Definicja geometrii

Metody

Zgodnie z przyjętym modelem obliczeniowym [1004] stężenie poprzeczne stanowi ustrój złożony z prętów prostych, który wymaga wskazania osi elementów (zbioru środków ciężkości wszystkich przekrojów).

Procedura (Soldis PROJEKTANT v8.5)

Geometria stężenia składa się z powtarzalnych elementów, dlatego do jej definicji można zastosować polecenie Kopiuj.

Definicja geometrii

• Z paska głównego wybierz zakładkę Modelowanie.
• W panelu Elementy wybierz Rysuj Pręty.
• Aby narysować pierwszy węzeł przesuń kursor nad obszar kreślenia i naciśnij LPM.
• [a] Następnie przesuń kursor w górę w celu uaktywnienia śledzenia kątowego i wpisz długość 6.
• Czynność analogiczną do [a] powtórz 6 razy, definiując konstrukcję jak na rysunku poniżej. Proces rysowania zakończ klawiszem ESC lub kliknij SPM.
• Zaznacz wszystkie narysowane pręty, oprócz lewego słupka i z paska narzędzi wybierz Kopiuj pręty.
• Jako pierwszy punkt wskaż lewy dolny węzeł.
• [b] Jako drugi punkt wskaż prawy dolny węzeł.
• Czynność [b] wykonaj 7 razy, zakończ klawiszem ESC lub kliknij SPM.

Definicja charakterystyk prętów

Metody

Zgodnie z przyjętym modelem obliczeniowym [1004] ustrój stężenia poprzecznego tworzą krzyżulce z prętów Φ20. Sposób zamocowania prętów skratowania do płatwi pozwala na zdefiniowanie tego połączenia jako przegubowe. Ze względu na dużą smukłość (λ≥200) krzyżulcy czyni się założenie, że pod wpływem niewielkich sił ściskających ulegają sprężystemu wyboczeniu. Oznacza to, że zostają wyłączone z przenoszenia obciążeń. Po zmianie schematu obciążenia, pręty te wracają do postaci nieodkształconej i są zdolne do przeniesienia sił rozciągających (element cięgnowe).

Procedura (Soldis PROJEKTANT v8.5)

Definiowanie przegubów

• Zaznacz wszystkie pręty skratowania klikając w nie LPM.
  
• Kliknij PPM i wybierz Edytuj.
• W panelu Przeguby zaznacz ostatnią opcję i zaakceptuj zmianę Ok.

Definiowanie cięgien

• Z paska głównego wybierz zakładkę Modelowanie.
• W panelu Elementy wybierz Definiowanie elementów cięgnowych.
• Zaznacz wszystkie pręty skratowania klikając w nie LPM, następnie z okna Zaznacz wybierz Zastosuj.
• W oknie Opcje wybierz Cięgno.

Definicja profili

Metody

Definicja profilu stanowi niezbędne uzupełnienie opisu modelu wolnopodpartej kratownicy [1004] o cechy geometryczne i materiałowe. Dlatego też, profil w programie Soldis PROJEKTANT stanowi złożenie definicji przekroju belki oraz materiału z którego została wykonana. Przekroje oraz materiały można dobierać z gotowych bibliotek/katalogów, lub definiować samodzielnie. W przypadku analizowanego stężenia należy zdefiniować trzy, stałe na długości, jednogałęziowe profile: dwuteowy IPE220, dwuteowy IPE 240, oraz pręt okrągły Φ20, wykonane ze stali S235. Żeby właściwie odzwierciedlić konstrukcję stężenia, przekroje pasów i słupków należy przechylić o kąt 90° w stosunku do osi globalnego układu współrzędnych.

Komentarz: Chcąc zdefiniować model ściśle oddający rzeczywistość, należałoby uwzględnić występowanie w konstrukcji dwóch płatwi kalenicowych. Sposób 1: Środkowemu słupkowi przypisać profil 2xIPE220 (IPE rozsunięte o odpowiednią odległość). Sposób 2: Zdefiniować dwa słupki (rozsunięte o odpowiednią odległość) o przekrojach IPE220, z krzyżulcami dochodzącymi do każdego z jednej strony. Zdecydowano się pominąć tą kwestię, dla większej przejrzystości dokumentu, jak również ze względu na pomijalną różnicę w statyce układu (<1%).

