scia.d.st_conn - Návrh ocelových přípojů

Modul sensd.10 „Návrh a výkresy ocelových přípojů“ umožňuje modelovat, vizualizovat a posuzovat různé ocelové přípoje. Podporovány jsou následující typy přípojů:

• tuhé a polotuhé rámové přípoje,
• tuhé, polotuhé a kloubové patky sloupů,
• kloubové přípoje,
• spoje kruhových trubek,
• šroubované diagonály: otevřené průřezy připojené na styčníkový plech nebo přímo na primární prvek.

Tuhé a polotuhé rámové přípoje

Pro výpočet únosnosti a tuhosti rámových přípojů se používá komponentová metoda.

• Přípoje mohou být definovány mezi symetrickými i nesymetrickými I-profily a mezi I-profilem a obdélníkovou trubkou; profily mohou být za tepla válcované i za studena tvarované.
• Počítat lze různé konfigurace spoje - nosník na sloup, jednoduché a dvojité T-spoje, jednostranné přípoje (šroubované i svařované) a patní desky.
• Nosníky mohou být připojeny jak ke stojině, tak k pásnici sloupu.
• Náběhy a a proměnná výška připojovaných dílců jsou ve výpočtu také zohledněny.
• Podporována je konfigurace se dvěma i čtyřmi řadami šroubů (podle pokynů z "Joints in Steel Construction: Moment-resisting joints to Eurocode 3" (BCSA); šrouby lze navrhovat jako obyčejné, tak vysokopevnostní;
• Únosnost a tuhost každé dílčí části přípoje i celého přípoje se počítá podle EN 1993-1-8:2005 nebo DIN 18800: 1990 Teil 1, or BS 5950-1:2000.
• Tuhé a polotuhé přípoje se posuzují na účinky ohybových momentů (kolem hlavní a vedlejší osy), smykových sil a normálové síly. Interakce s normálovou silou v připojeném dílci je zohledněna způsobem předepsaným v normě, interakce s ohybem na měkkou osu se uvažuje podle doplňkových publikací.
• Pro návrh pat sloupů pod obdélníkovými trubkami a pro návrh příložek na obdélníkových trubkách se použijí pravidla CIDECT. Design Guide for rectangular hollow sections (RHS) joints under predominantly static loading. CIDECT Köln (1992).

Modelování

 

• K dispozici jsou knihovny šroubů a také data pro beton a kotvy pro patky sloupů.
• Zadat lze následující typy vyztužení:
  • Náběhy - vytvořené z T-profilu, I-profilu, ze svařovaných plechů apod.
  • Příložky na stojinách nosníků a sloupů.
  • Trojúhelníkové a obdélníkové výztuhy umístěné naproti pásnici připojovaného dílce nebo diagonálně.
• Jednotlivé části (čelní deska, šrouby, žebra, výztuhy) se zadávají v přehledných dialozích.

Posudky

• Pro každou komponentu přípoje se uvažují příslušné normové předpisy včetně posudku únosnosti (stojiny, pásnice, výztuh, šroubů, svarů), posudků rozměrů desek (rozteč šroubů, vzdálenost od okraje), velikosti šroubů, minimální tloušťky svaru.
• Zohledněny jsou také specifická pravidla daná národními přílohami, např. úprava trojúhelníkového limitního pravidla ve francouzské NP.
• Provádí se také posudky praktické proveditelnosti (velikost mezer vs. velikost klíče).
• Klasifikace styčníku se provádí podle tuhosti a podle pevnosti; stanoví se třídy duktility.
• Přestože se zohledňují národní přílohy, řadu parametrů je možno upravovat (součinitel spolehlivosti, parametry pro umístění šroubů, součinitele prokluzu a krutu pro vysokopevnostní šrouby, atd.).

Tuhost

• Na základě komponentové metody se odvodí diagram závislosti pootočení na momentu.
• Spočtená tuhost styčníku se porovná s počátečním předpokladem ve výpočtovém modelu a pokud je rozdíl větší než stanovená mez, je zobrazeno upozornění.
• Spočtenou tuhost styčníku lze pak použít pro automatickou aktualizaci výpočtového modelu s pružnými (lineárně či nelineárně) styčníky.
• Automatická smyčka zajistí správný návrh se skutečnou tuhostí a zabrání neočekávanému chování celé konstrukce.

