Vasbeton tervezés

Tartalomjegyzék

• Külpontosság növekmény
• Automatikus kihajlási hossz-számítás
• Falvég és falsarok átszúródás
• Rejtett rúd gyors iránymódosítása
• Csavarás opcionális kihagyása rúdtervezésben
• Szimmetrikus rúdvasalás
• Optimális keresztmetszet-keresés módszerek
• Listázható rúdvasalás összesítés
• Továbbfejlesztett automatikus héjvasalás-tervezés
• Automatikus eredményfrissítés héjvasalás módosításkor
• Héjvasalás-komponens megjelenítés egyedi színekben
• Bővített vasbeton anyagmennyiség-becslés

Külpontosság növekmény

A vasbeton rúd/héj és öszvér oszlop tervezés számos külpontosság-növelési lehetőséggel egészült ki, amelyek olyan tervezési kérdéseket kezelnek, mint az előregyártott elemek csökkentett imperfekció paramétereit vagy a vasbeton falak imperfekcióját a szükséges vasalás számításakor.

Vasbeton rúd és rejtett rúd

A vasbeton rúd és rejtett rúd számítási paraméterei kiegészültek azzal a lehetőséggel, hogy az imperfekcióra vett illetve a minimális külpontosság növekmény manuálisan is megadható. A kézzel megadott értékek felülírják a szabványok által meghatározott értékeket.

A megadott értékek alkalmazása a részletes tervezési eredményekben is megmutatkozik:

Vasbeton héj

A vasbeton héj számítási paraméterei kiegészültek azzal a lehetőséggel, hogy manuálisan megadhassunk külpontosság növekményeket, amelyek figyelembe lesznek véve a szükséges vasalás és opcionálisan a héj-kihajlás számításokban. A vasalástervezési nyomatékot a nyomóerők és a külpontosság növekmények módosítják, amelyeket a vasalás irányában a legkedvezőtlenebb oldalon kerülnek alkalmazásra.

Példa: Tervezési nyomaték az x’ vasalásirányban:

m_x’,alsó= max(n_x’ * e_{min,x,mx’,alsó}+ n_x’ * e_add,x)

m_x’,felső= max(n_x’ * e_{min,x,mx’,felső}- n_x’ * e_add,x)

ahol n_x’ a maximális nyomóerő az x’ vasalásirányban. Ha n_x’ húzás, akkor külpontosság növekmény nem lesz alkalmazva.

A Tervezési erők táblázatot kiegészítik az alkalmazott külpontosság növekmények a szükséges vasalás számításának részletes eredményeiben.

Megjegyzés: Ez ismertetett funkció nem alkalmas egy konzol vagy bármilyen szerkezeti kapcsolat kiváltására, amelyek külpontosságot okoznak egy általános modellgeometriában.

Öszvér oszlop

Az öszvér oszlop számítási paraméterei kiegészültek azzal a lehetőséggel, hogy az imperfekcióra vett illetve a minimális külpontosság növekmény manuálisan megadható. A kézzel megadott értékek felülírják a szabványok által meghatározott értékeket. A minimális külpontosságot az EN 1994-1-1 nem írja elő, így csak a kézzel megadott érték vehető figyelembe.

A megadott értékek alkalmazása a részletes tervezési eredményekben is megmutatkozik:

Automatikus kihajlási hossz-számítás

Korábbi verziókban manuálisan kellett beírni a programba a falak kihajlítási hossz értékét. Mostantól lehetőség van kiválasztott vasbeton falak kihajlási hosszának automatikus számítására is az oldalirányú kényszereik és az élméreteik arányától függően, az EC 1992-1-1 12.6.5.1. 12.1. táblázata szerint.

Ehhez indítsuk el a Kihajlási hossz eszközt, majd annak Béta számítása automatikusan funkcióját és jelöljük ki a számítandó vasbeton fala(ka)t. A számított β értékek manuálisan bármikor felülírhatók a Tulajdonságok funkció segítségével.

