scia.d.cfsteel - Návrh za studena tvářených ocelových profilů

Modul pro návrh za studena tvarovaných průřezů podle EN 1993 je rozšířením modulu sensd.01 Posudky ocelových konstrukcí. Umožňuje navrhovat za studena tvářené ocelové prvky podle EN 1993-1-3, EN 1993-1-5 a EN 1993-1-1.

• Provádí se jak posudek řezu, tak posudek stability. Oba posudky se provádí stejně jako u klasických ocelových prvků.
• Na základě geometrie, vnitřních sil, přítomnosti výztuh a dalších parametrů program automaticky určí, který článek normy se použije.
• Ve všech posudcích se zohledňují redukované efektivní průřezové charakteristiky a vliv lokální a deformační ztráty stability.
• Také se aplikují speciální návrhové postupy pro selhání vlivem lokální příčné síly a pro vaznice připojené k plechům.

Výhody

• sensd.02 posuzuje širokou škálu otevřených průřezů na lokální ztrátu stability.
• Efektivní průřezy se odvozují pro namáhání tlakem a ohybem na měkkou a tvrdou osu; pak se podle potřeby použijí v obecných posudcích a lze je graficky vykreslit.
• Odvození efektivního tvaru zahrnuje deformační ztrátu stability krajních a mezilehlých výztuh a dvojitého zahnutí okrajů.
• Inteligentní výpočet efektivního průřezu zvyšuje produktivitu práce a vyžaduje minimum zásahů uživatele.
• Knihovna průřezů obsahuje širokou nabídku průřezů od výrobců ocelových za studena tvarovaných profilů. Rozměry těchto profilů můžete v případě potřeby upravovat a tím integrovanou knihovnu rozšířit o další prvky.
• S pomocí modulu Editor obecného průřezu (sen.05) můžete definovat obecné průřezy a to ručně nebo načtením z formátů DXF a DWG.
• Pomocný efekt ocelových plechů je také zohledněn a vede k ekonomickému návrhu vaznic. K dispozici je knihovna ocelových plechů od některých výrobců.
• Automatizovaná optimalizační procedura (AutoDesign) vybírá vhodné profily v závislosti na (1) vnitřních silách v konstrukci a štíhlosti dílců a (2) seznamu vámi zadaných preferovaných profilů.

Jak to funguje?

Tato jedinečná funkce  SCIA Engineer analyzuje geometrii průřezu a rozpozná vnitřní části, vyčnívající části, krajní a mezilehlé výztuhy. Pak provede komplexní výpočet podle pravidel daných ve specializované normě EN 1993-1-3:2006/AC:2009.

• Vy přiřadíte za studena tvářené profily k dílcům ve svém 3D modelu.
• Tyto profily se pak analyzují. Jejich stojiny se zatřídí jako vnitřní, vnější symetrické/nesymetrické  (s mezilehlými výztuhami nebo bez nich) a tuhé. Automatické zatřídění můžete v případě potřeby změnit.
• Posoudí se, zda modelovaný průřez splňuje omezení daná normou (poměr šířky a tloušťky, dostatečná velikost výztuh apod.).
• Analýza efektivní šířky se aplikuje na každý element průřezu a zohlední se redukce od lokální ztráty stability.
• Pro určení efektivních průřezových charakteristik se použijí teoretické šířky.
• Lokální ztráta stability se zohlední redukcí šířek přímých částí a deformační ztráta stability redukcí efektivní tloušťky výztuh.
• Pro získání přesnější geometrie výztuh a přesnější průběh napětí po průřezu se může použít iterační postup.
• Redukovaná geometrie průřezu se odvodí pro prostý ohyb a prostý tlak. Správně se vygenerují gradienty napětí pro měkkou i tuhou osu. Při posudku průřezu i posudku stability se zohlední interakce s účinky zatížení podle EN 1993-1-1.
• Pro průřezy z knihovny průřezů lze zvolit, aby se přímo použily efektivní průřezové charakteristiky od výrobce. V takovém případě se výpočet efektivních průřezových charakteristik neprovede a použijí se katalogové hodnoty.
• Po stanovení průřezových charakteristik a posunu neutrálních os se provede posouzení průřezu a stability podle EN 1993-1-3.
• Pro zlepšení stability je možné do modelu vložit přídavné prvky - výztuhy z plechů, zábrany proti klopení, výztuhy stojiny.
• Při návrhu vaznic držených opláštěním jsou zohledněny speciální požadavky (podle kapitoly 10 v EN 1993-1-3.
• Ustanovení pro mezní stav použitelnosti se použijí na základě pravidel pro běžné ocelové dílce. Posuzují se průhyby pro proměnné a celkové zatížení; na CFS dílcích lze aplikovat nadvýšení (ručně nebo automatickým výpočtem).

