Novinky programu SCIA ESA PT verze 5.1. Úvod Tento dokument popisuje zásadní změny programu SCIA.ESA PT 5.1 oproti jeho předešlé verzi 5.0. Nejsou zde uvedeny všechny změny a nezabývá se seznamem odstraněných chyb. Strana 1 / 16
Obsah Úvod... 1 Obsah... 2 Základ... 3 Zakřivené plošné prvky... 3 Tabulkové opravy geometrie entit zadaných polygonem... 4 Pojmenované výběry entit... 4 Výběry entit pomocí vlastností... 5 Zobrazení dat přenesených ze zadání do výpočtu... 5 Interakce konstrukce s podložím Soilin... 6 Zatížení prutů a ploch tlakem zeminy a podzemní vody... 8 Zatížení plošných prvků větrem... 9 Fáze výstavby a provozu...9 Beton... 11 Export obrázků z posudků prutů do dokumentu... 11 Export výztuže prutů do Allplanu... 12 Export nutných ploch výztuže plošných prvků do Allplanu... 13 Nové normy... 13 Ocel... 14 Automatická optimalizace konstrukce... 14 Optimalizace vybraných ocelových prvků... 15 Implementace formátu PSS CAD... 16 Rozšíření přenosu tvaru konstrukce do programu ProSteel o ocelové přípoje... 16 Strana 2 / 16
Základ Zakřivené plošné prvky Verze ESA PT 5.0 umožňovala zadání rovinných plošných prvků v prostoru (rovinné desky v kombinaci s rovinnými stěnami). Verze 5.1 přináší modelování zakřivených plošných prvků skořepin. Z pohledu programu ESA PT jde o nový typ plošného prvku, pomocí kterého zadáme například obloukovou stěnu, válec, kužel, komolý kužel, kopuli, koleno potrubí, atd. Skořepinový prvek může být zadán jako troj nebo jako čtyřúhelníkový. Jeho jednotlivé hrany mohou být: přímá čára, lomená čára, kruhová výseč, uzavřený kruh (pro zadání kuželů, kopulí, kolen potrubí, ), parabolický oblouk, beziérova křivka, spline křivka. Ukázky některých základních tvarů: Strana 3 / 16
Ukázky jednoduchých konstrukcí vytvořených ze zakřivených skořepinových prvků: Tabulkové opravy geometrie entit zadaných polygonem Některé entity programu SCIA ESA PT mohou být definovány polygonem. Jedná se především o prutové a plošné prvky a o volné plošné zatížení. Zadání těchto entit ve většině případů probíhá grafickou formou pomocí grafického kurzoru, nastavení uživatelského souřadnicového systému a dalších nástrojů. V některých případech může být úprava tvaru polygonu grafickou formou nepřehledná. Z tohoto důvodu byl program doplněn o tabulkovou editaci zadaných polygonů. V jednoduchém dialogu můžeme nastavit souřadnici v globálním souřadnicovém systému nebo pomocí její vzdálenosti od předešlého bodu. Pojmenované výběry entit Většina zadávacích a editačních funkcí programu SCIA ESA PT je založena na výběrech. Například musíme vybrat pruty či plochy, na které požadujeme zadat zatížení, podepření, klouby apod. Při práci s rozsáhlejšími úlohami nemusí být vždy jednoduché vybrat ve velkém množství čar ty správné entity. Na druhou stranu se často stává, že stejný výběr entit potřebujeme pro více operací (například pro zadání zatížení do více zatěžovacích stavů). Strana 4 / 16
Proto byla funkcionalita programu rozšířena o pojmenované výběry. Libovolnou skupinu vybraných prvků můžeme uložit pod zadaným názvem k projektu. Při příští potřebě stejného výběru jednoduše načteme námi dříve uložený výběr. Pro zjednodušení orientace v uložených výběrech lze ke každému výběru přiřadit i obrázek s náhledem. Výběry entit pomocí vlastností Zde navazujeme na předešlý odstavec. Základním způsobem výběru entit je klikání myší na požadované entity nebo výběr pomocí výřezu. Dalším ze způsobů je výběr entity podle zadaných vlastností. Takto můžeme vybrat například všechny pruty, které mají stejný průřez, stejnou hodnotu odsazení prutu od jeho osy apod. Tento způsob výběru lze uplatnit i na další typy entit a můžeme vybrat například všechny bodové síly, které mají stejnou intenzitu zatížení. Zobrazení dat přenesených ze zadání do výpočtu Program je nově vybaven funkcí pro kontrolu přenosu dat mezi CAD rozhraním a výpočtovým modulem. Po výpočtu můžeme na konstrukci zobrazit zatížení na plošných prvcích, zatížení teplotou a parametry podloží použité pro výpočet. Zobrazení dat pro výpočet si můžeme ukázat například na zadání volného plošného zatížení. Na obrázku vlevo vidíme zadání tohoto zatížení. Z obrázku by se mohlo zdát, že zatížení působí pouze na desku v horním patře. Volné zatížení se ale promítá i na další desky ve směru svého působení. Pro působení tohoto zatížení jsme vybrali také desky ve třech dalších spodních podlažích. Po provedení výpočtu můžeme na obrázku vpravo zkontrolovat jestli je zatížení promítáno na spodní patra podle našeho předpokladu. Intenzita zatížení je zobrazena pomocí izoploch. Strana 5 / 16
