Manuál. Návrh dřevěných konstrukcí

Transkript

1 Manuál Návrh dřevěných konstrukcí

2 Návrh dřevěných konstrukcí

3

4 Obsah Vlastnosti materiálu... 7 Parametry dřeva... 7 Nastavení parametrů pro návrh... 9 Provedení posudku Podrobný posudek Úvod do optimalizace Zásady optimalizace Parametry optimalizace Optimalizace prvků iii

5

6 Vítejte Děkujeme Vám, že jste si zvolili systém Scia Engineer. Modul Navrhování dřevěných konstrukcí byl navržen pro usnadnění návrhů dřevěných konstrukcí. Více informací o společnosti Nemetschek Scia a jejích produktech naleznete na stránkách 5

7 Návrh dřevěných konstrukcí Úvod Modul Navrhování dřevěných konstrukcí je program pro návrh dřevěných konstrukcí. Obsahuje posudky napětí a stability dřevěných prvků podle normy. Lze také interaktivně najít nejlehčí průřez, který vyhoví požadavkům příslušné normy vzhledem k danému zatížení (optimalizace průřezu). Jsou podporovány následující normy pro dřevěné konstrukce: Eurocode 5 - EC-ENV. Více podrobností o použitých národních normách a teoretických základech najdete v Teoretickém manuálu a ve vlastní normě. DŮLEŽITÉ: Mohou být posuzovány pouze přímé pruty. Řešení pro zakřivené pruty není implementováno. 6

8 Parametry Vlastnosti materiálu Kromě normových materiálových vlastností je zde navíc několik parametrů souvisejících s normovým posudkem. Ohyb (fm, k) Tah (ft, 0, k) Tah (ft, 90, k) Tlak (fc, 0, k) Tlak (fc, 90, k) Smyk (fv, k) Modul pružnosti (E0.05) Modul pružnosti (E 90 mean) Type dřeva Charakteristická hodnota ohybové pevnosti Charakteristická hodnota pevnosti v tahu rovnoběžně s vlákny Charakteristická hodnota pevnosti v tahu kolmo k vláknům Charakteristická hodnota pevnosti v tlaku rovnoběžně s vlákny Charakteristická hodnota pevnosti v tlaku kolmo k vláknům Charakteristická hodnota smykové pevnosti 5% charakteristická hodnota modulu pružnosti rovnoběžně s vlákny Průměrná charakteristická hodnota modulu pružnosti kolmo k vláknům Může být vybráno Tělesa nebo Lepené, laminované. Postup nastavení vlastností materiálu 1. Otevřete Správce materiálů, tj. ve stromovém menu funkci Knihovny > Materiály. 2. Vyberte požadovaný materiál. 3. Stiskněte tlačítko [Opravit]. 4. Vyplňte parametry v části EC5. 5. Ukončete editační dialog. 6. Ukončete Správce materiálů. Parametry dřeva Gama m, nastavení NAD Mezní stavy únosnosti Tyto parametry jsou z EC5, tabulky základní kombinace: dřevo a odvozené materiály základní kombinace: ocel použitá ve spojích mimořádné kombinace Specifikuje gama m pro základní kombinace: dřevo a odvozené materiály. Specifikuje gama m základní kombinace: ocel použitá ve spojích. Specifikuje gama m mimořádné kombinace. Mezní stavy použitelnosti "koeficient použitelnosti" (nadpis se neukazuje) Koeficient pro kombinaci použitelnosti. Interakce vzpěr - klopení 7

9 Návrh dřevěných konstrukcí Bez interakce Podle ČSN NAD Podle DIN NAD Není žádná interakce mezi vzpěrem a klopením. Jsou provedeny oddělené posudky podle EC5. Interakce mezi vzpěrem a klopením podle ČSN NAD je provedena takto: klopení je kontrolováno pro moment okolo hlavní osy, společně s vlivem vzpěru. Interakce mezi vzpěrem a klopením podle DIN NAD je provedena takto: klopení je kontrolováno pro moment okolo obou os, společně s vlivem vzpěru. Výchozí nastavení posuvných styčníků Toto nastavení je použito pro pruty, pro které není provedena detailní úprava parametrů vzpěru. Posuvné styčníky se používají pro výpočet součinitelů vzpěrných délek pro rovinný vzpěr, nemá to účinek na zadaný součinitel vzpěrných délek. Součinitelé vzpěrných délek ky, kz Zadané Vypočtené Vypočtené jen když nebyly zadané Větší z vypočtených nebo zadaných Menší z vypočtených nebo zadaných Max. poměr k Max. štíhlost Program použije vždy zadané hodnoty. Program použije vždy vypočtené součinitele ky a kz a zanedbá zadané hodnoty. Program použije zadané hodnoty součinitelů když byly zadané. Program použije vypočtené hodnoty když hodnoty součinitelů nebyly zadány nebo jejich hodnota byla nastavena na -1 (mínus jedna). Program použije větší ze dvou možných hodnot tj. méně příznivou hodnotu. Program použije menší ze dvou možných hodnot tj. více příznivou hodnotu. Vypočtená hodnota k je omezena touto hodnotou. Překročí-li hodnota štíhlosti posuzovaného prvku tyto hodnotu, program vytiskne do výstupu varování. Hranice posudku Jednotlivé výsledky posudků dřevěných prvků se dělí do tří skupin: Nevyužitý Optimální Neuspokojivý Jednotkový posudek je menší než je spodní limit Jednotkový posudek je mezi spodním a horním limitem Jednotkový posudek je větší než horní limit Položky ve skupině Hranice posudku mohou být použity k nastavení spodního a horního limitu. Přednastavené hodnoty jsou 0.25 pro spodní limit a 1.0 pro horní limit. Po provedení výpočtu a vykreslení výsledků v grafickém okně jsou v grafu výsledků nastavené limity odlišeny barevně. Nastavení třídy vlhkosti 1 Třída 1 je charakterizovaná obsahem vlhkosti v materiálu odpovídajícím teplotě 20 C a relativní vlhkost okolního vzduchu pouze několik týdnů v roce převýší 65%. 8

