóch iteracji zostanie przekroczona, obliczenia kończą się.
W przypadku przekrojów niesymetrycznych, obciążonych ciśnieniem, lokalnie podatnych na wyboczenie, położenie środka ciężkości przekroju efektywnego zmienia się w porównaniu do przekroju brutto. Ciśnienie zewnętrzne działające na przekrój brutto działa teraz ekscentrycznie na przekrój efektywny, co generuje dodatkowy moment zginający. Ten moment zginający jest domyślnie uwzględniany w obliczeniach. Jeśli jest to niepożądane, zaznacz pole wyboru 'Ignoruj momenty zginające związane ze zmianą środka ciężkości'.
Pole wyboru 'Uwzględnij efektywne szerokości zgodnie z EN 1993-1-5, Załącznik E' pozwala kontrolować, czy alternatywna metoda określenia przekroju efektywnego dla naprężeń mniejszych niż granica plastyczności, opisana w Załączniku E, ma być używana.
Opcje (dla EN, CSA, GB, SIA itd.)
W zależności od normy obliczeniowej dostępne są różne opcje w konfiguracji nośności. Przedstawiono je dla wybranych norm.
EN 1993
Przekroje klas 1 i 2 mogą być projektowane plastycznie. Zaznacz pole wyboru 'Projektowanie elastyczne (również dla przekrojów klasy 1 i 2)', jeśli te przekroje powinny być obliczane bez wykorzystania rezerw plastycznych. W tym przypadku można za pomocą pola wyboru 'Użyj sprawdzenia według równania 6.1 dla projektowania elastycznego' kontrolować, czy ogólne sprawdzenie ma być przeprowadzane według teorii elastyczności. Może być ono konserwatywne, ponieważ nie uwzględnia częściowego rozkładu naprężeń plastycznych, które są normalnie dozwolone w projektowaniu elastycznym.
Dla projektowania plastycznego pole wyboru 'Użyj liniowej interakcji według 6.2.1(7) przy sprawdzeniu przekroju dla M+N' umożliwia liniowe dodanie stopni wykorzystania sił wewnętrznych. To podejście jest konserwatywne i nie jest dozwolone dla przekrojów klasy 4.
CSA S16
Przekroje klas 1 i 2 mogą być projektowane plastycznie. Zaznacz pole wyboru 'Projektowanie elastyczne również dla przekroju klasy 1 lub 2', jeśli te przekroje powinny być obliczane bez wykorzystania rezerw plastycznych.
Dzięki dalszym opcjom można kontrolować 'Parametry dla wytrzymałości na ściskanie wg 13.3.1' oraz 'Współczynnik efektu równomiernego zginania (ω1) wg 13.8.6'.
GB 50017
Opis jest w trakcie opracowywania.
SIA 263
Sprawdzenie siły tnącej jest zazwyczaj przeprowadzane z efektywnym polem ścinania Av. W przypadku dwusymetrycznych przekrojów I i przekrojów U klasy przekroju 3 można alternatywnie również zastosować pole przekładki Aw. Aby to zrobić, zaznacz pole wyboru 'Uwzględnij pole przekładki zgodnie z 5.2.4'.
Opcja 'Uwzględnij sprawdzenie wytrzymałości na wyboczenie' jest domyślnie zaznaczona. Przeprowadza się wtedy sprawdzenie na wytrzymałość zgodnie z fragmentem 4.5.4, 5.3.4 lub Załącznikiem F.1. Jeśli wyłączysz to pole wyboru, wytrzymałość na wyboczenie nie jest badana.
Przekroje klasy przekroju 3 mogą być sprawdzane przy zginaniu wokół obu osi z siłą normalną zgodnie z punktem 5.2.6. Jeśli zaznaczysz pole wyboru 'Użyj alternatywnego obliczenia eksponentów zginania α i β zgodnie z 5.1.6.4', sprawdzenia dla tych przekrojów będą przeprowadzane zgodnie z punktem 5.1.6.4.
Lokalne wyboczenie (dla AISC)
W tabeli B4.1b podane są stosunki szerokości do grubości dla elementów ciśnieniowych (części przekrojów) prętów zginanych. Jeśli chcesz wymiarować przekroje, które nie są uregulowane w tej tabeli, zaznacz pole wyboru. Możesz wtedy ustawić graniczne wartości λr zarówno dla elementów niewzmocnionych, jak i wzmocnionych.