A kihajlási hossz számításának szabályai:

• Az automatikus számítás csak vasbeton falakra alkalmazható, így más típusú héjelemeket (pl. fa/acél héjak, vb. lemezek) a számításhoz nem lehet kiválasztani.
• Minden olyan héj, amely 30° és 150° közötti szöget zár be a fallal, a fal oldalirányú kényszerének minősül.
• Ha csak egy oldalirányú kényszer van a kihajlás irányában (konzolos fal), akkor a számított kihajlási hossz szorzó 2.0.
• Az EC 1992-1-1 12.1. táblázatában szereplő megjegyzés szerint a teljes falfelület 10%-ánál kisebb területű vagy a teljes falmagasság 1/3-ánál kisebb magasságú nyílások nem befolyásolják a számítást, tehát az érintett fal a számítás során nyílás nélkülinek tekinthető.
• A nyílással rendelkező falakat, ahol a méretek az említett felső határ felett vannak, a számítás több alrégióra osztja. A nem téglalap alakú alrégiók esetében a számított érték 0. A nyílás élek szabad éleknek minősülnek.

Falvég és falsarok átszúródás

A fallal megtámasztott födémű vasbeton szerkezetek tervezésénél a fal-födém kapcsolatok kritikusak lehetnek átszúródásra. A FEM-Design 21 lehetőséget kínál a födémek falvég- és falsarok-típusú csatlakozásainak tervezésére és ellenőrzésére átszúródás esetére. Az új fal-átszúródás vizsgálatok mellett, a korábbi verziókban elérhető oszlop-típusú átszúródás is két tervezési erő számítási módszerrel bővül:

• Csomóponti erő-alapú módszer,
• Héj igénybevétel-alapú módszer.

Falvég / falsarok definiálás

A falvég és a falsarok meghatározása az Átszúródás paranccsal (Vasbeton tervezés > Átszúródási vasalás mód) végezhető el.

Kattintsunk a héjelemen a kapcsolódó fal végpontokban. Ha egy pontmegadás sikeres, automatikusan létrejön az átszúródási tartomány lokális koordinátarendszerével és az Alapbeállításoknál megadott paraméterek alapján, amelyek a következőek:

• Kerületi távolság,
• Kerületi hosszkorlát,
• Végkorlát: maximális kerületi hossz a fal mentén, ami befolyásolja a vizsgált héjterületet az ellenőrzési kerületek szempontjából.

Az összes geometriai paraméter effektív mélységben (d_eff) deklarálható a könnyebb használat érdekében.

A kengyelszegmens-szerkesztési sáv (Stirrup segment edit ray) segít minket a megfelelő geometriájú, minden típusú kengyel egyszerű kézi és automatikus tervezésében. A kengyel-kiosztásának finomításához a sáv helyzetét a fal alapvonala mentén módosíthatjuk. A sáv módosítása nem befolyásolja az ellenőrzési kerületeket.

Limitációk:

• A falvégek átszúródási tartománya nem módosítható.
• A falsarok eset maximum két kapcsolódó falra működik, ha az egymással bezárt legkisebb szög nem több, mint 135°.
• Többszintes épületek esetén a Fordított opció határozza meg egy fal emeletszint feletti (bekapcsolt állapot) vagy alatti (kikapcsolt állapot) figyelembe vételi helyzetét.
• Csak állandó vastagságú falakra működik.
• Az átszúródási tartományt a fal analitikai tartománya hozza létre, nem a fizikai kiterjedése.
• Újonnan létrehozott falak a már elhelyezett átszúródási területeket nem befolyásolják.

Tervezési erő-számítás oszlop- és fal-átszúródásra

A tervezési erő számítási módszerei a következők lehetnek:

Csomóponti erő-módszer (csak oszlop-átszúródás esetén)

Ez a módszer az átszúródás referenciapontjához legközelebb eső végeselem-csomópontban a nyíróerőket és nyomatékokat az összekapcsolt oszlopok normálerői és az erre a csomópontra ható összes külső terhelés különbségéből számítja ki. Mivel a nyíróerő egyenetlen a fal csatlakozási vonala és a héj mentén, a csomóponti erő-módszer alábecsülheti a tervezési erőt az origóhoz legközelebb eső csomópontban. Emiatt a csomóponti erő-módszer nem választható falnál, csak oszlopnál.