Průměrná mez kluzu

Při splnění podmínek daných normou (např. plně efektivní průřez při osovém tlaku) se při odvození únosnosti dílce zohlední průměrná mez kluzu. Vy musíte pouze zadat výrobní metodu (válcování nebo lisování). Příslušná hodnota součinitele k se nastaví automaticky.

Střední ocelová tloušťka

SCIA Engineer automaticky redukuje zadanou (nebo výrobcem specifikovanou, je-li profil načten z knihovny průřezů) jmenovitou tloušťku a tak zohlední tloušťku antikorozní vrstvy. Ve výchozím nastavení se uvažuje redukce 0,04 mm, která odpovídá standardní galvanizaci, tj. oboustrannému pozinkování o hustotě 275 g/m2.

Zaoblené rohy

Pokud má analyzovaný průřez standardní tvar, SCIA Engineer správně zohlední přítomnost zaoblených rohů průřezu. Standardní tvary jsou uloženy v knihovně průřezů.

• běžné tvary jako úhelník, U, středově symetrické a asymetrické Z (s výztuhami okrajů i bez nich), Σ-, Ω-průřezy;
• speciální tvary jako středově symetrické a symetrické Z s nakloněnými výztuhami, úhelníky a Σ průřezy se složitými (dvojitými) výztuhami okrajů, sigma průřezy s nakloněnými pásnicemi a obloukovými segmenty;
• párové průřezy jako např. zády k sobě přiložená C nebo Σ.

U průřezů, které nesplňují tato omezení se zaoblení rohů ignoruje a průřez je prezentován plochými elementy.

Návrh vaznice

Pro profily, které splňují podmínky kapitoly 10 z EN 1993-1-3 se provádí speciální posudek pro vaznice držené opláštěním. Výsledkem je zvýšená únosnost Získá se, protože pro takové prvky nejsou vyžadovány všechny klasické posudky (např. klopení, stabilita při kombinaci tlaku a ohybu).

Modul umožňuje zadávat pružné podpory ve formě rotačních pružin v místě upevnění výztuh.

• Analýza správně uvažuje polohu výztuh a střešních výztuh. V závislosti na zatěžovacím stavu je výztuha připevněna k tlačené nebo tažené straně dílce a vede k rozdílnému stabilizačnímu chování.
• Stanoví se geometrie volných pásnic, stejně jako velikost fiktivního příčného zatížení.
• Z výpočtu únosnosti proti ztrátě stability volné pásnice se stanoví vhodná vzdálenost prutů proti prohnutí.

Podporované průřezy

• Standardní průřezy z knihovny průřezů (viz výše).
• Tenkostěnné průřezy zadané svou geometrií (tj. tvarem a rozměry stojin).
• Spárované za studena tvářené průřezy.
• Obecné tenkostěnné průřezy nebo obecné polygony s tenkostěnnou reprezentací.

Shrnutí posudků

K dispozici jsou následující posudky průřezů:

• osový tah,
• osový tlak,
• ohybový moment,
• smyková síla,
• kroucení (neprovádí se v případě dostatečného podepření od střešních výztuh),
• lokální příčné síly pro vyztužené a nevyztužené stojiny,
• kombinace tahu a ohybu (neprovádí se v případě dostatečného podepření od střešních výztuh),
• kombinace tlaku a ohybu (neprovádí se v případě dostatečného podepření od střešních výztuh),
• kombinace smyku, osové síly a ohybového momentu,
• kombinace ohybu a lokální příčné síly.

Provádí se následující posudky stability:

• rovinný vzpěr,
• prostorový a rovinný vzpěr,
• klopení (podle EN 1993-1-3 se pružná síla pro ztrátu stabilty určí z kubické rovnice celkové stability),
• v případě vaznic se provádí zvláštní posudky na ztrátu stability volné pásnice podle kapitoly 10,
• kombinovaná stabilita - ohyb a osový tlak (podle interakční rovnice z EN 1993-1-1 nebo podle zjednodušené rovnice z EN 1993-1-3),
• kombinovaná stabilita - ohyb a osový tah,

Pokud je střešní výztuha (plech) dostatečná, provádí se pouze posudek rovinného vzpěru pro tvrdou osu.

Vyžadované moduly:

• scia.d.steel