FASZERKEZETEK
A mérnöki faszerkezetekhez kapcsolódó modulok rendkívül széles tervezési területet ölelnek fel. Segítségükkel méretezhetünk egyszerű és bonyolult térbeli rúdszerkezeteket, azok keresztmetszeteit egyedi szempontrendszerek szerint optimalizálhatjuk, a tűzméretező modullal gondoskodhatunk a szerkezet tűzhatás alatti megbízhatóságáról is. Manapság egyre nagyobb teret kapnak a rétegelt ragasztott fapanel szerkezetek CLT (XLAM) az előnyös épületfizikai, szilárdsági tulajdonságaik és a szinte korlátlan alkalmazási lehetőségeik miatt. Az egyedi fejlesztésű XLAM modul ehhez biztosít megfelelő elméleti és számítási hátteret a tervezőmérnökök számára.
A fa rúdszerkezet méretező modullal egyszerű síkbeli és bonyolult térbeli modellek elemszintű vizsgálatára van lehetőségünk. A teherbírási és használhatósági vizsgálathoz szükséges paramétereket ún. méretezési elemekhez lehet hozzárendelni, mellyel figyelembe vehető a szerkezeti kialakítás is. Az elemszintű méretezési eljárás tartalmazza az egyes igénybevételek kölcsönhatásának szilárdsági és stabilitási vizsgálatát, de többféle lehajlás kritériumot figyelembe vevő lehajlásvizsgálatot is elvégezhetünk. A vizsgálatok kiértékelését a kihasználtság- és számított paraméterek eredménykomponensek, illetve a részletes számítási dokumentáció segíti.
Dokumentáció minta (fa szerkezeti elem ellenőrzése) >>
Követelmények / ajánlások
- nincs követelmény
- a TD1 faméretező alapmodul kiegészítőjeként a TD8 (Tűzállóság ellenőrzése fa rúdszerkezetekhez) és a TD9 (Fa rúdkeresztmetszetek optimalizálása) modulok javasoltak
SZABVÁNYOK
Eurocode 5
EN 1995-1-1
Svájci szabvány
SIA 265
Olasz szabvány
NTC
JELLEMZŐK
- változó keresztmetszetű és íves tartók vizsgálata
- méretezési elemek komplex vizsgálata (kölcsönhatás vizsgálatok) és értékelése
- az elemeken lévő gyengítéseket (pl. lyukasztás), illetve a lokális hatásokat (erő bevezetése, támaszok környezete, kapcsolatok) nem vizsgálja a modul
SZELVÉNYEK
- téglalap (tömör fa, rétegelt ragasztott – Glulam, LVL, egyéb)
- tömör fa kör keresztmetszetek vizsgálata
RÉSZLETEK
KOMPLEX FAANYAG ADATBÁZIS
A program anyagkönyvtárában számos, előre definiált anyag (fűrészelt áru, Glulam vagy LVL termék) megtalálható, de az adatbázis tetszőlegesen bővíthető új vagy egyedi termékekkel. A méretezéshez szükséges felhasználási osztály mellett az egyes teheresetek létrehozásánál a teher időtartam osztály is megadható.
SPECIÁLIS ALKALMAZÁSI LEHETŐSÉGEK
A modul változó keresztmetszetű (ld. az alkalmazási kritériumoknál megjelölt keresztmetszet típusokat) és íves tartó vizsgálatára is alkalmas.
MÉRETEZÉSI ELEMEK
A tervezési paramétereket ún. méretezési elemekhez rendelhetjük hozzá, melyeknél figyelembe vehető a kapcsolódó szerkezetek statikai modellre gyakorolt hatása is.
EREDMÉNYEK KIÉRTÉKELÉSE
Az eredmények kiértékelését többféle eszközzel támogatja a modul. Az egyes vizsgálatok eredményét és a számított paramétereket a modellben megjeleníthetjük diagram ábrázolással, de a méretezési elemek részletes eredményei külön ablakban is megtekinthetők. Az összesített kihasználtságon túl az egyes vizsgálatok részkihasználtság eredményei is lekérdezhetők, melyek támpontot adnak a tartó kritikus terhelésére, a maximális kihasználtságot adó igénybevétel kombinációra.
A teljes vizsgálatról részletes számítási dokumentáció is kérhető, mely a változtatásokat követve automatikusan frissül.
LEHAJLÁS VIZSGÁLAT
A lehajlásvizsgálat két főirányban (lokális y, z tengely) végezhető el. A lehajlás viszonyítási pontja lehet relatív (végpontokhoz viszonyítva), de a tényleges elmozdulás is figyelembe vehető. Szükség szerint túlemelés is megadható lineáris vagy másodfokú görbe lehajlási alakot feltételezve.
