Przekroje

Przekrój jest potrzebny, aby opisać właściwości pręta: Właściwości przekroju oraz przypisane właściwości materiału wpływają na sztywność pręta.

Nie każdy zdefiniowany przekrój musi być użyty w modelu. Dzięki temu można szybko modelować warianty, nie usuwając przekrojów. Przekroje nie mogą być jednak przenumerowywane.

Okno dialogowe „Nowy przekrój"

Nazwa

Można zdefiniować dowolną nazwę przekroju oraz podać właściwości przekroju. Jeśli oznaczenie odpowiada wpisowi w bibliotece, RSTAB wczytuje zapisane tam wartości. Aby wybrać przekrój w bibliotece, kliknij przycisk na końcu wiersza wprowadzania. Pobieranie przekrojów jest opisane w rozdziale Biblioteka przekrojów.

W przypadku przekrojów z biblioteki właściwości przekroju są ustawione na stałe i nie można ich zmieniać. Wyjątkiem są powierzchnie ścinania oraz wymiary dla nierównomiernych obciążeń temperaturą.

W przypadku własnej nazwy przekroju wszystkie właściwości przekroju należy zdefiniować ręcznie. Przekrój można wtedy wykorzystać do wyznaczania sił wewnętrznych. Projektowanie takiego przekroju nie jest jednak możliwe, ponieważ nie można zdefiniować punktów naprężenia.

Podstawy

Zakładka Podstawy zarządza podstawowymi parametrami przekroju.

Materiał =

Każdemu przekrojowi należy przypisać materiał. Można go wybrać z listy już zdefiniowanych materiałów. Przyciski obok pola wprowadzania umożliwiają wybranie materiału z biblioteki lub jego nowe zdefiniowanie (zobacz rozdział Materiały).

Kategorie

Typ przekroju

W przypadku przekrojów z biblioteki typ przekroju jest wstępnie ustawiony zgodnie z tam obowiązującymi klasyfikacjami (zobacz rozdział Biblioteka przekrojów). Przekroje własne są przypisywane do typu 'Podstawowy'.

Lista typów przekrojów

Rodzaj wykonania

W przypadku przekrojów bibliotecznych wyświetlany jest rodzaj wykonania profilu. Steruje on określonymi wytycznymi projektowania, np. krzywymi wyboczeniowych profili zimnogiętych.

Opcje =

Wyłącz sztywność na ścinanie

Uwzględnienie sztywności na ścinanie prowadzi do wzrostu deformacji wywołanych siłami tnącymi. Odkształcenie wywołane ścinaniem odgrywa roli drugorzędnej w przypadku profili walcowanych i spawanych. Przy przekrojach masywnych i profilach drewnianych zaleca się jednak uwzględnianie sztywności na ścinanie przy obliczaniu deformacji.

Wyłącz sztywność na deplanację

Pole wyboru uwzględniające sztywność na deplanację jest dostępne, jeśli w danych podstawowych aktywowano dodatek analizy Skręcanie skrępowane. W takim przypadku można sterować, czy sztywność przekroju na deplanację ma być uwzględniana przy obliczeniach z siedmioma stopniami swobody.

Rotacja przekroju

Rotacja przekroju opisuje kąt, o jaki przekrój jest obracany. Kąt obrotu α' można zdefiniować w zakładce Rotacja przekroju.

Definiowanie obrotu przekroju i odbicia lustrzanego przekroju L.

W przypadku przekrojów niesymetrycznych zakładka ta oferuje również możliwość 'Odbicia' profilu. Dzięki temu można np. ustawić profil L w prawidłowej pozycji.

Przy imporcie przekroju z biblioteki lub RSECTION nie musisz martwić się o kąt obrotu przekroju. RSTAB automatycznie wczytuje kąt. W przypadku własnych profili musisz jednak samodzielnie wyznaczyć kąt osi głównych, a następnie dostosować pozycję za pomocą rotacji przekroju.

