Wymiarowanie

Wersja programu: Soldis PROJEKTANT X1

Wymiarowanie płyty stropowej zostało przeprowadzone dla statyki liniowej z wykorzystaniem superpozycji obciążeń dla kombinacji stanu granicznego nośności (SGN) i stanu granicznego użytkowalności (SGU). Zbrojenie dobrano ze względu na wymagania dotyczące nośności, zbrojenia minimalnego oraz użytkowalności konstrukcji.

Wymiarowanie przeprowadzono wg normy PN-EN 1992-1-1.

  • Klasa betonu: C25/30
  • Klasa stali zbrojeniowej: B500SP (C)
  • Klasa ekspozycji: XC3
  • Klasa konstrukcji: S3 
  • Przyjęta górna siatka zbrojenia (X,Y): Φ8 co 18 cm, Φ8 co 18 cm
  • Przyjęta dolna siatka zbrojenia (X,Y): Φ12 co 9 cm, Φ8 co 18 cm
  • Otulina zbrojenia: 2.5 cm 
  • Graniczna szerokość rozwarcia rys: 0.3 mm (quasi-stała kombinacja obciążeń)
  • Graniczne ugięcie elementu zarysowanego: L/500 (quasi-stała kombinacja obciążeń)

Uruchomienie projektu

  • Po uruchomieniu programu w oknie startowym wybierz opcję Otwórz,
  • Wybierz uprzednio przygotowany model (plik .sdi, załączony na końcu niniejszego opracowania),
  • Otwórz zdefiniowaną w modelu pozycję obliczeniową stropu:
    • wybierając ją z lewego, dolnego okna Pozycje obliczeniowe,

lub

    • wybierając ją z menedżera pozycji, uruchamianego przyciskiem w prawym, dolnym rogu ekranu.

Uruchomienie obliczeń dla wymiarowania

  • Przejdź do zakładki Analiza.

Kontrolki dla poszczególnych trybów analizy powinny być szare (nieaktywne).

  • Włącz obliczenia wymiarowania konstrukcji wybierając przycisk Wymiarowanie.

Procedura wymiarowania bazuje na wynikach statyki, więc program (jeśli nie wykryje żadnych błędów w modelu) najpierw przeprowadzi obliczenia statyki, następnie wymiarowania.

Definicja parametrów wymiarowania

Definicja parametrów wymiarowania obejmuje określenie siatek zbrojeniowych dla każdej ze stron płyty, określenie normowych ograniczeń zarysowania i parametrów wynikających z reologii i szybkiego obciążenia elementu.

Parametry wymiarowania w programie.


  • Typ zbrojenia – materiał zbrojenia. Program oferuje listę predefiniowanych typów dla powszechnie używanych stali zbrojeniowych. W przypadku innych, mniej spotykanych materiałów, istnieje możliwość samodzielnego zdefiniowania typu zbrojenia.
  • Góra/Dół – siatki zbrojenia – dane dotyczące średnicy i rozstawu prętów w dwóch prostopadłych kierunkach: równoległym do osi X (LUW) oraz równoległym do osi Y (LUW). Na podstawie definicji siatek obliczane jest pole zbrojenia podczas wymiarowania.
  • Kierunek uprzywilejowany – umożliwia wskazanie kierunku dla którego zbrojenie znajduje się bliżej powierzchni płyty.
  • Otulina – grubość otulenia liczona od powierzchni płyty do najbliższego punktu na obwodzie pręta zbrojenia w kierunku uprzywilejowanym.
  • Maksymalne rozwarcie rys – wartość brana pod uwagę w obliczeniach zarysowania. Należy wyznaczać ją w oparciu o tablicę 7.1N normy PN-EN-1992-1-1.
  • Charakter obciążenia – należy uzgodnić z typem kombinacji, dla którego prowadzone będzie wymiarowanie.
  • Współczynnik pełzania – jest to końcowy współczynnik pełzania w rozumieniu normy PN-EN-1992-1-1.
  • Średnia redukcja wytrzymałości na rozciąganie – ma na celu wyznaczenie wytrzymałości średniej na rozciąganie w chwili powstania rys w odniesieniu do średniej wytrzymałości na rozciąganie betonu. Domyślnie program zakłada brak redukcji. Redukcji należy dokonać w sytuacji, gdy przewidywane obciążenie nastąpi wcześniej niż po 28 dniach.

  • Zaznacz zdefiniowany panel stropu klikając w niego LPM i z menu podręcznego wybierz Edytuj właściwości panelu.
  • W nowym oknie Edycja powierzchni ustawione są Domyślne parametry wymiarowania,

  • W celu podglądu domyślnych parametrów wybierz Edytuj,

Domyślne parametry nie odpowiadają założeniom dla analizowanej płyty (klasa stali, średnica zbrojenia, otulenie itp), dlatego należy zdefiniować nowe.

