ACÉLSZERKEZETEK
Ipari szerkezetek, távközlési létesítmények, hidak és nagyméretű térlefedések esetében gyakran találkozhatunk acél szerkezetek alkalmazásával. Az AXISVM szoftver lehetőséget kínál acél rúdszerkezetek szilárdsági és stabilitási méretezésére normál hőmérsékleten és tűzhatás alatt, hegesztett és csavarozott kapcsolatok ellenőrzésére, illetve gazdaságosabb kialakítás elérése céljából elvégezhetjük a szerkezet optimálását is. Kihajlás vizsgálat segítségével meghatározhatók síkbeli- és térbeli rúdszerkezetek, lemez- és héjszerkezetek kihajlási alakjai és a hozzájuk tartozó kritikus teherszorzók.
Részletes dokumentáció minta gyalogos hídhoz (nyomott öv kihajlása) >>
Az SD1 modul segítségével acél rúdszerkezetek széleskörű szilárdsági és stabilitási tervezése vagy ellenőrzése egyszerűen és gyorsan végezhető el. A méretezés során megadhatók a szelvény keresztmetszeti osztálya mellett a kihajlási-, kifordulási- és gerinchorpadási tönkremenetel ellenőrzéséhez szükséges stabilitási paraméterek, ezen túlmenően azonban lehetőség van a kihajlási kritikus erő, kifordulási kritikus nyomaték vagy a szelvény osztályának program általi automatikus meghatározására is. Megengedett lehajlás vagy függőleges elemeknél vízszintes eltolódás megadása esetén elvégzi az elem ellenőrzését használhatósági határállapotban. A számításokról részletes tervezési dokumentáció állítható elő.
Dokumentáció minta (acél szerkezeti elem ellenőrzése) >>
Követelmények / ajánlások
- nincs követelmény
SZABVÁNYOK
Eurocode 3
EN 1993-1-1
Svájci szabvány
SIA 263
Olasz szabvány
NTC
JELLEMZŐK
- keresztmetszeti osztály automatikus meghatározása az igénybevételek függvényében
- 4. keresztmetszeti osztályú elemek méretezése
- kritikus erő és kritikus nyomaték automatikus számítása
- részletes tervezési dokumentáció
SZELVÉNYEK
- hengerelt I szelvények
- hegesztett I szelvények
- téglalap alakú zártszelvények
- csőszelvények
- egyszeresen szimmetrikus I szelvények
- T szelvények
- tömör téglalap és kör szelvények
! tetszőleges szelvények korlátozottan méretezhetők
RÉSZLETEK
MÉRETEZÉSI ELEM
A program a méretezés végrehajtása előtt a modell végeselemei alapján méretezési elemeket hoz létre. A tervezési paraméterek között megadot kihajlási és kifordulási jellemzők ennek a méretezési elemnek a hosszára vonatkoznak. Egy méretezési elemhez csak azonos anyaggal és azonos lokális koordináta rendszerrel rendelkező végeselemek tartozhatnak, illetve az elemeknek egy egyenesre kell esniük.
KRITIKUS ERŐ
A kihajlási kritikus erőt és kihajlási hosszat a modellben rendelkezésre álló geometriai adatok és igénybevételek alapján, a kapcsolódó elemek megtámasztó hatásának figyelembevételével képes automatikusan számítani a modulba beépített algoritmus, amely az Európai Acélszövetség által javasolt eljárás (ECCS TC8: Rules for Member Stability in EN 1993-1-1: Background documentation and design guidelines) egy továbbfejlesztett változata.
KRITIKUS NYOMATÉK
Az öblösödés figyelembevételének céljából a program a kifordulási kritikus nyomatékot egy almodellen számítja, amely öblösödési szabadságfokkal is rendelkező rúdelemekből épül fel. A eljárás a rúdelem teljes merevségét egy lineáris és egy nemlineáris geometriai részből állítja össze, majd a terheket külpontossággal számításba véve egy sajátértékfeladatra vezeti vissza a problémát. Az almodell megtámasztásait a modul először automatikusan megkeresi, a megtámasztások a felhasználó által szabadon módosíthatók és kibővíthetők. Változó keresztmetszetű elemek kifordulása is jól közelíthető, ebben az esetben a program az almodellben kellő végeselemszámot definiál.
A tűzállósági méretezés során a program figyelembe veszi az acél anyag szilárdsági és merevségi jellemzőinek csökkenését magas hőmérsékleten, melynek következtében a szerkezet még érzékenyebbé válik a stabilitásvesztéssel együtt járó tönkremenetelekre. A méretezés eredménye a kihasználtságok mellett az ún. kritikus hőmérséklet, amely az alapja gazdaságos tűzvédő festékbevonat megválasztásának. A tűzhatást tűz teheresetben definiálhatjuk a rúdelemekre szabványos vagy felhasználó által megadott tetszőleges tűzgörbe (PL. tűzszimuláció eredményeként kapott hőmérsékleti görbe) alapján. Az acélhőmérsékletet a program automatikusan számítja zárt képlet vagy 2D hővezetési feladat megoldásával, a számítás során tűzvédelmi burkolat figyelembe vehető.