Héj igénybevétel-módszer

Ez a módszer a héj igénybevételekből számítja ki a nyíróerőket és nyomatékokat egy állítható kerületi szegmens mentén. Ez a tervezési erőszámítási kerület eltérhet az ellenőrzési kerületektől. A kerület menti nyíróerő kiszámításához a további módszerek választhatók:

• Az Egyesítés módszerek felveszik a tervezési kerület összesített igénybevételeit.
• A Max módszer kiválasztja a kerületen előforduló maximális értékét, és megszorozza a kerület hosszával. A módszer kiválasztásakor a következőket vegyük figyelembe:
  • A módszer natívan figyelembe veszi az egyenetlen tehereloszlás hatását (a maximális értéket a tervezési vonal mentén veszi fel); ezért ajánlatos a Béta tényezőt (az egyenlőtlen eloszlás miatti terhelésnövekedést jelenti; Számítási paraméterek) 1.0-nek megadni.
  • A módszer hátránya: ha a tervezési erő kerülete egy szingularitási pontot vagy egy erősen zavart tartományt metsz, az eredményt túlbecsülheti.

A Csomóponti erő- és Héj igénybevétel-módszer közötti fő különbség a pontosság és a külső megoszló terhek kezelése:

• A Csomóponti erő-módszer nagy pontosságú, szinte hálófüggetlen, de az átszúródási tartományban a külső megoszló terhek növelik.
• A Héj igénybevétel-módszer pontossága nagymértékben függ a héjigénybevétel pontosságától (alapvetően a hálómérettől), és nem növelik a külső megoszló terhek. Ezért kisebb tervezési erőket adhat. Következésképpen, ennél a módszernél, az átszúródási tartomány körüli háló finomítása erősen ajánlott.

Rejtett rúd gyors iránymódosítása

A FEM-Design 21 lehetőséget ad a rejtett rúd irányának gyors megváltoztatására a Rejtett rúd eszköz új Irányváltoztatás funkciójával.

Csavarás opcionális kihagyása rúdtervezésben

Az EC 1992-1-1 6.3.1 (2) szerint vasbeton rudaknál, ha a csavarás csak kompatibilitás miatt esedékes és a szerkezet statikailag határozatlan, a teherbírási határállapotú (T) teherkombinációkra nem szükséges csavarást figyelembe venni. Ezt a követelményt a FEM-Design 21-ben egy újonnan bevezetett Számítási paraméterek opcióval teljesíthetjük.

Az opció számításban történő alkalmazását a részletes számítási eredmények között megjegyzés jelzi:

Szimmetrikus rúdvasalás

A rúdkeresztmetszeteken belüli szimmetrikus vasalás kiosztása sokszor előnyös megoldás. Ezért mostantól, a vasbeton rudak automatikus tervezésekor a szimmetrikus betonacél kiosztás feltételként megadható.

Optimális keresztmetszet-keresés módszerek

Mostantól lehetőség van a vasbeton rudak keresztmetszetének megváltoztatására, tetszőleges megválaszthatóságára a (manuális és automatikus) vasalástervezés folyamata során is, hogy megtaláljuk a legoptimálisabb keresztmetszetet.

Automatikus tervezés

A Keresztmetszet lapon megadhatjuk a lehetséges vagy ellenőrizendő keresztmetszet(eke)t az Automatikus tervezéshez. Továbbá a Vasalás lapon megaható az Engedélyezett vasalás arány. A FEM-Design a legkisebb kiválasztott keresztmetszet vizsgálatával kezdi a tervezési folyamatot, megtervezi annak vasalását és ellenőrzi, hogy a vasalás arány az engedélyezett érték alatt van-e. Ha nem, akkor a következő kiválasztott keresztmetszetet vizsgálja. Ha a vizsgálatban a legnagyobb megadott keresztmetszetig jut el, akkor nála az Engedélyezett vasalás arányt már nem veszi figyelembe.

Megjegyzés: Ha nem választunk keresztmetszet-tartományt, akkor természetesen a modellben megadott keresztmetszetet vizsgálja alapértelmezettként.

Manuális tervezés

Ha a tervezés során az analízis modellben megadott keresztmetszet helyett új keresztmetszet választunk, az megjelenik mind a Kihasználtság ellenőrzés táblázatban és a modellnézetekben is.

Tervezési változtatások alkalmazása az analízis modellben

Ha a tervezés során az eredeti - analízis modellben kiindulásként megadott - keresztmetszettől eltérő keresztmetszet kerül kiválasztásra, a következő figyelmeztető üzenet jelenik meg a Vasalás tervezés módból kilépve. Igen-t választva a rúd eredeti keresztmetszete a tervezésben kiválasztottra és alkalmazottra módosul.