10 Parametry 2 Třída 2 je charakterizovaná obsahem vlhkosti v materiálu odpovídajícím teplotě 20 C a relativní vlhkost okolního vzduchu pouze několik týdnů v roce převýší 85%. 3 Klimatické podmínky vedoucí k vyšším vlhkostem než ve třídě vlhkosti 2. k mod, k def Pro každou vybranou třídu vlhkosti můžete upravit hodnoty modifikačního součinitele k mod v závisti na materiálu (rostlé a laminované lepené dřevo, Překližka) a třídě trvání zatížení (stálé, dlouhodobé, střednědobé, krátkodobé a okamžité). (viz EC5, tabulka 3.1.7). Pro každou vybranou servisní třídu můžete specifikovat součinitele k def v závislosti na materiálu a třídě trvání zatížení (viz EC5, tabulka 4.1). Součinitel k def je součinitel, který zohledňuje nárůst deformací způsobených kombinací účinků dotvarování a vlhkosti. Třídy trvání zatížení jsou charakterizovány účinkem stálého zatížení působícího po určité časové období v průběhu životnosti konstrukce. Třída trvání zatížení Doba trvání Příklad Stálé Více než 10 let vlastní tíha Dlouhodobé 6 měsíců - 10 let skladovaný materiál Střednědobé 1 týden 6 měsíců dodatečná zatížení Krátkodobé méně než jeden sníh, vítr týden Okamžité mimořádné zatížení Třída trvání zatížení je zadána během definování zatěžovacích stavů. Nastavení parametrů pro návrh Uživatel musí zkontrolovat a přiměřeně nastavit sadu parametrů před provedením úspěšného a přesného návrhu a posouzení dřevěného prvku. Veškeré parametry mohou být nastaveny v jednom modálním dialogu. Postup modifikace parametrů 1. Ve stromovém menu spusťte funkci Dřevo > Nastavení. 2. Dialog nastavení se otevře na monitoru. 3. Vyberte sadu požadovaných parametrů. 4. Požadované vstupní hodnoty. 5. Nastavení potvrďte stiskem [OK]. 9

11

12 Normový posudek Provedení posudku Postup provedení posudku 1. Otevřete servis Dřevo. 2. Vyberte funkci Posudek (jeden klik stačí k vyvolání funkce). 3. Vyberte požadovaný typ zatížení. 4. Vyberte požadovaný zatěžovací stav, kombinaci nebo třídu. 5. Vyberte pruty pro posouzení. 6. Vyberte požadovanou veličinu a je-li vybrána, proveďte další nastavení v okně Vlastnosti. 7. Stiskněte akční tlačítko [Obnovit] k zobrazení vybrané návrhové veličiny. 8. Opakujte kroky 3 až 7 tolikrát, kolikrát je třeba. DŮLEŽITÉ: Mohou být posuzovány pouze přímé pruty. Řešení pro zakřivené pruty není implementováno. Podrobný posudek Je-li požadováno, vybraný prvek může být podrobně posouzen. Pro provedení stiskněte akční tlačítko [Posouzení prutu] ve funkci Posudek. Dialog na zobrazení jednoho průřezu umožňuje podrobné zobrazení výsledků návrhu. Textové okno Toto okno obsahuje tabulku s výsledkem posouzení vybraného prutu. Grafické okno Zde je vykreslen jednoduchý diagram využití. Tlačítko Další/Předchozí Můžete použít toto tlačítko k výběru jiného prvku v modelu. Zobrazení Je možné zobrazit v textovém okně buď protokol o posudku a nebo tabulku vnitřních sil. Postup provedení podrobného posudku 1. Otevřete servis Dřevo. 2. Vyberte funkci Posudek (jeden klik stačí k vyvolání funkce). 3. Vyberte požadovaný typ zatížení. 4. Vyberte požadovaný zatěžovací stav, kombinaci nebo třídu. 5. Stiskněte akční tlačítko [Posouzení prutu]. 6. Vyberte posuzovaný prut. 7. Na monitoru se zobrazí dialog Posouzení prutu. 11