Dokumentáció minta (acél szerkezeti elem méretezése tűzhatásra) >>
Követelmények / ajánlások
- acélszerkezetek tűzhatásra való méretezése a hagyományos acélméretezésre épül, ezért az SD8 modul használatához az SD1 modul is szükséges
SZABVÁNYOK
Eurocode 1
EN 1991-1-2
Eurocode 3
EN 1993-1-1
EN 1993-1-2
Svájci szabvány
SIA 261
SIA 263
Olasz szabvány
NTC
JELLEMZŐK
- acélhőmérséklet automatikus számítása szabványos vagy tetszőleges tűzgörbe alapján
- 4. keresztmetszeti osztályú elemek méretezése
- külön stabilitási paraméterek tűzhatásra
- kritikus hőmérséklet meghatározása
- részletes tervezési dokumentáció
RÉSZLETEK
KRITIKUS HŐMÉRSÉKLET
Az SD8 modul alapvetően adott igénybevételekkel terhelt és adott hőmérsékletű rúdelem megfelelőségét vizsgálja. A gyakorlatban azonban számos esetben szükség van az ún. kritikus hőmérsékletre is, mely azt az acélhőmérsékletet jelenti, amelynél az elem tűzhatás alatt elveszti a teherbíró képességét. Többek között a hőre habosodó tűzvédelmi festékek szükséges vastagságát is az elem kritikus hőmérséklete alapján választják meg. A modulba beépítésre került a kritikus hőmérséklet meghatározása is, és az egyes tönkremeneteli módokhoz tartozó kritikus hőmérsékletek minimumaként számítja a program.
Acélszerkezetek keresztmetszet optimalizálásával az acéltervező modulok segítségével definiált és méretezett szerkezeti elemek az eredetitől eltérő szelvényméretek alkalmazásával gazdaságosabbá tehetők. Az optimalizálás eredményeképpen jobban kihasznált, kisebb súlyú és gazdaságosabb szerkezeti megoldást találhatunk. Az optimalizálás tűzhatást tartalmazó teherkombinációra is elvégezhető.
Többféle szempont- és feltételrendszer kiválasztásával szabályozhatjuk az optimumkeresést. Célként választhatunk súly és méret szerinti keresést, de akár a szelvények és vizsgálatok típusa, illetve a maximálisan megengedhető kihasználtság is a szűrési feltételek között szerepelhet. A kereső algoritmus alapja a PSO elnevező sztochasztikus kereső módszer
Követelmények / ajánlások
- az SD9 modulban található optimáló eljárás az SD1 és SD8 modulok vizsgálataira épül, így használatához minimum SD1, de tűzhatás figyelembevétele esetén SD8 modul is szükséges
SZABVÁNYOK
Az SD9 modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- legkisebb súly, magasság, szélesség és maximálisan megengedhető kihasználtság szerinti optimalizálás
- az optimalizálás motorja egy sztochasztikus kereső módszer, az ún. Particle Swarm Optimization (PSO)
- az optimalizálás alapját adó szelvénytár szabadon összeállítható, a felhasználó által preferált vagy rendelkezésre álló szelvények alapján, de a szelvények a geometriai paraméterek alapján is megadhatók
SZELVÉNYEK
- I szelvények
- egyszeresen szimmetrikus I szelvények
- téglalap alakú zártszelvények
- csőszelvények
- T szelvények
- C szelvények
- nyitott/zárt 2U szelvények
! változó keresztmetszetű elemek nem optimalizálhatók
RÉSZLETEK
KERESŐ ALGORITMUS
Az algoritmus alapja egy sztochasztikus kereső módszer, az úgynevezett Particle Swarm Optimization (PSO) egyik fajtája. Ez egy evolúciós algoritmus, melyet az 1990-es években fejlesztettek ki. A PSO eljárás egy előre meghatározott N iterációig fut, s közben a véletlenszerűségnek köszönhetően túllép a lokális optimumokon. A programban implementált vállfaja ezt az N számot a feladat jellegéhez, méretéhez adaptálja, egyensúlyozva a rövid futási idő és a keresési tér alapos bejárása között. Ezen túlmenően, ha az algoritmus úgy tapasztalja, hogy a lehetséges megoldások nem, vagy csak igen kis mértékben változnak az iterációk során, arra következtet, hogy globális optimumba, vagy annak közelébe érkezett. Ekkor a futási időt lerövidítve megszakítja a számítást, s az addig elért legjobb eredménnyel tér vissza.