Hybrydowy

Opcja 'Hybrydowy' jest dostępna przy przekrojach typu 'Parametryczny - Grubościenny II' oraz przy profilach RSECTION złożonych z wielu materiałów. W zakładce Hybrydowy można np. przypisać właściwości materiału składnikom złożonych przekrojów drewnianych.

Definiowanie przekroju hybrydowego

Model cienkościenny

Pole wyboru 'Model cienkościenny' pozwala przy przekrojach typu 'Znormalizowany - Stal' oraz 'Parametryczny - Cienkościenny' sterować, według której teorii wyznaczane są właściwości przekroju. Przy przekroju grubościennym np. powierzchnie ścinania i moment bezwładności przy skręcaniu swobodnym wyznaczane są inną metodą, ponieważ rozwiązanie analityczne obowiązuje tylko dla przekrojów cienkościennych.

Zapis amerykański właściwości przekroju

Symbole właściwości przekroju różnią się zgodnie z konwencjami europejskimi i amerykańskimi. Pole wyboru pozwala sterować, czy np. momenty statyczne są oznaczane jako S czy Q.

Szacowanie kosztów

Szacowanie kosztów odbywa się co do zasady przy użyciu kosztów materiału przypisanego do prętów przekroju (zobacz rozdział Materiały). Jeśli dla przekroju mają obowiązywać szczególne parametry, możesz koszt jednostkowy i jednostki określić osobno w zakładce Szacowanie kosztów.

Szacowanie emisji CO₂

Szacowanie emisji CO₂ również bazuje co do zasady na materiale przekroju. Emisje jednostkowe i jednostki możesz jednak określić indywidualnie dla każdego przekroju w zakładce Szacowanie emisji CO₂.

Wygładzanie naprężeń w celu uniknięcia osobliwości

Wygładzanie naprężeń nadaje się przede wszystkim do złożonych przekrojów drewnianych, aby uniknąć osobliwości w obszarach połączeń. Tam naprężenia ścinające często prowadzą do koncentracji naprężeń, które niekorzystnie wpływają na projektowanie. Funkcja ta umożliwia lepszy rozkład naprężeń.

Porównanie funkcji 'Bez wygładzania naprężeń' (po lewej) i 'Z wygładzaniem naprężeń' (po prawej)

Właściwości przekroju

W tej sekcji podane są najważniejsze właściwości przekroju. Dalsze wartości znajdziesz w zakładce Właściwości przekroju.

Pola przekroju

Pola przekroju podzielone są na pole całkowite 'Axial A' oraz pola 'Ścinanie A_y' i 'Ścinanie A_z'. Powierzchnia ścinania A_y pozostaje w związku z momentem bezwładności I_z, a powierzchnia ścinania A_z odpowiednio z I_y.

Informacje o wyznaczaniu powierzchni ścinania znajdziesz w następującym artykule specjalistycznym:

• KB 000966 | Typy płaszczyzn uskokowych i ich znaczenie

Powierzchnie ścinania wpływają na odkształcenie wywołane ścinaniem, które należy uwzględniać zwłaszcza przy krótkich, masywnych prętach. Jeśli zmieniasz powierzchnie ścinania, unikaj ekstremalnie małych wartości: Powierzchnie ścinania znajdują się w mianowniku równań, co może prowadzić do problemów numerycznych.

Momenty bezwładności

Momenty bezwładności definiują sztywność przekroju względem obciążenia momentami: Moment bezwładności przy skręcaniu swobodnym I_T opisuje sztywność na obrót wokół osi podłużnej, momenty bezwładności 2. stopnia I_y i I_z – sztywność na zginanie wokół lokalnych osi y i z. Oś y należy rozumieć jako oś „sztywniejszą”. Moment bezwładności pola przy deplanacji 2. stopnia I_ω opisuje opór na deplanację.

W przypadku profili niesymetrycznych momenty bezwładności podawane są względem osi głównych u i v przekroju. Lokalne osie przekroju przedstawione są na grafice przekroju.