A modul segítségével a faszerkezetek tűzhatásra való elem szintű méretezését végezhetjük el. Egyszerűsége okán az elemszintű vizsgálat a legelterjedtebb igazolási forma a mérnökök körében, ugyanis a szerkezet egy részének összetett vizsgálata, illetve a teljes szerkezet vizsgálata rendszerint nemlineáris numerikus modellt és nemlineáris statikai analízist igényel.
Faszerkezetek tűzhatásra való méretezése a normál hőmérsékleten elvégzett „hagyományos” méretezésre (TD1 modul) épül, azok részletes vizsgálatát kiegészítve. A méretezés ISO vagy paraméteres tűzgörbe alapján végezhető el megadott a tűzállósági követelmény figyelembevételével. A keresztmetszetek ellenőrzése során a modul a csökkentett keresztmetszet módszerét alkalmazza.
Követelmények / ajánlások
- a modul használatához szükséges a TD1 Fa rúdszerkezet méretező modul
- a TD9 Fa rúdkeresztmetszetek optimalizálása modul tűzesetet tartalmazó kombinációra is alkalmazható
SZABVÁNYOK
Eurocode 1
EN 1991-1-2
Eurocode 5
EN 1995-1-1
EN 1995-1-2
Svájci szabvány
SIA 261
SIA 265
Olasz szabvány
NTC
JELLEMZŐK
- egyedi tűzteher eset, melynél a jellemző tűzméretezési paraméterek megadhatók
- ISO típusú vagy paraméteres tűzgörbe
- az elemek kitettsége (tűzzel érintkező felületek) megadható
- automatikus beégési mélység számítás
- elemszintű ellenőrzés
- egyedi stabilitási paraméterek tűzhatás alatt
- részletes szilárdsági és stabilitási kölcsönhatás vizsgálat és kihasználtság számítás
- a tervezési számítás (TD1 modul) a tűzhatással szembeni méretezés eredményével egészül ki
RÉSZLETEK
ELEMSZINTŰ MÉRETEZÉS
A modul az elemszintű méretezési módszert alkalmazza az egyszerűsége okán, mivel a szerkezet egy részének vizsgálata vagy a teljes szerkezet globális ellenőrzése rendszerint nemlineáris numerikus modellt és nemlineáris statikai analízist igényelne. Az egy szerkezeti elem vizsgálata esetén a szabvány számos engedményt tesz, melyek lényegesen egyszerűsítik a modellezést:
- a belső erők hasonlóan számíthatók, mint normál hőmérséklet esetén, lineáris statikai analízis segítségével;
- a peremfeltételeket a tűzhatás teljes időtartama alatt változatlannak lehet tekinteni.
TŰZ TEHERESET
A vizsgálathoz külön tehereset definiálható, melynél megadható a tűzgörbe típusa, a tűzállósági követelmény. Ezeken felül számos paraméter is beállítható, mint az elemek kitettsége, tűzvédelmi burkolat alkalmazása esetén a szigetelési tényező, a kezdeti beégési idő és a védelem tönkremeneteli ideje is. A szabvány számos esetre megadja a névleges beégési sebesség értékét, amelyet a program az anyagnál beállított paraméterek alapján automatikusan vesz fel, de a felhasználó is megadhatja.
EGYEDI TERVEZÉSI PARAMÉTEREK
A TD1 modul tervezési paraméterei a tűzállóság ellenőrzéséhez szükséges paraméterekkel bővül, a stabilitás vizsgálathoz akár egyedi megtámasztási viszonyokat is figyelembe lehet venni.
CSÖKKENTETT KERESZTMETSZETEK MÓDSZERE
A méretezés során a program a csökkentett keresztmetszet módszerét alkalmazza. Első lépésként a teher definiálása során számított névleges beégési mélységből egy ún. hatékony beégési mélységet számít, majd a hatékony beégési mélységgel csökkenti a keresztmetszetet (hatékony keresztmetszet) minden tűznek kitett oldalon (a beállított kitettségnek megfelelően).
DOKUMENTÁCIÓ
A tervezés eredményéről részletes számítási dokumentáció kérhető, mely a dokumentációba is beilleszthető. Az eredménytáblázatok között egy különálló, tűzhatással szembeni méretezést összesítő táblázat is megtalálható.
