METEOROLÓGIAI TERHEK KEZELÉSE

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.

SWG MODUL

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.

WIND MODUL

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 támogatott szerkezetek digitális szélcsatorna szimulációs vizsgálatainak elvégzéséhez használható

SZABVÁNYOK

Eurocode 1

EN 1991-1-4

Svájci szabvány

SIA 261

JELLEMZŐK

  • 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
  • szélprofilok alkalmazása nemzeti szabványok előírásai alapján, valamint egyedileg megadható szélprofilok használata
  • szél teheresetek automatikus generálása szélcsatorna nyomásértékek alapján
  • a program a terheket az épületet/szerkezetet burkoló teherpanelekre vagy közvetlen a szerkezetre helyezi el
  • a szélterheket a program statikus tehernek tekinti, azok dinamikai hatását nem tudja vizsgálni
  • elsődlegesen külső nyomási tényezők meghatározására javasolt, belső nyomási tényezők meghatározása nehézkes (pl.: lakóépületek, bonyolult belső terek)
  • 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.

Teheresetek

Az egyes szélirányokhoz tartozó tehereseteket a CFD tehercsoportban tudja a felhasználó definiálni. Egy CFD tehercsoporthoz tetszőleges számú tehereset tartozhat, de egy tehercsoporton 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 figyelmbe akarjuk venni, akkor az épülettérfogatot befoglaló teherpanelekkel adhatjuk meg.

Számítás

A vizsgálathoz megadjuk az áramlástani modelltér méretét az épület H magasságának függvényében.

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.

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.

WIND MODUL BEMUTATÓ - Készítette az archimage plusz kft. (dr. hortobágyi zsolt)