Właściwości przekroju i osie przekroju L.

Pola przekroju i momenty bezwładności można dostosować za pomocą współczynników, które definiujesz jako specyficzne dla przekroju 'Modyfikacje konstrukcji' (zobacz rozdział Modyfikacje konstrukcji).

Pochylenie osi głównych

Pochylenie osi głównych opisuje położenie osi głównych względem standardowego układu osi głównych przekrojów symetrycznych. W przypadku profili niesymetrycznych jest to kąt α między osią y a osią u (dodatni zgodnie z ruchem wskazówek zegara). Osi główne oznaczane są przy profilach symetrycznych jako y i z, a przy profilach niesymetrycznych jako u i v (zobacz rys. Właściwości przekroju i osie).

Pochylenie osi głównych wyznaczane jest według następującego równania:

Pochylenie osi głównych profili bibliotecznych nie podlega edycji. Możesz jednak obrócić przekrój o własny kąt: W tym celu aktywuj w sekcji 'Opcje' pole wyboru 'Rotacja przekroju' (zobacz sekcja Rotacja przekroju).

Wymiary (dla nierównomiernych obciążeń temperaturą)

Wymiary dotyczące szerokości b i wysokości h przekroju są potrzebne do obliczania obciążeń temperaturą.

RSECTION

Jeśli przekrój został utworzony w programie RSECTION, możesz przyciskiem otworzyć program przekrojów i zmienić przekrój.

Właściwości przekroju

W zakładce Właściwości przekroju szczegółowo wylistowane są wartości przekroju.

Charakterystyki przekroju parametrycznego

Właściwości przekroju profili parametrycznych są wyznaczane w programie RSECTION.

Statystyka

Zakładka Statystyka daje przegląd prętów w modelu używających danego przekroju. Całkowita masa może być np. wykorzystana do sporządzenia spisu stali lub szacowania kosztów.

Statystyka przekroju

Punkty

Geometria przekroju jest definiowana za pomocą punktów. Stanowią one również podstawę linii.

Punkty przekroju

Współrzędne punktów definicji wylistowane są w tabeli. Po zaznaczeniu wiersza punkt ten wyświetlany jest na czerwono na grafice przekroju. W przekrojach cienkościennych punkty definicji zaznaczone są na liniach środkowych symbolem +. Wygenerowane punkty kontrolne łuków rozpoznać można po symbolu kłódki z +. Punkty na krawędziach przekroju wynikają z grubości elementów.

W przypadku łuków w sekcji 'Parametry' obok współrzędnych punktów można odczytać parametry łuku.

Linie

Punkty przekroju są łączone liniami, tak że geometria przekroju jest określona przez jego obrys. Linie stanowią również podstawę części.

Linie przekroju

Punkty definicji linii oraz typy i długości linii wylistowane są w tabeli. Po zaznaczeniu wiersza linia ta wyświetlana jest na czerwono na grafice przekroju.

Części

Z linii obrysu przekroju powstaje jedna lub kilka części.

Części przekroju

Dla każdej części przekroju podawane są linie definicji, materiał, pole przekroju oraz masa na jednostkę długości.

Elementy

Elementy przekroju są potrzebne dla Modelu cienkościennego oraz obliczenia przekroju skutecznego. Części przekroju składają się z jednego lub kilku elementów z prostymi lub zakrzywionymi odcinkami o stałej grubości. Początek i koniec elementu określają współrzędne punktów.

Elementy przekroju

Dla każdego elementu podawane są grubość, grubość ścinania oraz długość. Dalsze informacje o zaznaczonym elemencie wyświetlane są w parametrach w dolnej sekcji.

Punkty naprężenia

Zakładka Punkty naprężenia składa się z maksymalnie czterech podzakładek. Można tam odczytać współrzędne punktów naprężenia, momenty statyczne i rzędne deplanacji wraz z odpowiadającymi im grubościami (przy przekrojach cienkościennych) oraz naprężenia jednostkowe obliczone według teorii cienkościennych TWA (przy przekrojach cienkościennych) oraz metodą elementów skończonych MES.