Faszerkezetek szelvényoptimalizálásával a fatervező modulban korábban definiált és méretezett szerkezeti elemek gazdaságosabbá tehetők. Többféle szempont- és feltételrendszer kiválasztásával szabályozhatjuk az optimumkeresést. Célként választhatunk súly és méret szerinti keresést, de akár a szelvények és a vizsgálatok típusa, illetve a maximálisan megengedhető kihasználtság is az optimalizálási feltételek között szerepelhet. A kereső algoritmus alapja a PSO elnevezésű sztochasztikus kereső módszer. A modulban implementált algoritmus viszonylag rövid lefutási időt és a keresési tér alapos bejárását biztosítja. Emellett képes kihasználni a processzor összes magját, párhuzamos futtatásra is alkalmas.
Követelmények / ajánlások
- a TD9 modulban található optimáló eljárás az TD1 és TD8 modulok vizsgálataira épül, így használatához minimum TD1, de tűzhatás figyelembevétele esetén TD8 modul is szükséges
- az optimalizáló modul a TD1 és TD8 modulok hatékony kiegészítője
SZABVÁNYOK
Eurocode 5
EN 1995-1-1
Svájci szabvány
SIA 265
Olasz szabvány
NTC
JELLEMZŐK
- legkisebb súly, magasság, szélesség és maximálisan megengedhető kihasználtság szerinti optimalizálás
- az optimalizáláshoz a vizsgálatok típusa rugalmasan megválasztható
- az optimalizálás alapját adó szelvénytár szabadon összeállítható, a felhasználó által preferált vagy rendelkezésre álló szelvények alapján, de a szelvények geometriai paraméterekkel is megadhatók
- az optimalizálás motorja egy sztochasztikus kereső módszer, az ún. Particle Swarm Optimization (PSO)
- az optimalizáció paraméterei beállíthatók
- a kereső algoritmus gyors, ki tudja használni a processzor összes magját
SZELVÉNYEK
- téglalap
- lekerekített sarkú téglalap
- körszelvény
! változó keresztmetszetű elemek nem optimalizálhatók
RÉSZLETEK
OPTIMALIZÁLÁSI PARAMÉTEREK
Első lépéseként a fa méretezési elemek optimalizálási csoportokba sorolandók, melyeken többféle szempontrendszer alapján végezhető el az optimalizáció. Az optimalizáció célja lehet a legkisebb súly, magasság, szélesség és maximális kihasználtság elérése. Ezen felül megadható a tervezési vizsgálatok azon köre is, melyeket figyelembe kell venni. A keresés leszűkíthető diszkrét szelvénytári elemekre, de a lehetséges szelvényméretek köre paraméteresen is definiálható.
PSO SZTOCHASZTIKUS KERESŐ MÓDSZER
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 idő előrehaladtával, 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.
PÁRHUZAMOS ALGORITMUS
A kereső algoritmus képes kihasználni a processzor összes magját. Ilyenkor az egyes szálak egymással párhuzamosan végeznek keresést ugyanazon a keresési téren, s minden iterációs ciklus után információt cserélnek. Ezzel a módszerrel a keresési tér alapos bejárása, valamint a lehető leggyorsabb konvergencia is biztosított.
A párhuzamos algoritmus különösen hatékony lehet akkor, ha nagyobb szerkezeten végezzük az optimalizálást, a modell jelentős számú teheresetet tartalmaz, vagy a beállított paramétertér széles kombinációs halmazt ölel fel.
A számítás közben a keresés állapotáról, az elvégzett iterációk számáról a lefutási görbe nyújt tájékoztatást.
OPTIMALIZÁLÁS EREDMÉNYE
Összefoglaló táblázat nyújt részletes információt az optimalizálás eredményéről, a keresési feltételek alapján megtalált keresztmetszetről. A táblázat információi alapján a felhasználó szabadon dönthet az egyes szelvények cseréjéről, vagy a javaslatok elvetéséről. A módosított szelvényeket a program automatikusan átvezeti a modellben is, az optimalizáció után a szükséges ellenőrző statikai számítások rögtön elvégezhetők (a szelvények módosítása az igénybevételek változását vonhatja maga után, melyre a szelvények ellenőrizendők).
Az XLM modul a rétegelt ragasztott fa panel CLT (XLAM) szerkezetek (fal, födém, egyéb felületszerkezetek) tervezéséhez és méretezéséhez nyújt segítséget. Az alkalmazott komplex számítási eljárás egyedülálló a méretező szoftverek piacán. Alapját a szakirodalmi forrásokban fellelhető eredmények biztosítják, melyek jól kiegészítik az Eurocode 5 szabvány CLT panelek méretezésére vonatkozó hiányosságait. A modul számító algoritmusa a kompozit héjszerkezetek tiszta mechanikájára épül, ennek köszönhetően a módszer tetszőleges kialakítású héjszerkezet vizsgálatát is lehetővé teszi.