Procedura (Soldis PROJEKTANT v8.5)

Definicja przekroju

• W zakładce Profile, z lewej strony ekranu, wybierz Utwórz nowy profil.
• Pojawi się okno Edytor profili, w którym aktualny będzie nowo definiowany profil.
• Jeśli w środku okna będzie widoczny domyślny wybrany przekrój zaznacz go LPM i usuń klawiszem Delete.
• Zdefiniuj materiał podstawowy i profil.
  • Z górnego paska wybierz Profil > Materiał podstawowy.
  • Rozwiń katalogi Standardowe, Stal, następnie wybierz S 235 i Ok.
  • Z górnego paska wybierz Profil > Dodaj profil.
  • Rozwiń katalogi Walcowane, Dwuteownik, następnie wybierz IPE 220 i Ok.

Nazwa przekroju zaktualizowała się zgodnie z wybranym przekrojem.

• W zakładce Pozycja, w polu Kąt [st] wpisz 90.
  
• W celu utworzenia profilu IPE 240, postępuj zgodnie z ww procedurą.
• W celu utworzenia profilu pręta Φ20 wybierz Profil > Dodaj profil.
  • Rozwiń katalogi Definiowane i wybierz Koło.
  • W polu R [mm] wpisz 10.
• Okno definiowania profili zamknij wybierając Zamknij edytor.

Przypisanie przekroju do konstrukcji

• [Sposób 1] Zaznaczenie prętów pasa górnego i pasa dolnego:
  • Kliknij LPM trzymając kursor myszy w lewym górnym rogu obszaru z prętami, a następnie rozwiń prostokąt zaznaczenia (o kolorze pomarańczowym) tak, aby objął w całości pręty pasa górnego/dolnego i kliknij ponownie LPM.
    
• [Sposób 2] Zaznaczenie słupków i krzyżulcy:
  • Przesuń kursor myszy nad pierwszy pręt i kliknij LPM, czynność powtórz dla pozostałych prętów.
• Z paska narzędzi wybierz Zmień profil.
• W oknie Menadżer profili wybierz odpowiedni profil i kliknij Ok.

Szkice profili

• Z paska głównego wybierz zakładkę Widok.
• W panelu Wizualizacja wybierz Wizualizacja profili.

Wizualizacja szkiców profili pozwala łatwiej zweryfikować poprawność przypisania profili do prętów, oraz orientację profili.

• Przypisanie profili można skontrolować także wybierając w panelu Wizualizacja opcję Opisy profili.

Definicja podpór

Metody

Podparcie stężenia realizowane jest przez podpory punktowe. Przyjęto ich lokalizację w miejscu oparcia wiązara na ścianach podłużnych hali, które przejmują obciążenia od tężnika. Uwzględniając konstrukcję połączenia, przyjęto przegubowe podparcie stężenia. W modelu numerycznym podpory mogą być zdefiniowane tylko w węzłach.

Procedura (Soldis PROJEKTANT v8.5)

• [a] Kliknij LPM na węzeł 1 (skrajny lewy).
  • Z małego paska narzędzi wybierz Dodaj podporę.
  • W oknie podpory wybierz Zamień na przegubowe nieprzesuwne i zatwierdź Ok.
• Czynność [a] powtórz dla skrajnego prawego węzła.

Definicja grup obciążeń i obciążeń

Metody

Norma PN-EN 1993-1 zaleca w analizie stężeń uwzględniać imperfekcje geometryczne stężanych elementów. W przypadku dźwigarów kratowych imperfekcję geometryczną przyjmuje się w postaci wstępnej imperfekcji łukowej pasa górnego e₀. Współczynnik α_m służy do uwzględnienia losowości wpływu m dźwigarów na jedno stężenie. Dla ułatwienia analizy, imperfekcje zastępuje się przez równoważne obciążenie ciągłe q_d zgodnie ze wzorem Wz.1:

Wz.1: Równoważne obciążenie destabilizujące.

Zakłada się, że pasy górne dźwigarów poddane są stałej na długości sile N_Ed równej maksymalnej sile ściskającej w pasie górnym.

Stężenie przejmuje także obciążenie od oddziaływania wiatru na ścianę szczytową (przekazywane na płatwie przez słupki ściany szczytowej w postaci sił skupionych).

