A szabványok által előírt részletes vizsgálatok sokszor megkövetelik a számítógépes programok használatát. Számtalan kombinációt, teheresetet kell a tervezőknek figyelembe venniük a szerkezetek igazolásához, azok optimális kialakításához, melyet kézi módszerekkel már nem lehet követni. Ez különösen igaz a meteorológiai terhekre.
Az AXISVM moduljai ebben nyújtanak hathatós segítséget a tervezőknek, a szabványban előírt hó- és szélterhek automatikus generálásával (SWG modul), vagy a digitális szélcsatorna szimulációból nyert eredmények szélteherré konvertálásával (WIND modul), és azok komplex kezelésével.
A modul lehetőséget biztosít a szabványban előírt tipikus szerkezetek hó- és szélterhek felvételében. Az automatikusan generált meteorológiai tehereseteket a program a beállított szabvány előírásai figyelembevételével hozza létre. A modul a teherelosztó panelek használatát feltételezi, ugyanis a terheket a kijelölt teherelosztó panelekre helyezi el. A jelentős számú lehetséges teherkombinációk kezelésére az automatikus mértékadó kombináció eredmény lekérdezés hatékonyan használható.
Követelmények / ajánlások
- nincs követelmény
SZABVÁNYOK
Eurocode 1
EN 1991-1-3
EN 1991-1-4
Svájci szabvány
SIA 261
Olasz szabvány
NTC
JELLEMZŐK
- meteorológiai teheresetek automatikus generálása
- nemzeti szabványok előírásai alapján beállítható egyedi paraméterek
- a program a terheket az épületet/szerkezetet burkoló teherpanelekre helyezi el
- teher zónák felosztása a megadott szerkezet geometriai típusa alapján történik
- a felhalmozódás nélküli hóteher mellett a szél felhalmozó hatásából származó kedvezőtlen eseteket is kezeli a program
- a modul a szélterhet a szabvány által rögzített szerkezeti típusokra tudja generálni.
A komplex, bonyolult szerkezet teljes szélterhelése több szerkezeti egység terheléséből rakható össze
- a hó- és szélterheket a program statikus tehernek tekinti, azok dinamikai hatását nem tudja vizsgálni
RÉSZLETEK
TEHERESETEK AUTOMATIKUS GENERÁLÁSA
A program automatikusan definiálja a hó- és szél tehercsoportokhoz tartozó tehereseteket a kiválasztott szabvány és meteorológiai paraméterek alapján. A figyelembe veendő teheresetektől függően jelentős számú kombináció adódhat , melyek kezelését a mértékadó eredmény lekérdezés jelentősen megkönnyíti, a kritikus terhelési eset megkeresése sem okoz nehézséget.
TEHERPANELEK HASZNÁLATA
A modul használata az AxisVM teherelosztó teherpaneljének használatát feltételezi. Teherpanelekkel kell határolni az épület/szerkezet határoló síkjait, majd a program a szerkezetet alkotó teherpanelekre helyezi el az automatikusan generált hó- és szélterhet.
A teherpanel a szerkezet erőjátékban nem vesz részt, csak a ráhelyezett terhek szétosztását szolgálja.
HÓTEHER PARAMÉTEREK
A hóteher kétféle, síklapokból álló tető- vagy donga alakú tetőtípusra adható meg. A paramétereknél be lehet állítani a hóteher intenzitását és az azokat befolyásoló egyedi tényezőket. A beállítandó paraméterek a kiválasztott szabványtól függően eltérőek lehetnek.
HÓTEHER – SPECIÁLIS LEHETŐSÉGEK
A program lehetőséget ad a tetőn található attika vagy más akadály, magasabb épület oldalfala, illetve a szabad peremen túllógó hó hatásának figyelembevételére. A kiválasztott eset paramétereit a teherpanel élekhez lehet hozzárendelni, egy élhez több különböző paraméterrel rendelkező peremtípus is megadható.
A felhalmozódás nélküli hóteher mellett a szél felhalmozó hatásából származó kedvezőtlen eseteket is kezeli a program. Szélirányként a modell globális X,Y, valamint az ezekkel 45 fokos szöget bezáró irányokat vesz figyelembe a program.
SZÉLTEHER PARAMÉTEREK
A szélteher globális paramétereinél a szélteher számításához a szükséges alapadatok állíthatók be, melyek a kiválasztott szabványtól függően eltérőek lehetnek:
- torlónyomás számításához szükséges szélsebesség és tényezők
- beépítettségi kategória
- figyelembeveendő iránytényezők
SZÉLTEHER – SZÉLNEK KITETT SZERKEZET BESOROLÁSA
A modul a szélterhet az ún. szélnek kitett szerkezeti elemtípusokra generálja a szabvány útmutatásait követve. Minden egyes szélnek kitett szerkezeti elemhez egy jellemző szabványos modell típust kell hozzárendelni. Épületek esetén ez lehet lapostető, félnyeregtető, nyeregtető, kontyolt tető és dongatető, valamint szabadon álló tető, fal és tábla is definiálható.
A program akár több, egymástól független szerkezeti elemet is tud egyidejűleg kezelni. Ez lehetőséget ad arra, hogy egy összetettebb modell szerkezeti részeinek szélterhét eltérő szabványos modellekkel közelítse a felhasználó, majd ezeket kombinálva számítsuk ki a teljes szerkezet szélterhét.
A szélnek kitett szerkezeti elemekhez a kiválasztott szabvány szerinti általános és egyedi paramétereket lehet hozzárendelni.
SZÉLTEHER ADATOK
A generált szélteher összefoglaló adatai a Táblázatkezelőben a Szerkezetek szélterhei mappában tekinthetők meg. A Szélteher paraméterek a teheresetektől független globális adatokat tartalmazza. A Szél teheresetek paraméterei táblázatok foglalják össze a teheresetek adatait az adott szerkezeti elemre jellemző terhelési zónák alapján.