Pojedyncze pręty ściskane (dla AISC)
Nośność prętów prostych o przekroju kątowym jest określana na podstawie zginania według sekcji E3 lub E7, na podstawie skręcania zginającego według sekcji E4. Pole wyboru 'Użyj skutecznego współczynnika smukłości według E5' daje możliwość użycia uproszczonej metody sprawdzającej zgodnie z sekcją E5, w której kąty są traktowane jako pręty osiowo obciążone przez dostosowanie smukłości. Może być zastosowane, jeśli siła osiowa jest wprowadzana do jednego ramienia. Drugie ramię musi być zamocowane do sąsiedniego elementu poprzez spawanie lub za pomocą śruby z co najmniej dwoma śrubami. Obliczenia skutecznego współczynnika smukłości mogą być przeprowadzone dla 'Równopłaszczyzny zgodnie z E5(a)' lub dla 'Trójlatarniowy zgodnie z E5(b)'.
Metoda opisana w sekcji E5 pozwala na użycie nierównych długości ramion, jeśli są one połączone przez krótsze ramię – pod warunkiem, że ekwiwalentna smukłość zostanie zwiększona do wartości uwzględniającej stosunek długości dłuższego ramienia do krótszego ramienia. Określ, czy 'Połączenie przez' odbywa się przez dłuższe czy krótsze ramię.
Wymiarowanie profili giętych na zimno (dla EN, AISC, CSA)
Dla niektórych norm obliczeniowych możliwe są wymiarowania profili giętych na zimno. Przedstawiono je dla wybranych norm.
EN 1993
Domyślnie zaznaczone jest pole wyboru 'Przeprowadź wymiarowanie profili giętych na zimno'. Pręty z takimi przekrojami są wtedy sprawdzane zgodnie z EN 1993-1-3. Jeśli usuniesz to zaznaczenie, wymiarowanie profili giętych na zimno jest przeprowadzane zgodnie z EN 1993-1-1.
'Współczynnik profilu k zgodnie z 3.2.2(3)' wpływa na obliczenie zwiększonej granicy plastyczności fya. Można wybrać, jaką metodą został wytworzony profil. Lista oferuje dwie możliwości:
- Profilowanie na rolkach (k = 7)
- Inne metody profilowania (k = 5)
Jeśli zaznaczysz pole wyboru 'Użyj elastycznego wymiarowania zgodnie z 6.1.6', sprawdzenia naprężeń są przeprowadzane zgodnie z obciążeniem skręcającym określonym w EN 1993-1-3, sekcji 6.1.6. Dla wszystkich kombinacji sił wewnętrznych stosuje się elastyczne formuły naprężeń (6.11a), (6.11b) lub (6.11c). Bardziej ekonomiczne metody wymiarowania plastycznego, które mogą być zastosowane dla pewnych kombinacji sił wewnętrznych, są w tym przypadku wykluczone.
Jeśli pole wyboru 'Traktuj most jako usztywniony zgodnie z tablicą 6.1' jest zaznaczone, wytrzymałość mostu pod lokalnym obciążeniem nie jest określana. Może nie wystąpić lokalne wyboczenie.
Pole wyboru 'Określ wytrzymałość mostu pod lokalnym obciążeniem zgodnie z 6.1.7' kontroluje, czy sprawdzenia na lokalne ściskanie, wyboczenie mostu lub lokalne wyboczenie mostu są przeprowadzane. Warunkiem tego jest zdefiniowanie odpowiedniego Wsparcia konstrukcyjnego.
Sprawdzenie zginania skrętnego dla elementów zginanych nie jest możliwe zgodnie z EN 1993-1-3, sekcji 6.2.4(2), jeśli przekrój ma wyraźny kąt między głównymi osiami przekroju efektywnego a głównymi osiami przekroju brutto. Dzięki polu wejściowemu dla 'Kąt graniczny osi głównych według 6.2.4(2)' możesz ustawić kąt αlim, do którego sprawdzenie jest jeszcze możliwe.
AISC 360
Ustal, czy 'Wymiarowanie profili pustych giętych na zimno według normy' AISC 360 lub AISI 100 ma być przeprowadzone.
Dla 'Prętów poza zakresem zastosowania' tabeli AISI B4.1-1 możesz dzięki polu wyboru określić, czy współczynnik bezpieczeństwa Ω czy współczynnik wytrzymałości Φ zgodnie z AISI S100, sekcji A1.2(c) ma być stosowany. Ta opcja obowiązuje również dla ogólnych przekrojów, których zakres zastosowania nie jest uregulowany przez normę.