Uwaga! Należy rozpatrzeć 5 przypadków obciążeń stężenia:

• (1) tylko oddziaływanie imperfekcyjneKomentarzMax. siła ściskająca pas górny wiązara wystąpi dla kombinacji bez ssania wiatru na połać dachu..
• (2) oddziaływanie imperfekcyjne i siły od parcia wiatru na ścianę szczytową (wiodące oddziaływanie zmienne – wiatr).
• (3) oddziaływanie imperfekcyjne i siły od parcia wiatru na ścianę szczytową (wiodące oddziaływanie zmienne – śniegKomentarzNależy rozpatrzyć dwa przypadki parcia wiatru: (2) - większe siły skupione i mniejsze obc. ciągłe, (3) -mniejsze siły skupione i większe obc. ciągłe, ).
• (4) oddziaływanie imperfekcyjne i siły od ssaniaKomentarzPrzy oddziaływaniu wiatru prostopadle do osi podłużnej budynku, na ścianę szczytową oddziałuje ssanie wiatru o wartości bezwzględnej większej niż w przypadku parcia. wiatru na ścianę szczytową (wiodące oddziaływanie zmienne – wiatr).
• (5) oddziaływanie imperfekcyjne i siły od ssania wiatru na ścianę szczytową (wiodące oddziaływanie zmienne – śnieg).

Przypadki (1), (2), (3) spowodują dodatkowe siły ściskające w płatwiach i pasie górnym wiązara. Natomiast przypadki (4) i (5) mogą decydować o nośności prętów skratowania (większa siła rozciągająca).

W obiekcie występuje 9 dźwigarów i 2 stężenia, dlatego przyjęto m = 4.5. W Tab.1 znajdują się parametry pomocnicze do definicji obciążeń na stężenie. W Tab. 2 zestawiono siły dla poszczególnych przypadków obciążeń. Określenie sił N_Ed przedstawiono w 1253 i 2788.

Tab.1: Współczynniki imperfekcyjne.

Wielkość	Wzór	Wartość
Współczynnik		0.782 [-]
Wstępna imperfekcja łukowa		37.5 [mm]

Tab.2: Obciążenie stężenia dla poszczególnych przypadków.

Znak „-” oznacza zwrot siły od stężenia.

Procedura (Soldis PROJEKTANT v8.5)

Grupy obciążeń

• W oknie Menadżer grup obciążenia wybierz Utwórz nową grupę obciążenia.
• W oknie Nowa grupa obciążenia w polu Nazwa wpisz: Imperfekcje (1).
• Ustal parametry zgodnie z rysunkiem poniżej.
• Zgodnie z powyższą procedurą utwórz grupy dla pozostałych przypadków obciążeń na stężenie.

Obciążenia liniowe

• [a] W zakładce Obciążenie kliknij LPM na grupie Imperfekcje (1) i wybierz Ustal aktualną.
• Z paska głównego wybierz zakładkę Modelowanie.
• W panelu Obciążenie wybierz Równomiernie rozłożone wzdłuż osi X.
• Kliknij LPM trzymając kursor myszy w lewym górnym rogu obszaru z prętami, a następnie rozwiń prostokąt zaznaczenia (o kolorze pomarańczowym) tak, aby objął w całości pręty pasa górnego i kliknij ponownie LPM.
  
• W oknie Zaznacz wybierz Zastosuj.
• W oknie Obciążenie w opcji Wartość [kN/m] w wierszach A i B wpisz 0.745.
• Po kliknięciu OK obciążenie zostanie zdefiniowane.
• Zgodnie z powyższą procedura zdefiniuj obciążenie liniowe dla pozostałych przypadków.

Obciążenia skupione

• Powtórz czynność [a] dla grupy Imperfekcje (2).
• Z paska głównego wybierz zakładkę Modelowanie.
• Kliknij LPM na pręt górny (czwarty od lewej) i w pasku narzędzi wybierz Dodaj obciążenie.
• W oknie Obciążenie wybierz Zamień na siłę skupioną.
• W opcji Wartość wpisz 13.3.
• W opcji Położenie w wierszu x/L [-] wpisz 0 i zatwierdź Ok.
• Analogicznie zdefiniuj pozostałe obciążenia od wiatru w grupie Imperfekcje (2) i pozostałych.

Załączniki do pobrania

Plik	Opis	Wielkość pliku	Pobrania
hala_stalowa_2d_stężenia		502 KB	118