Patní deska

Pro patní desky jsou kromě náběhů a výztuh k dispozici následující výztuhy:

• Žebra na pásnici (rozšíření).
• Smykové zarážky.

Kotvy mohou být:

• přímé nebo zakřivené,
• obyčejné nebo vysokopevnostní (se žebry nebo deformované) pruty,
• s kruhovými deskami na koncích nebo bez nich.

Patní desky lze navrhnout i jako kloubové.

Kloubové přípoje

 

Pro výpočet únosnosti kloubových přípojů se používá komponentová metoda.

• Podporovány jsou jednostranné a oboustranné přípoje nosníku na sloup (koleno, křížení, jednoduché a dvojité T) a spojení dvou nosníků.
• Nosníky mohou být připojeny jak ke stojině, tak k pásnici sloupu.
• Přípoj může být šroubovaný a svařovaný nebo kombinovaný (tj. šroub u jednoho prvku a svar u druhého).
• Dostupnými prvky přípoje jsou deska na stojině, úhelník a krátká čelní deska.
• Návrh se provádí podle EN 1993, nebo DIN 18800 T1 nebo BS 5950-1:2000
•  Kontrolují se normou předepsané parametry jako vzdálenost šroubů, vzdálenost od okraje a praktická proveditelnost.

Modelování

• Všechny části přípoje jsou vykresleny ve 3D okně: tj. šrouby, svary, úhelníky.
• Návrh přípoje probíhá v přehledných dialozích.
• Pro spojení dvou nosníků leze definovat i vruby.

Posudky

 

• Hodnoty vnitřních sil v přípoji se získají přepočtením vnitřních sil v uzlech.
• Upravitelné součinitele zaručují svobodu při návrhu.
• Předem zadaná a uživatelem upravitelná data zahrnují: dílčí součinitele spolehlivosti, geometrické výchozí hodnoty, limitní hodnoty pro polohu šroubů - mezilehlou vzdálenost, vzdálenost od okraje, minimální velikost svaru.
• Šroubové spoje lze navrhnout s klasickými a vysokopevnostními šrouby. Pro vysokopevnostní šrouby se automaticky spočte součinitel prokluzu. V protokolu o výpočtu je uveden potřebný krouticí moment.
• Mezní stavy přípoje se posuzují komponentovou metodou. Požadované posudky se provádí v závislosti na rozložení přípoje.
• Posuzují se různé komponenty přípoje: stojina nosníku, pásnice/stojina sloupu, přídavné prvky, šrouby a svary.

Spoje dutých průřezů

Posuzují se svařované přípoje kruhových trubek podle EN 1993-1-8.

• Podporována je rovinná konfigurace přípoje typu T-,  Y-, N-, X-, K-, DX-, DY-. Konfigurace přípoje se rozpozná automaticky podle geometrie modelu a typu dílce zadaného v parametru Konstrukční model.
• Parametry styčníku důležité pro návrh jako mezery a přesahy leze stanovit z konstrukčního modelu se zohledněním zadaných excentricit nebo je lze zadat ručně.
• Přípoje se posuzují podle pravidel v kapitole 7 normy se zohledněním interakce všech vnitřních sil ve styčníku (ohybové momenty a osové síly).

Posudky

• Přípustnost výpočtu podle kapitoly 7 se posuzuje s ohledem na geometrii přípoje, materiálové charakteristiky, tloušťku profilu, třídu průřezu, velikost mezer a přesahy.
• Posuzují se všechny odpovídající způsoby selhání: selhání pásu, protlačení, selhání zavětrování.
• Při návrhu tlačeného pásu se zohlední přídavní momenty od excentricit.
• Výpočet nutných svarů se provádí podle ECCS Technical committee 10 - Structural connections N° 126.

Šroubované diagonály

Posuzuje se únosnost šroubovaných diagonál (tj. zavětrování, příhradových prvků) podle EN 1993-1-8.

• Diagonály mohou být spojeny prostřednictvím styčníkového plechu nebo mohou být přímo přišroubovány ke sloupu.
• Průřez diagonály může být úhelník, U-profil nebo I-profil.
• V případě přímého připojení ke svislému prvku (úhelníku nebo za studena tvarovanému průřezu) jedním šroubem, může být průřez za studena tvarovaný nebo obdélníková trubka.
• Provádí se posudky únosnosti zavětrovacích prvků, šroubů a styčníkových plechů.
• Diagonály přímo připojené k hlavnímu svislému prvku se často nacházejí u stožárů a policových regálů.