Dzięki polom wyboru kategorii 'Pręty przy zginaniu' możesz ustanowić szczegółowe ustawienia dotyczące sprawdzeń stateczności. Możliwa jest np. wykorzystanie rezerwy nieelastycznej zgodnie z rozdziałami AISI F2.4.2, F3.2.3 i F4.3. Dla dwusymetrycznych profili I można alternatywnie obliczać sprężystą napięcię wyboczeniową Fcre zgodnie z równaniem (F2.1.1-6). W przypadku badań środków Z o symetrii punktowej możliwe jest również określenie Fcre zgodnie z równaniem (F2.1.3-2).
Wytrzymałość Pn na 'wyboczenie mostu' jest określana według równania (G5-1). Można alternatywnie określić wartość według równania (G5-2). Zaznacz odpowiednie pole wyboru w tym celu.
CSA S16
Ustal, czy 'Wymiarowanie profili pustych giętych na zimno według normy' CSA S16 lub CSA S136 ma być przeprowadzone.
Dla 'Prętów poza zakresem zastosowania' tabeli CSA S136 B4.1-1 możesz dzięki polu wyboru określić, czy współczynnik bezpieczeństwa Ω czy współczynnik wytrzymałości Φ zgodnie z CSA S136, sekcji A1.2(c) ma być stosowany. Ta opcja obowiązuje również dla ogólnych przekrojów, których zakres zastosowania nie jest uregulowany przez normę.
Dzięki polom wyboru kategorii 'Pręty przy zginaniu' możesz ustanowić szczegółowe ustawienia dotyczące sprawdzeń stateczności. Możliwa jest np. wykorzystanie rezerwy nieelastycznej zgodnie z rozdziałami CSA S136 F2.4.2, F3.2.3 i F4.3. Dla dwusymetrycznych profili I można alternatywnie obliczać sprężystą napięcię wyboczeniową Fcre zgodnie z równaniem (F2.1.1-6). W przypadku badań środków Z o symetrii punktowej możliwe jest również określenie Fcre zgodnie z równaniem (F2.1.3-2).
Wytrzymałość Pn na 'wyboczenie mostu' jest określana według równania (G5-1). Można alternatywnie określić wartość według równania (G5-2). Zaznacz odpowiednie pole wyboru w tym celu.
Sprawdzenie wyboczenia ścinającego (dla EN)
Pole wyboru 'Przeprowadź sprawdzenie wyboczenia ścinającego' jest domyślnie aktywne. Dzięki temu sprawdza się, czy smukłość λ mostu wymaga sprawdzenia wyboczenia ścinającego zgodnie z EN 1993-1-5, sekcja 5.1, 5.2, 5.3 i 5.5. Jeśli wartość graniczna λlim jest spełniona, sprawdzanie jest uznawane za zakończone. Jeśli jednak smukłość przekracza wartość graniczną, zgodnie z sekcją 5.1.(2) przewiduje się Podparcia prętowe na podporach, aby można było przeprowadzić sprawdzenie wyboczenia ścinającego.
Wymiarowanie spoin wzdłużnych (dla EN)
Jeśli chcesz sprawdzić nośność spoin wzdłużnych przekrojów spawanych, zaznacz pole wyboru 'Przeprowadź wymiarowanie'. Współczynnik βw jest zazwyczaj zapisany jako właściwość materiału dla większości stali w bibliotece zgodnie z EN 1993-1-8, tabela 4.1. Jeśli części przekroju wykonane są z różnych rodzajów stali, możesz również wprowadzić niestandardowy współczynnik korelacji βw dla wymiarowania spoin pokroju.
Sprawdzenia stateczności z siłami wewnętrznymi według teorii II rzędu (dla EN)
Istnieje możliwość przeprowadzania sprawdzeń stateczności nie metodą prętów zamiennych zgodnie z EN 1993-1-1, sekcja 6.3, lecz z użyciem sił wewnętrznych według teorii II rzędu, uwzględniając skręcanie z wypaczeniem oraz imperfekcje. W takim przypadku można kontrolować, czy współczynnik γM1 (zamiast γM0) jest używany do sprawdzeń wytrzymałości przekroju, zaznaczając pole wyboru 'Użyj γM1 do określania obciążalności przekroju'.