Interakce konstrukce s podložím Soilin Soilin je nástrojem pro výpočet skutečných parametrů C, interakce plošných základů s podložím zohledňující průběh a úroveň přitížení, resp. kontaktního napětí na rozhraní mezi konstrukcí a zemním prostředím, geometrie základové spáry a geomechanické vlastnosti zemin v dané lokalitě. Protože parametry C ovlivňují kontaktní napětí a naopak průběh kontaktního napětí zpětně ovlivňuje sedání základové spáry a tím i parametry C, provádí se výpočet charakteristik iteračním způsobem. Základní postup výpočtu sedání a parametrů C: zadáme geologický profil pomocí geologických sond, sonda definuje skladbu zemin a úroveň podzemní vody, program automaticky vygeneruje terén, v nastavení výpočtu zadáme počáteční porametry C a kombinaci zatěžovacích stavů, pro kterou provedeme nelineární výpočet sedání a parametrů C. Následující příklad dokumentuje výpočet sedání a parametrů C modulem Soilin. Na prvním obrázku je zobrazeno zadání geologických sond a výpočet povrchu terénu. Strana 6 / 16
Na obrázku vidíme spočtené hodnoty C pro základovou desku.. Strana 7 / 16
Zatížení prutů a ploch tlakem zeminy a podzemní vody ESA PT 5.1 je rozšířena o nástroj pro automatický výpočet zemního tlaku a tlaku podzemní vody na prutové a plošné prvky. Definujeme geologický profil pomocí geologických sond a poté zadáme na které prvky má zatížení zeminou či podzemní vodou působit. Skutečné zatížení je programem počítáno zcela automaticky pro jednotlivé hloubky pod úrovní terénu. Výslednou skutečnou hodnotu zatížení, které působí na konstrukci při výpočtu, můžeme zkontrolovat pomocí funkce pro zobrazení výpočtových dat. Pro demonstrování způsobu použití automatického výpočtu zemního tlaku a tlaku podzemní vody použijeme příklad z předešlého odstavce. Na obrázku vidíme hodnoty zatížení zemním tlakem. Na dalším obrázku vidíme hodnoty zatížení vodním tlakem. Všimněme si, že horní části stěn nejsou na základě zadané hladiny podzemní vody skutečně zatíženy. Strana 8 / 16
Zatížení plošných prvků větrem Automatický výpočet zatížení plošných prvků větrem je jednoduchý nástroj pro stanovení intenzity zatížení větrem po výšce budovy na základě zadaných normových parametrů. Zvolíme zatěžovací křivku danou národní normou nebo zadanou uživatelem a program automaticky stanoví intenzitu zatížení po výšce budovy. Na následujících obrázcích vidíme zadání zatížení větrem fasády obytného domu. Zatížení je zadáno normovou větrnou křivkou a koeficientem působení. Na prvním obrázku je zobrazeno vlastní zadání zatížení a na druhém vidíme skutečné plošné zatížení, jaké působí na konstrukci a které bylo programem spočteno automaticky. Fáze výstavby a provozu Fáze výstavby jsou nadstavbou standardního zadání konstrukcí a popisují obecný průběh časového průběhu výstavby. Fáze výstavby definují časový průběh změny výpočetního modelu, změny průřezu nebo zatížení. Výpočet fází je úzce spjat se zatěžovacími stavy. Každé fázi výstavby je automaticky přiřazeno její pořadové číslo, jméno a globální čas (pro časovou analýzu konstrukce). Dále je nutné vybrat příslušný stálý zatěžovací stav, případně zatěžovací stav pro předpětí a nahodilá zatížení. Jednotlivé fáze umožňují: přidat či odebrat pruty do/z modelu, přidat či odebrat podpory do/z modelu, změnit tvar průřezu (přidat či odebrat jeho část), vzhledem k vazbě na zatěžovací stavy je tedy samozřejmá také změna zatížení v jednotlivých fázích. Strana 9 / 16
Využití fází výstavby si ukážeme na jednoduchém příkladu modelování výstavby mostu. Na prvním obrázku vidíme přidání polí a dočasných podpor. Druhý obrázek ukazuje přidání dalších dvou polí mostu a třetí obrázek vyjadřuje fázi odebrání dočasné podpory v pravém poli mostu (dočasná podpora z levého pole již byla odejmuta). Strana 10 / 16
Beton Export obrázků z posudků prutů do dokumentu Posudek betonového prutu slouží k detailnímu posouzení vybraného betonového prutu. Získané posudky a obrázky je nyní možné tisknout přímo na tiskárnu, ukládat do PDF či RTF souborů nebo do interního dokumentu programu ESA. Tento dokument je regenerovatelný. To znamená, že například po změně zatížení nebo vyztužení posuzovaného prutu získáme po stisku jednoho tlačítka aktualizované výsledky a obrázky posudků. Strana 11 / 16