Modelování

• Předpokládá se připojení diagonály ke styčníkovému plechu šrouby. Předpokládá se také, že styčníkový plech je přivařen ke sloupu.
• Přípoj na konci diagonály je vždy šroubový. Lze použít jednu nebo dvě (ne-)vystřídané řady šroubů.
• Při návrhu svařovaných diagonál není k dispozici 3D vizualizace.

 Ověření a návrh

• Zohledňují se součinitele spolehlivosti, výchozí požadavky na rozteč a minimální velikosti svaru. Lze je upravovat.
• Provádí se následující posudky:
  • smyková únosnost šroubu,
  • u spojů s nebezpečím prokluzu se posuzuje prokluz,
  • odolnost prvků přípoje v otlačení,
  • odolnost prvků přípoje na prasknutí a smyk v čistém průřezu,
  • velikost hrdla svaru mezi styčníkovým plechem a hlavním prvkem.
• S pomocí automatické optimalizace je určeno minimální požadované množství šroubů.
• Uživatel rozhoduje, zda se při návrhu přípoje uvažuje pouze tah, nebo tah i tlak.

Výstupní protokol (report)

• Stupeň využití, kritické zatěžovací kombinace jsou uvedeny ve Stručném výstupu. Je také zvýrazněna nejslabší část navrženého přípoje.
• Podrobný výstup popisuje všechny kroky výpočtu včetně mezilehlých výsledků a použitých parametrů.
• Průvodce vytvořením výkresu přípoje automaticky vytváří podrobné okótované výkresy jednotlivých částí přípoje v DWG formátu.
• Protokol o výpočtu a výkresy jsou také v Engineering Reportu.

Expertní systém

Expertní systém je inteligentní databáze s rychlým výběrem vhodné konfigurace přípoje.

• Expertní systém umožňuje přeskočit modelování přípoje a přímo navrhuje vhodný přípoj: čelní desky, rozložení šroubů, výztuhy apod., které vyhovují dané geometrii a namáhání.
• Řešení odpovídá použitému průřezu, úhlu mezi prvky (i v případě náběhů) a působícím vnitřním silám.
• Můžete zadat preference pro třídu šroubů, orientaci čelních desek a náběhů a můžete přiřadit priority jednotlivým položkám v databázi. Tím můžete získat jakousi standardizaci napříč různými projekty.
• Jakmile si vyberete jednu z variant, všechny prvky přípoje se okamžitě přiřadí k navrhovanému přípoji a spočte se přesná únosnost a tuhost přípoje.
• Expertní systém lze použít na tuhé, polotuhé a kloubové rámové přípoje.
• Knihovna obsahuje řešení z řady odborných publikací:
  • Ocelové momentové přípoje podle Eurokódu 3, Simple design aids for rigid and semi-rigid joints, Sprint Contract RA351;
  • Bemessungshilfen für nachgiebige Stahlknoten mit Stirnplattenanschlüssen, Ernst and Sohn Berlin, DSTV;
  • Bemessungshilfen für profilorientiertes Konstruieren, Stahlbau-Verlagsgesellschaft mbH Köln, Stahlbau Kalender.
  • Přidány byly také doplňující sady včetně typů náběhů připravené ve SCIA.
• Databázi také můžete rozšířit svými vlastními přípoji.
• Zkušení projektanti uvítají snadnost použití, automatizovaný pracovní postup a možnost ukládat své vlastní přípoje pro další použití.

Výkresy přípojů

Automaticky lze generovat podrobné výkresy všech nebo vybraných částí přípoje.

• Ty obsahují informace o čelních deskách, výztuhách, svarech, rozměrech apod. Výkresy lze ručně upravit a doplnit.
• Přípoj lze zobrazit ve 2D nebo 3D pod libovolným úhlem, lze vykreslit čelní a boční pohled na přípoj a rozkreslit jednotlivé části přípoje.
• Značky svarů se kreslí podle ISO 2553, můžete je však vypnout a nahradit jiným značením.
• Sami nastavujete měřítko, typ a velikost písma a oříznutí.
• Výkresy lze vložit do výkresu v Galerii výkresů, kde je lze zkombinovat s výkresy konstrukce.