  • Zamknij okno Edycja parametrów wymiarowania wybierając Anuluj,
  • W oknie Edycja powierzchni wybierz Dodaj,

  • Skonfiguruj nowe parametry wymiarowania wg rys. poniżej:

Definicja nowej siatki zbrojeniowej - góra

  • Dla pola Góra wybierz Dodaj. Wyświetli się okno Edycja siatki zbrojeniowej,
  • Nowej siatce nadaj nazwę i ew. krótki opis,
  • Dla kierunku XY wybierz średnicę Φ= 8 mm,
  • Dla kierunku XY wybierz rozstaw l= 18.0 cm.

  • Zatwierdź definicję nowej siatki zbrojeniowej wybierając OK.

Edycja jednego z pól:

“n” (ilość prętów na 1 mb),

“l” (rozstaw osiowy prętów),

“A” (pole przekroju zbrojenia na 1 mb),

powoduje automatyczne przeliczenie pozostałych. Możliwe jest również zdefiniowanie zbrojenia za pomocą tablic zbrojenia. Jednak w danym przykładzie obliczona wartość “n” (ilość prętów na 1 mb) nie jest liczbą całkowitą, więc nie można wykorzystać tablic.

Definicja siatek została zapisana w programie i będzie możliwa do użycia w późniejszych etapach.

Późniejsza edycja siatki wpływa na zbrojenie wszystkich elementów odwołujących się do niej.


Definicja nowej siatki zbrojeniowej - dół

  • Dla pola Dół wybierz Dodaj. Wyświetli się okno Edycja siatki zbrojeniowej,
  • Nowej siatce nadaj nazwę i ew. krótki opis,
  • Dla kierunku X wybierz średnicę Φ= 12 mm,
  • Dla kierunku X wybierz rozstaw l= 9.0 cm,
  • Dla kierunku Y wybierz średnicę Φ= 8 mm,
  • Dla kierunku Y wybierz rozstaw l= 18.0 cm,

  • Zatwierdź definicję nowej siatki zbrojeniowej wybierając OK.

  • Po zakończeniu konfiguracji nowego zestawu parametrów wymiarowania wybierz OK. Okno Edycja parametrów wymiarowania zostanie zamknięte.
  • W oknie Edycja powierzchni ustaw Parametry wymiarowania > Strop 1 i wybierz OK. Okno zostanie zamknięte, do panelu zostanie przypisany zdefiniowany zestaw parametrów.

Uruchomienie obliczeń dla wymiarowania

  • Pozostań w zakładce Analiza,

Po zmianie parametrów wymiarowania kontrolka przy trybie “Wymiarowanie” ma kolor pomarańczowy (obliczenia były wykonane, lecz wymagają aktualizacji).

  • Włącz ponownie obliczenia wymiarowania konstrukcji wybierając przycisk Wymiarowanie, lub przycisk Aktualizuj,

Praca w trybie Wymiarowanie.


Tryb umożliwia wymiarowanie konstrukcji płytowych w stanie granicznym nośności i użytkowalności. Obliczenia obejmują:

  • zbrojenie wymagane ze względu na momenty zginające wyznaczone metodą Wooda-Armera,
  • rozwarcie rys względem kierunków X oraz Y obliczone na podstawie 7.3.1 PN-EN-1992-1-1,
  • zbrojenie minimalne – obliczone na podstawie 7.3.2(1)P oraz 9.2.1.1(1) PN-EN-1992-1-1,
  • brakujące zbrojenie – stanowi różnicę między obwiednią zbrojenia obliczeniowo potrzebnego, a zbrojeniem zdefiniowanym przez użytkownika.

Przeglądanie wyników w postaci map

W programie Soldis PROJEKTANT wyniki prezentowane są w postaci izolinii lub map ukazujących wartości średnie na elementach (ustawienie domyślne). W przypadku relatywnie dużych elementów skończonych zalecane jest użycie izolinii (czasochłonne przy dużych modelach).

Wyniki prezentowane są zgodnie z lokalnymi układami współrzędnych (LUW) przypisanymi do paneli (domyślnie przypisany jest układ globalny (GUW)). Jeśli LUW przypisany do panelu nie pokrywa się z GUW to wyniki są transformowane (tj. rzutowane) na kierunki LUW. W konsekwencji:

  • wartości statyczne prezentowane są w kierunkach w których następnie zostanie dobrane zbrojenie,
  • możliwe są nieciągłości między poszczególnymi panelami.

Przeglądanie wyników – zbrojenie

  • Wybierz przycisk Ustawienia wyświetlania dla wyników,

  • W zakładce Mapy:
    • Ustaw Maksimum > Wartość > 13.0,
    • Ustaw Minimum > Wartość > 0.0,
    • Zatwierdź zmiany wybierając OK.