A szabványokban tárgyalt, tipikus szerkezetekre vonatkozó előírások sok esetben nem alkalmazhatók bonyolultabb térbeli szerkezetek vizsgálatához. Szélterhek esetén előfordulhat, hogy a nyomástényezőket áramlástani szimuláció és/vagy szélcsatorna kísérlet alapján szükséges felvenni. Az AXISVM programrendszer WIND modulja ilyen esetekben kínál támogatást a tervezőknek. A WIND modul a szélterhek meghatározását teszi lehetővé digitális szélcsatorna szimuláció segítségével. A szélcsatorna szimulációból kapott szélnyomás mezőt a szerkezetre redukálja a program, terhelési eseteket képezve minden megadott szélirányhoz.
Követelmények / ajánlások
- Szabvány által nem részletezett szerkezetek digitális szélcsatorna szimulációs vizsgálatainak elvégzéséhez használható.
SZABVÁNYOK
Eurocode 1
EN 1991-1-4
Svájci szabvány
SIA 261
JELLEMZŐK
- A szabvány által nem tárgyalt, szabálytalan geometriájú, vagy egyedi terhelésű szerkezetek esetén javasolt a használata.
- Csak állandósult (statikus) nyomásérték felvételére használható, dinamikus teher felvételére jelenleg nem.
- A szélprofilok megadása történhet nemzeti szabványok előírásai alapján, vagy egyedi adatsor felvételével.
- Szél teheresetek automatikus generálása szélcsatorna nyomásértékek alapján.
- A program a terheket az épületet/szerkezetet burkoló teherpanelekre vagy közvetlen a szerkezeti elemekre helyezi el.
- Elsődlegesen külső nyomási tényezők meghatározására javasolt, belső nyomási tényezők meghatározása nehézkes (pl.: lakóépületek, bonyolult belső terek).
- A szerkezet az áramlásban merevtestként viselkedik.
RÉSZLETEK
Digitális szélcsatorna vizsgálat
Az AXISVM a szélcsatorna szimuláció elvégzéséhez az OpenFOAM® (Open Field Operation And Manipulation) nyílt forráskódú C++ nyelvű eszköztárát használja.
Az OpenFOAM®-ról további információkért látogasson el a https://www.openfoam.com oldalra.
A modul automatikus beállítja a peremfeltételeket, megoldásvezérlést, numerikus paramétereket.
Teheresetek
Az egyes szélirányokhoz tartozó tehereseteket a CFD tehercsoportban tudja a felhasználó definiálni.
Egy CFD tehercsoportba a felhasználó tetszőleges számú szélrózsát definiálhat. Egy szélrózsához több szélirány, azaz tehereset tartozhat. Egy szélrózsán belül a szélprofil minden teheresethez megegyező. Egy tehercsoporton belül a teheresetek egymást kizáróak.
Teherpanelek használata
Teherpanelekkel kell határolni az épület/szerkezet azon határoló síkjait, amelyeket a modell nem tartalmaz, de a szél közvetlenül ezekre hat. Pl. tetőpanelek, üvegfalak, ablakok, stb. A program általában a szerkezetet alkotó teherpanelekre helyezi el a generált szélterhet. Ezzel szemben a program a szélterheket közvetlenül a szerkezeti elemekre generálja az épület/szerkezet azon részeinél, melyet teherpanel nem fed le. A teherpanel a szerkezet erőjátékban nem vesz részt, csak a ráhelyezett terhek szétosztását szolgálja.
TEREP
Z0 a terepszint a modell globális koordináta- rendszerében. A számítás során a modellt ezen magasság mentén egy vízszintes síkkal elmetszük, és csak a sík feletti részt helyezzük a szélcsatornába.
Amennyiben a szomszédos épületek/szerkezetek szélárnyékoló/szélterelő hatását is figyelembe akarjuk venni, akkor ezt nem teherviselő teherpanelek segítségével tudjuk megtenni.
Számítás
A vizsgálathoz megadjuk az áramlástani modelltér méreteit az épület H magasságának függvényében, melyre a szakirodalom ajánlásokat fogalmaz meg.
Beállíthatjuk, hogy mely szerkezeti elemeket, és azokat milyen részleteséggel vegyük figyelembe a szélcsatornában. Például beállítható, hogy a rúdelemek csak a keresztmetszetük befoglaló poligonjával, vagy a tényleges keresztmetszeti alakjukkal szerepeljenek a modelltérben.
A szélcsatorna vizsgálathoz beállíthatóak a hálózási paraméterek. A beállított paraméterek alapján a program cellákra bontja a modellteret, a szerkezet közelében fokozatosan sűrített hálóval. A megfelelő eredmény eléréséhez a szerkezet geometriai bonyolultságának függvényében kell a hálózási paramétereket beállítani.
A számítás során a modul a háló minőségének függvényében -amennyiben az szükséges- további, belső iterációkat végez el.
A számítás közben minden iterációs lépésben kimutatásra kerül az eredőerők aktuális értéke a szélcsatorna három irányában. Ezen kívül a reziduális(ok) aktuális értékét is ábrázolja a szoftver.
Eredmények
A szélcsatorna szimuláció után a programban megjeleníthetőek az áramlási vonalak, a szélsebesség, a nyomásértékek, valamint a generált szélterhek minden vizsgált szélirányhoz. Ezen eredmények színskálás diagramon, metszetben és animációban is ábrázolhatóak. A generált szél teheresetek, a többi teheresettel azonos módon, a statikai számításban futtathatók.
A felhasználó információt kaphat az eredmények helyességét illetően, illetve ellenőrizheti a háló finomságát az y+ paraméter segítségével.