Az SC1 modul acélszerkezeti kapcsolatok széleskörű ellenőrzésére szolgál összesen tizenegy féle különböző kapcsolat típus esetében. A kapcsolatok ellenőrzésekor a program az vonatkozó szabványok által meghatározott és támogatott ún. komponens módszert alkalmazza. Egyes kapcsolatok mind csavarozott, mind hegesztett kapcsolatként is vizsgálhatók. Az ellenőrizhetőséget segíti a kapcsolatról készített 3D ábra és a méretezett nézeti ábrákat is tartalmazó részletes tervezési számítás. A vizsgált elemeket és csomópontot a modellből kell kijelölni, a dialógusablakban a szerkezeti elemek keresztmetszeti és anyagi tulajdonságai automatikusan betöltődnek. A számításról részletes, könnyen áttekinthető, ábrákkal illusztrált dokumentáció készíthető. Dokumentáció minta (gerenda-oszlop homloklemezes kapcsolat) >>
További információ: SC1 applikáció kézikönyve >>
Követelmények / ajánlások
- nincs követelmény
SZABVÁNYOK
Eurocode 3
EN 1993-1-1
EN 1993-1-8
JELLEMZŐK
- széleskörű méretezési paraméterek
- 3D nézet
- csavarozott és hegesztett kapcsolatok méretezése
- részletes tervezési dokumentáció
KAPCSOLAT TÍPUSOK
- oszlop-gerenda félmerev kapcsolat
- oszlop-gerenda névlegesen csuklós kapcsolat
- főtartó-fióktartó gerenda félmerev kapcsolat
- főtartó-fióktartó gerenda névlegesen csuklós kapcsolat
- gerenda-gerenda homloklemezes kapcsolat
- gerenda-oszlop homloklemezes kapcsolat
- gerendaillesztés
- oszloptalp
- karimás csőkapcsolat
- csomólemezes bekötés
- rácsos tartó csomópont
- nyomatékbíró oszlop-gerenda kapcsolat
- nyomatékbíró homloklemezes gerenda-gerenda kapcsolat
RÉSZLETEK
ÖNÁLLÓ ACÉLKAPCSOLAT
A programon belül szerkezettől függetlenül lehetséges acélszerkezeti csomópont tervezése, mely a Kiegészítők menüben található Önálló acélkapcsolat menüpontra kattintva érhető el. Ennek használatakor nem kell csomópontot és elemeket kijelölnünk. Az igénybevételeket kézzel kell megadnunk, a csomópontba befutó elemeket tetszőlegesen kiválaszthatjuk a szelvénytárból vagy a modellben már használt szelvények közül.
RÉSZLETES TERVEZÉSI DOKUMENTÁCIÓ
A méretezés részleteiről egy kattintással előállítható részletes tervezési számítás, amely egy kattintással a modell dokumentációjához fűzhető. A tervezési számítás az alábbiakat tartalmazza: 1) nézet és metszet rajzok a csomópontról, kótázás; 2) a csomópontba befutó elemek geometriai és anyagtulajdonságai; 3) a csomópontra ható erők; 4) eredmények. A vizsgálatok eredményét zöld/piros színnel emeli ki a program attól függően, hogy a kihasználtság megfelelő vagy túl nagy és nem felel meg a kapcsolat.
A modul segítségével csomópontonként 7 szabadságfokkal rendelkező rúdelemek definiálására nyílik lehetőség, melyek a 7. szabadságfok segítségével képesek leírni a rúd öblösödését.
A nem körszimmetrikus szelvények csavarása esetén a keresztmetszet pontjai kilépnek a síkból, melyet öblösödésnek nevezünk. Amennyiben az öblösödés szabadon létrejöhet, szabad csavarásról beszélünk, ellenben, ha ezen mozgás gátolt, akkor gátolt csavarásról. Az öblösödést gátolhatja például a megtámasztás, koncentrált csavarónyomaték. A gátolt csavarás hatására a rúdelemben normálfeszültségek ébrednek.
Oszlopok, gerendák, vékonyfalú szelvények gátolt csavarásának hatása számottevően befolyásolhatja a feszültségek eloszlását, melyet a tervezőknek figyelembe kell venniük a szerkezet igazolásánál, a szerkezeti méret meghatározásánál. Kifordulásra érzékeny elemekből felépülő szerkezetek esetén is különösen fontos az öblösödési szabadságfok figyelembevétele.
Követelmények / ajánlások
- a modul az alapcsomagok (analízis lehetőségek) kiegészítője (Konfigurációk), mely az öblösödésre hajlamos rúdszerkezetek vizsgálatánál mindenképp javasolt
SZABVÁNYOK
A 7DOF modul szabványfüggetlen
JELLEMZŐK
- vékonyfalú acélszerkezetek esetén használandó elemtípus
- az úgynevezett öblösödési átvitel Basaglia et al. [1] munkája alapján vehető fel. Mivel az öblösödési szabadságfok a rúdszerkezethez rendelt szabadságfok, ezért egy csomóponthoz csatlakozó, különböző rúdelemek öblösödési szabadságfoka nem minden esetben azonos a rúdvégen. Az öblösödés átvitele a csomópont szerkezeti kialakításától függ, melyet a programban átviteli szorzótényezővel lehet megadni
- nemlineárisan rugalmas, vagy képlékeny anyagmodell esetén a szoftver figyelembe veszi a gátolt csavarás következtében kialakuló többletfeszültségeket
[1] C. Basaglia, D. Camotim, N Silvestre. Torsion warping transmission at thin-walled frame joints: Kinematics, modelling and structural response, Journal of Constructional Steel Research (69), 2012