13

14 Optimalizce Úvod do optimalizace Jakmile je konstrukce navržena a spočtena, je čas provést posouzení a obvykle trošku zoptimalizovat původní návrh. Program obsahuje na tuto práci výkonný nástroj. Optimalizace použitých profilů může být provedena automaticky a nebo poloautomaticky. Výsledkem procesu optimalizace je ekonomické a dobré řešení. Optimalizační proces v programu je založen na předpokladech daných v následující kapitole. Zásady optimalizace Optimalizace obecně reprezentuje souhrn úloh. Plná, kompletní a opravdu optimální" optimalizace obyčejně vede k dlouhému a často rekurzivnímu procesu. Proto je v program implementován mírný kompromis. Jeden optimalizační krok bere v úvahu pouze jeden jediný průřez Je možné optimalizovat najednou pouze jeden průřez. Uživatel vybere průřez ze seznamu všech průřezů použitých v modelu. Jeden optimalizační krok bere v úvahu pouze vybrané" prvky Optimalizační proces je možné omezit na pouze vybrané prvky. Uživatel může provést výběr ke specifikování které prvky budou uvažovány pro optimalizační výpočet.. Jeden optimalizační krok ovlivňuje celou konstrukci Jak je nalezen optimalizovaný průřez, je použit pro veškeré prvky v konstrukci, které mají specifikovaný průřez. Není důležité, zda optimalizační výpočet je omezen pouze na vybrané pruty a nebo ne. Konečný efekt optimalizace je, že původní průřez je jednoduše nahrazen novým, tj. optimalizovaným průřezem. Parametry optimalizace Uživatel může řídit proces optimalizace prostřednictvím sady parametrů. Parametry posudku Maximální posudek Maximální jednotkový posudek Tento parametr říká programu jaká je maximální přípustná hodnota pro vyhovující posudek. Tato položka ukazuje výslednou maximální nalezenou hodnotu posudku pro optimalizovaný průřez. Parametry tvaru průřezu pro optimalizaci Rozměr Krok Minimum Maximum Tato položka určuje který rozměr průřezu bude optimalizován. Ostatní rozměry zůstanou beze změny. Tato položka specifikuje krok kterým se mění vybraný rozměr za účelem docílení o jeden krok menší nebo větší průřez.. Tato položka specifikuje minimální velikost vybraného rozměru. Tato položka specifikuje maximální velikost vybraného rozměru. 13

15 Návrh dřevěných konstrukcí Tlačítka pro manuální optimalizaci Nastavit hodnotu Další dolů Další nahoru Toto tlačítko umožní uživateli nastavit ručně požadovanou hodnotu vybraného rozměru (viz výše). Toto tlačítko najde o jeden krok menší průřez v souladu s vymezením parametrů tvaru průřezu (viz výše). Toto tlačítko najde o jeden krok větší průřez v souladu s vymezením parametrů tvaru průřezu (viz výše). Tlačítka pro automatickou optimalizaci Vyhledat optimální Toto tlačítko automaticky najde optimální průřez. Optimalizace prvků Je možné provést jak automatickou, tak i manuální optimalizaci. Postup obou je identický s výjimkou jednoho kroku. Proto je zde detailně popsán pouze jeden postup. Druhý postup je vysvětlen stručně. Postup automatické optimalizace prvků 1. Otevřete servis Dřevo. 2. Vyberte funkci Posudek. 3. V okně Vlastnosti jděte na položku Filtr a nastavte ho na Průřez. 4. V okně Vlastnosti jděte na položku Průřez a vyberte průřez, který chcete optimalizovat. 5. V okně Vlastnosti jděte na položku Výběr a nastavte na Vybrané nebo Vše, to záleží na Vašem požadavku. 6. Je-li položka nastavena na hodnotu Vybrané, proveďte výběr a stiskněte klávesu [Esc] k ukončení výběru. 7. Je-li položka Vybrané změněna, stiskněte tlačítko [Obnovit] za účelem obnovení obrazovky podle nového nastavení. 8. V okně Vlastnosti jděte na položku Optimalizace a stiskněte toto tlačítko. 9. Dialog optimalizace se otevře na obrazovce. 10. Nastavte požadované parametry. 11. Stiskněte tlačítko [Vyhledat optimální]. Program najde optimální průřez. 12. Souhlasíte-li, stiskněte k potvrzení [OK]. Postup manuální optimalizace prvků Postup je identický kromě kroku 11. V manuální optimalizaci uživatel musí stisknout (opakovaně je-li třeba) tlačítka [Další dolů] a [Další nahoru], aby našel optimální průřez. Alternativně je také možné nastavit požadovanou hodnotu přímo pomocí tlačítka [Nastavit hodnotu]. Poznámka: Projekt musí být předem spočten. 14