Ocelový rám (EN)

Tento článek je dostupný také v dalších jazycích:
V tomto návodu se dozvíte, jak navrhnout a posoudit detail konstrukce pomocí aplikace  Member.

1 Nový projekt

Otevřte aplikaci IDEA StatiCa a spusťte aplikaci Member.

Vytvořte nový projekt, vyplňte jméno projektu a zvolte složku pro uložení projektu. Potom zvolte návrhovou normu, výchozí materiály a základní topologii. Nyní zadejte souřadnice uzlů konstrukce a přidejte nosníky mezi mezi uzly. Pak klikněte na Vytvořit projekt a začněte modelovat výsek konstrukce.

2 Analyzovaný prvek

Zde je seznam nosníků, u kterých můžete editovat vlastnosti a které budou zahrnuty do analýzy. Změňte průřez sloupu AM1.

3 Přípojné prvky

Aby se přidaly přípojné prvky, které slouží pro přenost zatížení z ostatních částí konstrukce a jako podepření modelu, klikněte na kostku uzlu ve 3D scéně, nebo na příslušnou položku CON# ve stromu. Můžete přidat buď ukončené nebo průběžné přípojné prvky a to kliknutím na příslušný směr globálního souřadného systému. Přidejte 2 ukončené prvky ve směru osy Y.

Pak buď ve 3D scéně nebo ve stromu vyberte přípojný prvek RM4 a upravte jeho vlastnosti, jako průřez, délku, směr a podpory na jeho konci.


Podobně upravte vlastnosti prvku RM5.

4 Zatížení

V menu Zatížení můžete přidat a nastavit zatížení. Zatěžovací stav funguje jako množina, do které můžete přidávat jednotlivá liniová zatížení na analyzované nebo přípojné prvky. V rámci zatěžovacího stavu můžete alternativně zadat také uzlové vnitřní síly na koncích nosníků.

Automaticky se vygeneroval jeden zatěžovací stav, který obsahuje liniové zatížení pro každý analyzovaný prvek. Dva z nich vymažete buď přes pravé tlačítko myši, nebo vybráním liniového zatížení v tabulce a kliknutím na ikonku Smazat v nabídce příkazů.

Zbývající liniové zatížení přiřadíte na prvek AM2 a upravíte jeho velikost a šířku podle nosníku pod ním.

5 Styčníky

Teď můžete navrhnout styčníky. Ve 3D scéně vyberte kostku uzlu, nebo příslušnou položku CON# ve stromu, a klikněte na Editovat styčník.

Začněte styčníkem CON1, tedy patkou levého sloupu. Otevře se modul aplikace IDEA StatiCa Connection a vy můžete začít navrhovat přípoje.

V tomto případě zadáte pouze jednu operaci Patní plech a upravíte parametry.

Jako další zvolíme styčník CON2 a znovu spustíte modul aplikace Connection.

Místo toho, abyste zadávali jednotlivé operace, importujte připravenou šablonu přípojů v Connection Browseru.

Aplikováním šablony ušetříte čas, stačí zvolit výchozí velikost šroubů a průřez příložky.

Pokračujte styčníkem CON3.

Zde zadejte pouze jednu operaci Ořez prvku a zvolte způsob ořezu Pokos.

Jako poslední editujte styčník CON4. I když nám program nabízí ušetřit čas a znovu použít už hotový návrh styčníku CON1, zvolte editaci styčníku a vytvořte jiný návrh.

Klikněte pravým tlačítkem myši na sloup, vyberte příkaz Kotvení a vyberte šablonu patky s výztuhami. Nejprve upravte parametry operace patky BP1.

A pak dokončete návrh úpravou operace výztuh WID1.

6 Posudek

Přejděte do záložky Posudek, kde provedete posouzení. Analýza, která využívá metodu CBFEM, se v IDEA StatiCa Member počítá ve třech krocích. V prvním kroku vypočtete MNA (materially non-linear analysis), abyste posoudili výsek konstrukce na únosnost. Ve druhém kroku vypočtete LBA (linear bifurcation analysis) pro vyšetření ztráty stability výseku konstrukce na klopení a boulení. Ve třetím kroku zadejte imperfekce k vybranému tvaru ztráty stability a spočťete GMNIA (geometrically and materially non-linear analysis).

V nastavení Norma nejprve zvýšíte počet iterací výpočtu na 40 a počet divergujících iterací na 15, protože tento projekt vyžaduje větší výpočetní kapacitu.

Vyberte analýzu MNA a klikněte na tlačítko Výpočet.

Zobrazí se výsledky analýzy MNA a vy si můžeme prohlížet výsledky posudků všech analyzovaných částí konstrukce, nebo na výseku konstrukce zobrazit např. plastické přetvoření.

Pak přepněte typ analýzy na LBA a znovu spustíte Výpočet.

Ve výsledcích si můžete zkontrolovat součinitele ztráty stability pro jednotlivé tvary. Ve 3D okně se rovnou zobrazí 1. tvar ztráty stability a vy si zapnete deformace Uy, abyste získali lepší přehled o chování konstrukce.

Kliknutím na příslušný řádek v tabulce si můžete procházet i další tvary ztráty stability, např. šestý tvar.

Vzhledem k tomu, že nejméně jeden součinitel ztráty stability je menší než 15, je potřeba provést nelineární výpočet únosnosti s vlivem ztráty stability. Dle normy EN 1993-1-1 vyberte nejkritičtější tvar ztráty stability, nebo jejich kombinaci a zadáte hodnotu počátečních imperfekcí. V tomto případě se vyhodnotí jako nejkritičtější první tvar ztráty stability. Typ analýzy přepněte na GMNIA a do kolonky Amplituda ve sloupečku 1 zadáme hodnotu imperfekce 9 mm (0,5xL/300 = 0,5*5400/300 = 9 mm). Pak znovu spusťte Výpočet. V tomto případě může výpočet trvat i několik minut.

Při procházení výsledků vidíte, že započítané zatížení pro GMNIA nedosáhlo 100% a to znamená, že při daném procentu zatížení konstrukce ztratila stabilitu a nevyhověla posudku. Aby posudek vyhověl, musíte rám v kritickém místě vyztužit.

7 Operace

Abyste konstukci vyztužili, přidejte výztužné plechy do nejvíce namáhaného rohu rámu. Přepněte se zpět do karty Návrh a ve stromu jděte do nabídky Operace, klikněte pravým tlačítkem myši na položku AM2 a přidejte Výztužný plech.

Upravte parametry výztuhy a přidejte další výztužné plechy na nosník AM2 a také na sloup AM3 a upravte jejich parametry.

Nyní se znovu přepněte do karty Posudek a zopakujte všechny tři kroky výpočtu, tedy MNA, LBA a GMNIA. Navržený a optimalizovaný rám vyhověl na posouzení únosnosti s vlivem ztráty stability, včetně započítání počátečních imperfekcí. V tabulkách a ve 3D scéně si můžete prohlížet výsledky analýzy, jako např. rozložení plastických deformací nebo průběhy vnitřních sil.

8 Protokol

Nakonec přejděte na záložku Protokol. IDEA StatiCa nabízí plně nastavitelný protokol, který můžete vytisknout nebo uložit v různých formátech.

Navrhli jsme, optimizovali a podle Eurokódu posoudili ocelový rám.

Vzorové projekty