Listázható rúdvasalás összesítés

A vasbeton rudak, rejtett rudak és öszvér oszlopok vasalásának részletes összesítése mostantól táblázatos formában is elérhető.

A rúdvasalás összesítő táblázat a Vasbeton és Öszvér tervezés Bemenő adatok csoportjában érhető el (Eszközök > Listázás).

Továbbfejlesztett automatikus héjvasalás-tervezés

A FEM-Design 21 egy új és jelentős optimalizálási lehetőséget nyújt vasbeton héjvasalás automatikus tervezésére, ami általános esetekre körülbelül 15-20%-kal kevesebb, míg speciális esetekre akár 50%-kal kevesebb vasalást eredményezhet.

Az automatikus héjvasalás-tervezés újdonságai

• Az algoritmus az engedélyezett legkisebb vasátmérőtől vagy legnagyobb kiosztási távolságtól indul, a kiválasztott számítási stratégiától függően: Kiegészítő vasalás rögzített kiosztásra vagy rögzített vasátmérőre.
• Az optimalizálás az automatikusan generált vasalási régiókban történik, a vasalás mennyiségének csökkentésére összpontosítva.

Új régiógenerálási algoritmus

Egy új régiógenerálási algoritmus került bevezetésre (Tervezési paraméterek > Alak): Téglalapok minimális területe.

Az új algoritmus úgy próbálja lefedni a kiegészítő vasalást igénylő régiót, hogy egy sokszögbe összegzi, majd téglalapokra osztja fel a legkisebb teljes területeket megcélozva. Az algoritmus figyelmen kívül hagyja a generált téglalapok számát (ellentétben a Téglalapok minimális száma algoritmussal).

A felosztás nem befejezett ott, ahol az új téglalap szélessége kisebb lenne mint a b_min paraméter. Az ilyen esetben fennmaradó, nem téglalap alakú régió geometriája módosítható. A kellően nagy b_min paraméterek esetén az eredmény a fenti ábrához hasonlóan nézhet ki.

A korábban meghatározott régiók esetében az algoritmus automatikusan ellenőrzi, hogy azok betonacéljai ütköznek-e az automatikusan generált vasalási tartományok a betonacéljaival. Ha igen, akkor az ütközés elkerülése érdekében a korábban meghatározott régiók betonfedése kis mértékben módosul. Ez a művelet egy információs üzenetben naplózásra is kerül (pl. "Ebben a korábban meghatározott vasalástartományban az x' vagy r alsó vasalás betonfedése 30mm-ról 35mm-re nőtt a betonacél ütközésének elkerülése érdekében.")

Automatikus eredményfrissítés héjvasalás módosításkor

A címben említett funkciót egy új, az ún. "A vb. héj eredmények automatikus frissítése, ha már léteznek" Vasalási fólia / opció biztosítja: ha aktív állapotban van, a tervezési eredmények, például a tervezési erők, a szükséges vagy a hiányzó vasalás automatikusan frissülnek az alkalmazott héjvasalás változásai esetén.

Az alábbi animáció egy példát mutat be arra, hogy egy meglévő vasalás jellemzőinek módosítása hogyan frissíti automatikusan a már megjelenített hiányzó vasalás eredményt.

Héjvasalás-komponens megjelenítés egyedi színekben

Az egyes felületi erősítési területek (például az alapháló és a kiegészítő vasalás) vizuális elkülönítése érdekében a FEM-Design 21-ben bevezették az erősítés színbeállításait. Ezentúl minden felületerősítési típus (alap / kiegészítő), minden síkban (alul / felül / középen) és minden irány (x' / y') egyedi színt kaphat.

Színbeállítások az Automatikus tervezésben

Színbeállítások a Manuális tervezésben

Megjelenés módosítás

A felületvasalás színe a Megjelenésváltoztatás paranccsal is módosítható (Módosítás menü). Emellett könnyebb lett a vasalás objektumok kiválasztása: elegendő csak egyetlen vasalás objektumot (pl. a régiójának egyik élét) kiválasztani ahhoz, hogy az összes felületvasalás objektum színe megváltozzon.

Bővített vasbeton anyagmennyiség-becslés

Mostantól több méret és vasalás adat kérhető le a vasbeton elemek Anyagmennyiség-becslése során (Beton táblázat).