Az egyedi merevségi mátrixú CLT tartományok eredményeinek kiértékelésére számos lehetőséget kínál a program, az egyes rétegek feszültségkomponenseinek és kihasználtság eredmények révén ideális megoldást nyújt az optimális tervezéshez.
A modult egy részletes CLT (XLAM) anyag adatbázis egészíti ki, mely az iparban gyakran előforduló rétegelt ragasztott termékek adatait összesíti.
További információ: CLT/XLAM tervezési segédlet >>
Követelmények / ajánlások
- nincs követelmény
SZABVÁNYOK
A modul az EN 1995-1-1 alapelveire építkezik, de annak hiányosságait nemzetközi szakirodalom ajánlásaival kiegészítve egy hiánypótló méretezési eljárást biztosít a felhasználóknak.
JELLEMZŐK
- héjelmélet alapú számítási módszer, mely alkalmas tetszőleges alakú tartományok modellezésére
- merevség számításánál a nyírási korrekciós tényező pontos számítása
- feszültségkomponensek megjelenítése a keresztmetszet összes rétegében
- összesített és kölcsönhatás vizsgálat alapján meghatározott kihasználtság eredmények
- egyedi CLT (XLAM) adatbázis
- a modulhoz részletes leírás tartozik, mely összefoglalja az elméleti alapokat és az alkalmazott számítási eljárást
RÉSZLETEK
EGYEDI FEJLESZTÉS
A modul egyedi fejlesztésű, elméleti és számítási alapját a fellelhető szakirodalmi források adják, mivel az Eurocode 5 szabvány nem biztosít átfogó méretezési eljárást az ilyen típusú panelek számításához. A felhasználók támogatására egy részletes leírás is elérhető, mely röviden összefoglalja a CLT (XLAM) kompozit szerkezetekhez szükséges alapvető mechanikai ismereteket, az alkalmazott számítási eljárást, és a verifikációs példákat.
HÉJELMÉLET ALAPÚ MÓDSZER
A programban szereplő héjelmélet alapú számítási módszer általánosan, a kompozitok elméleti tiszta mechanikájára épül fel. Emiatt alkalmas tetszőleges alakú és megtámasztású tartományok modellezésére is, nincs korlátozás a statikai modell és panelek geometriájának tekintetében.
CLT (XLAM) ANYAG ADATBÁZIS
Az CLT termékek tervezéséhez nélkülözhetetlen segítséget nyújt a modulhoz tartozó anyag adatbázis, mely tartalmazza a gyakran előforduló termékek típusait (vastagság, rétegfelépítés, szálirány) és jellemző szilárdsági paramétereit is. Ez komoly segítséget nyújthat már az előtervezés során is, az összes gyártói paraméter és anyagjellemzők nehezen beszerezhetők.
FESZÜLTSÉGKOMPONENSEK
Részletes információt kaphatunk a panelekben, ill. egyes rétegeiben ébredő maximális feszültségekről. A felületelemek csomópontjaiban az egyes feszültségkomponensek vastagság mentén történő eloszlása megtekinthető.
A feszültségkomponensek külön-külön kerülnek meghatározásra hajlításból, normálerőből, csavarásból, illetve nyírásból.
SOKRÉTŰ KIHASZNÁLTSÁG KOMPONENSEK
Számos kihasználtság komponens áll a felhasználó rendelkezésére. Az eredményeket értékelhetjük a maximális kihasználtság alapján, de akár a kölcsönhatás vizsgálatok részeredményeinek segítségével is. Ezek tájékoztatást adhatnak a szerkezet kritikus terheléséről és a várható tönkremeneteli módról is.
FEJLESZTÉSI IRÁNYOK
Az CLT paneles építés térhódítása és a dinamikusan fejlődő gyártási lehetőségek komoly kihívást jelentenek a tervezőmérnökök számára, azok gazdaságos tervezése már nem oldható meg komoly végeselemes szoftver háttér nélkül. Az AxisVM XLAM modulja ehhez szilárd alapot biztosít, az erős mechanikai háttér további fejlesztési lehetőséget rejt magában. A fejlesztési célok között szerepel a tetszőleges szálirányú és anyagtulajdonságú rétegekből felépülő panelek méretezése és a szerkezetek optimalizálásához szükséges algoritmus kidolgozása.