  • Przeglądaj wyniki doboru zbrojenia:
    • Wybierz kolejne typy wyników z rozwijanej listy pod przyciskiem Zbrojenie,
    • Wybierz tryb wyświetlania Pole zbrojenia lub Liczba prętów,
    • Wybierz kolejne kierunki oraz strony paneli, dla których prezentowane będą wyniki obliczeń – Pokaż w kierunku …,

Rys. 1: Zbrojenie obliczeniowo potrzebne

Rys. 2: Zbrojenie minimalne (większe od zera w obszarach gdzie Mcr < MEd)

Rys. 3: Zbrojenie zdefiniowane (rzeczywiste)

Zdefiniowane zbrojenie dla każdego kierunku i każdej strony jest większe niż zbrojenie obliczeniowo potrzebne i minimalne wymagane normowo. Przyjmuje się, że spełnienie tych warunków jest wystarczające i na tym etapie kończy dobór zbrojenia (mimo możliwej optymalizacji siatek pod kątem ciężaru stali).

Przeglądanie wyników – zarysowanie

  • Wybierz przycisk Ustawienia wyświetlania dla wyników,

  • W zakładce Mapy:
    • Ustaw Maksimum > Wartość > 0.3,
    • Ustaw Minimum > Wartość > 0.0,
    • Zatwierdź zmiany wybierając OK.

  • Przeglądaj zarysowanie dla zbrojenia zdefiniowanego używając funkcji Rysy > zbrojenie obliczeniowe oraz ustawień dla kierunków i stron – Pokaż w kierunku…

Rys. 4: Zarysowanie dla każdego kierunku i strony

Graniczna wartość szerokości rozwarcia rysy (0.3 mm) nie została przekroczona dla żadnego z kierunków i stron płyty.

Weryfikacja

Tryb weryfikacji pozwala na obliczenie wartości statycznych z uwzględnieniem osłabienia przekroju żelbetowego pracującego w II fazie oraz reologii (analiza nieliniowa).

Więcej o trybie weryfikacji.


W ramach iteracyjnej procedury, dla wybranej kombinacji obciążenia, wyznaczane jest nowe pole przemieszczeń oraz sił wewnętrznych z uwzględnieniem ich redystrybucji w wyniku zarysowania. Dodatkowo przeliczane są wielkości związane z wymiarowaniem, a więc zbrojenie i zarysowanie. Zarówno w panelach jak i żebrach możliwe jest wyświetlenie osłabienia przekroju. Miarą tego osłabienia jest stosunek sztywności przekroju w fazie II do sztywności przekroju w fazie I. Zakres wartości osłabienia mieści się w przedziale <0,0 ; 1,0> (0 oznacza brak sztywności, a 1 sztywność taką jak dla przekroju niezarysowanego).


Weryfikacja zostanie użyta w celu określenia ugięcia zarysowanej płyty dla quasi-stałej kombinacji obciążenia i porównania go z przyjętą na podstawie normy wartością graniczną L/500.

  • Pozostań w trybie Analiza,
  • Włącz obliczenia weryfikacji konstrukcji wybierając przycisk Weryfikacja,
  • W nowym oknie Wybór kombinacji wybierz Zestaw kombinacji > SGU – Kombinacja quasi-stała i wybierz kombinację Komb. 0,

  • Zatwierdź OK, program przeprowadzi weryfikację dla wybranej kombinacji obciążeń,
  • Wybierz przycisk Ustawienia wyświetlania dla wyników,

  • W zakładce Mapy:
    • Ustaw Maksimum > Automatycznie,
    • Ustaw Minimum > Automatycznie,
    • Zatwierdź zmiany wybierając OK.
  • Wybierz przycisk Pokaż przemieszczenia.

Rys. 5: Ugięcie płyty w stanie zarysowanym dla zbrojenia rzeczywistego

W porównaniu do wyników dla statyki liniowej ugięcia wzrosły z 2.97 mm do 10.10 mm.

W stanie zarysowanym warunek ograniczenia ugięć jest spełniony. 

10.10 mm < 5200 mm / 500 = 10.40 mm

Diagnostyka

Ostatnim etapem projektowania płyty może być sprawdzenie stopnia wytężenia ze względu na momenty zginające. Porównanie wyniku z założonym poziomem wytężenia może skłonić do decyzji o optymalizacji konstrukcji – zmiany klasy betonu, grubości płyty, siatek podstawowych, czy obszarów i siatek dozbrojeń.

  • Pozostań w trybie Analiza,
  • Przejdź do trybu Wymiarowanie,

  • Wybierz Diagnostyka (Pokaż wytężenie konstrukcji),

  • Wybierz przycisk Ustawienia wyświetlania dla wyników,

  • W zakładce Mapy:
    • Ustaw Maksimum > Wartość > 1.0,
    • Ustaw Minimum > Wartość > 0.0,
    • Zatwierdź zmiany wybierając OK.
  • Wybierz kolejne kierunki oraz strony paneli, dla których prezentowane będą wyniki obliczeń – Pokaż w kierunku …,

Rys. 6: Diagnostyka momentów – wytężenie dla zginania

Przyjęto, że stopień wytężenia ze względu na zginanie mniejszy od 1.0 jest wystarczający i nie potrzebna jest optymalizacja konstrukcji. Projektowanie płyty ze względu spełnienie warunków nośności i użytkowalności można uznać za zakończone.

Etapy pracy nad modelem i analizy

Leave a Comment