Přiklad výstupu detailního posouzení prutu: Export výztuže prutů do Allplanu Modul dimenzování betonových prutů byl rozšířen o export zadané výztuže prutů do programu Allplan. Jsou exportovány jak podélné výztužné vložky tak i třmínky. Spolu s výztuží jsou exportovány i povrchové hrany průřezů, které tvoří v programu Allplan bednění. Přenos dat je v současné době pouze jednosměrný a to z programu ESA PT do Allplanu. Strana 12 / 16
Na následujících obrázcích můžeme vidět výztuž zadanou v programu SCIA ESA PT a poté načtenou do programu Allplan. Export nutných ploch výztuže plošných prvků do Allplanu Modul dimenzování betonových ploch byl rozšířen o export minimálních nutných ploch výztuže pro horní i dolní povrch ve dvou směrech. Spolu s izoliniemi minimálních ploch jsou exportovány i povrchové hrany ploch, které tvoří v programu Allplan bednění. Přenos dat je v současné době pouze jednosměrný a to z programu ESA PT do Allplanu. Příklad exportu nutných ploch výztuže: Nové normy SCIA ESA.PT verze 5.1 implementuje nové národní normy pro betonové prutové a plošné prvky. Jedná se o normy: DIN, ÖNORM, BS. Strana 13 / 16
Ocel Automatická optimalizace konstrukce Jednou z novinek verze 5.1, která zvyšuje produktivitu uživatele, je hromadná optimalizace ocelových konstrukcí. Způsob použití je velmi jednoduchý: vybereme jeden z typů optimalizace: o standardní posudek ocelových prutů, o posudek ocelových prutů na požární únosnost, o posudek dřevěných prutů, o posudek šroubovaného přípoje, zadáme položky, které požadujeme optimalizovat (např. zadané typy průřezů), nastavíme parametry optimalizace jednotlivým položkám: o maximální požadovaný jednotkový posudek, o hodnotu, podle které budeme optimalizovat (váha, plocha či Iy, u svařovaných průřezů můžeme vybrat rozměr budeme optimalizovat) spustíme výpočet a optimalizaci, po optimalizaci obdržíme výpis optimalizovaných položek s jejich aktuálním využitím. Strana 14 / 16
Vzhledem k tomu, že můžeme zadat více sad parametrů pro optimalizaci konstrukce, tak snadno porovnáme například ocelovou konstrukci optimalizovanou na požární odolnost s konstrukcí optimalizovanou pro standardní posudek OK. Optimalizace vybraných ocelových prvků Automatická optimalizace ocelových prutů řízená uživatelem dovoluje optimalizovat jednotlivé typy průřezů a ne pouze vybrané pruty. Jsou vždy optimalizovány všechny pruty, na kterých je použit stejný typ průřezu. V praxi toto řešení přinášelo v některých případech problémy. Požadujeme-li změnit pouze některé z prutů se stejným průřezem, potom musíme zrušit výpočet, založit nový typ průřezu, spočíst konstrukci a nakonec provést optimalizaci. Aby byla ruční optimalizace zjednodušena, byly vytvořeny dvě nové funkce, které ji vhodně doplňují: sjednotit průřezy: vybraným prutům je přiřazen jeden typ průřezu. Výhodou použití této funkce je, že přiřazením nového průřezu nezrušíme spočtené výsledky a můžeme okamžitě použít automatickou optimalizaci bez nutnosti opakování výpočtu, rozdělit průřezy: tato funkce je opakem té předešlé a umožňuje nám bez nutnosti přepočtu konstrukce rozdělit skupinu prutů používající jeden průřez na dvě skupiny. Pro úplnost dodejme, že po jakékoliv optimalizaci při které měníme průřezy bez zrušení výpočtu, je po jejím ukončení nutné provést přepočet konstrukce. Díky změnám v tuhosti konstrukce dojde k přerozdělení průběhů vnitřních sil a samozřejmě také ke změnám deformací. Strana 15 / 16
Implementace formátu PSS CAD Program SCIA ESA PT umožňuje přenos dat s některými dalšími výpočtovými a CAD programy pomocí několika různých přenosových formátů. Ve verzi 5.1 jsou použity formáty PSS (StepSteel), ProSteel, CEA Plant 4D a DStV. Z/do SCIA ESA PT můžeme pomocí PSS formátu (StepSteel) exportovat/importovat: výpočtový model, CAD model (nově od verze 5.1). Rozšíření přenosu tvaru konstrukce do programu ProSteel o ocelové přípoje S programem ProSteel je SCIA ESA PT propojena speciálním datovým souborem, který byl vyvinut firmou SCIA ve spolupráci s výrobcem programu ProSteel. Tento způsob výměny tvaru konstrukce pracuje oboustranně, umožňuje opakovaný přenos konstrukce mezi oběma programy, aktualizaci změn a podobně. Nová verze tohoto výměnného formátu dovoluje také přenos zadaných ocelových přípojů. Strana 16 / 16