Kontrola punktów napięcia i wartości przekrojów

Przebiegi przekroju i przebiegi naprężeń można sprawdzić na grafice przekroju: Kliknij w kolumnę danej wartości lub wybierz typ z listy poniżej grafiki.

Siatka ES

Ostatnia zakładka zarządza ustawieniami siatki ES, na której podstawie wyznaczane są właściwości przekroju i naprężenia jednostkowe.

Siatka ES przekroju

Dwa pola wprowadzania pozwalają wpływać na dyskretyzację. Przy współczynniku mniejszym od 1 powstaje gęstsza siatka, przy współczynniku większym od 1 – rzadsza. Co do zasady nie są tu potrzebne żadne zmiany.

Szacowanie kosztów

Zakładka Szacowanie kosztów jest wyświetlana, jeśli w zakładce 'Podstawy' zaznaczono opcję Szacowanie kosztów.

Określanie ceny jednostkowej i jednostki dla przekroju

Jeśli dla materiału przekroju istnieją już wytyczne szacowania kosztów, pole wyboru 'Pobierz z materiału' jest domyślnie aktywowane. Obowiązują wtedy odniesione do prętów definicje kosztów jednostkowych, a podwójne wytyczne są wykluczone. Jeśli chcesz określić koszty jednostkowe i jednostki osobno dla określonych właściwości prętów, odznacz pole wyboru.

Zaznacz, która wielkość przekroju jest istotna dla szacowania kosztów: masa, objętość, pole lub długość. W kolumnie 'Koszt jednostkowy' wpisz wartość kosztu jednostki danego parametru. Na liście kolumny 'Jednostka' dostępnych jest kilka opcji kosztów jednostkowych.

Wartości masy, objętości, pola i długości podane w kolumnie 'Ilość' wynikają z właściwości prętów, którym przypisano przekrój.

'Koszty' pokazują cenę wszystkich użytych prętów przekroju. Reprezentują one również 'Koszty sumaryczne'. Jeśli włączono szacowanie kosztów dla kilku przekrojów, przy kosztach sumarycznych można odczytać także udział przekroju w [%] w kosztach całkowitych.

Szacowanie emisji CO₂

Zakładka Szacowanie emisji CO₂ jest wyświetlana, jeśli w zakładce 'Podstawy' zaznaczono opcję Szacowanie emisji CO₂.

Ustawianie emisji jednostkowej i jednostki przekroju

Jeśli dla materiału przekroju istnieją już wytyczne szacowania emisji CO₂, pole wyboru 'Pobierz z materiału' jest domyślnie aktywowane. Obowiązują wtedy odniesione do prętów definicje emisji, a podwójne wytyczne są wykluczone. Jeśli chcesz określić emisje jednostkowe i jednostki osobno dla określonych właściwości prętów, odznacz pole wyboru.

Zaznacz, która wielkość przekroju jest istotna dla szacowania emisji CO₂: masa, objętość, pole lub długość. W kolumnie 'Emisja jednostkowa' wpisz wartość emisji CO₂ wywoływaną przez jednostkę przekroju. Na liście kolumny 'Jednostka' dostępnych jest kilka jednostek emisji dla ekwiwalentów CO₂.

Wartości masy, objętości, pola i długości wyświetlane w kolumnie 'Ilość' wynikają z właściwości prętów, którym przypisano przekrój. 'Emisja' jest wyznaczana z tych wartości oraz emisji jednostkowej.

'Emisja sumaryczna' podaje ekwiwalenty CO₂, które wywołują wszystkie pręty przekroju. Ponadto podawany jest udział emisji w [%], jaki ma ten przekrój w emisjach całkowitych. 'Emisja całkowita' wynika z sumy emisji sumarycznych każdego przekroju.