Tartószerkezetek IV.

Átírás

1 Papp Ferenc Ph.D., Dr.habil Tartószerkezetek IV. TERVEZÉSI SEGÉDLET III. MÁSODLAGOS SZERKEZETI ELEMEK Dr. Papp Ferenc: Magasépítési acélszerkezetek/tervezési SEGÉDLET/ 4. gyakorlat/másodlagos TEHERVISELŐ ELEMEK MÉRETEZÉSE cíű és a TÁMOP 421.B JLK 29. projekt keretében 2011-ben készült elektronikus tananyag átdolgozott változata. Széchenyi István Egyete 2014

2 III.1 Bevezetés Dr. Papp Ferenc A jelen feladat keretében a tetőburkolat külső teherviselő trapézleezét és a szeleeneket éretezzük. A vékonyfalú trapézleezek és szeleenek éretezése az EN Eurocode 3: Acélszerkezetek tervezése 1-3 rész: Általános szabályok. Kiegészítő előírások hidegen alakított eleek és burkolati leezek tervezéséhez szabvány alapján történik. A szabvány előírásainak eléleti háttere rendkívül összetett kérdés, oktatására az MSc szintű képzésben nyílik lehetőség. A szabvány által egadott ódszerek közvetlen kézi alkalazására a gyakorlatban általában nincs szükség, ert a gyártók táblázatos és szoftveres táogatást adnak a terékeik éretezéséhez. A LINDAB típusú vékonyfalú, hidegen alakított trapézleezek és szeleenek éretezését a LindabStructuralDesigner nevű szoftverrel végezhetjük el. A szoftver ne kívánja eg az eléleti háttér alapos iseretét, annak hiányában, de egfelelő gyakorlati iseretek birtokában, biztonságosan alkalazható. A vékonyfalú szerkezeti eleek éretezési sajátosságát, és egyben nehézségét, a szerkezeti kialakítás jellegzetességei adják, aelyek közül a legfontosabbak a következők: vékony leezek (nagy leezkarcsúságok); egyszeresen szietrikus, vagy szietria nélküli alak; speciális kapcsolatok. A fenti sajátosságok következtében a szerkezeti eleek viselkedése is sajátos forákat ölthet, aelyek a következők lehetnek: leezhorpadás; övleez beroppanása; kifordulás; speciális tönkreeneteli ódok. A fentiek iatt a gyártók folyaatos fejlesztést végeznek, és az eléleti és kísérleti eredényeket beépítik a terékük tervezését táogató szoftverekbe. A tetőburkolati trapézleez és a szeleenek tervezési terheinek száításánál figyelebe kell venni a tetőhajlás, a terhek iránya és a szerkezeti kialakítás következényeit: az állandó- és a hóteher gravitációs teher, ezért az irányuk függőleges; a szélnyoás (szélszívás) erőleges a széltáadta felületre; a tervezési teherben csak a tartóodell tengelyére erőleges teherkoponenseket kell figyelebe venni. A fentiek alapján a szabvány által egadott karakterisztikus terheket a III.1 ábra szerint kell redukálni. A jelen feladatban az tetőhajlás értéke kicsi ( < 5 o ), ezért a coscos 2 1 közelítés egengedhető, ert a biztonság javára van. III.2 A külső teherviselő trapézleez éretezése III.2.1 Statikai odell A burkolat javasolt kialakítását a tervezési segédlet I. Vázlatterv fejezetének I.9 ábrája szelélteti. A teherbírási vizsgálat szepontjából a két kialakítás között nincs lényegi különbség: indkét esetben a külső teherviselő trapézleezt kell éretezni. A teherviselő trapézleez statikai odellje egy folytatólagos többtáaszú gerenda (III.2 ábra), aely az épület pereétől a taréjvonalig a szeleenekre erőlegesen fut (a leez bordázata erőleges a szeleenek irányára), és aelyet a szeleenek ereven táasztanak alá. A tartó tengelye a tetőfelület síkjában fekszik. A egtáasztási pontokat - a vázlatterv alapján - a szeleeneknél kell felvenni. 2

3 alapteher [/2] hóteher p s tervezési teher [/2] p cos s 2 p g cos állandó teher p g p w p w szélteher tető hajlásszöge: [fok] perepont taréjpont III.1 ábra: Az alapterhek redukálása a tetőhajlás és a teher iránya függvényében. c 1 c 2 tetőburkolati rendszer peree szeleenek int táaszok III.2 ábra: A trapézleez tartószerkezeti odellje. épület szietriatengelye (taréjpont) A c 1 és c 2 konzolhosszak a szerkezeti kialakítástól függnek, a gyakorlatban a c 1 =c 2 =0 közelítéssel élhetünk. Feltételezésünk szerint a tartó keresztetszetét a folytonos trapézleez egységnyi, célszerűen 1000 széles sávja alkotja. A Lindab típusú trapézleezek esetén a keresztetszetet a névleges agassággal (pl. LTP45) és a leezvastagsággal (pl. t = 0,5) határozzuk eg (III.3 ábra). leezvastagság (t) névleges agasság 1000 III.3 ábra: A tartószerkezeti odell keresztetszete 3

4 III.2.2 A teherodell Dr. Papp Ferenc Feltételezzük, hogy a tetőszerkezet teljes felületét azonos éretű trapézleez fedi, ezért a vizsgálatra értékadó 1000 széles trapézleez sáv konkrét helyét a terhek eloszlása határozza eg: ott vesszük fel a teherodellt eghatározó sávot, ahol a teher a vizsgálatra értékadó. Az állandó teher és a hóteher egyenletesen egoszló teher, ezért azok szepontjából a leezsáv helye közöbös. A szélteher a tetőfelületen változó intenzitású zónákra oszlik, ezért eg kell keresnünk a legnagyobb szélnyoás és a legnagyobb szélszívás helyét (II.1 és II.2 Mellékletek). A szélnyoás az állandó teherrel és a hóteherrel, a szélszívás az állandó teherrel alkot értékadó teherkobinációt. Példaképpen nézzük a 0 5 -os tetőhajláshoz tartozó értékadó terhek eghatározását. A keresztirányú szélhatásból az F-G-H tetőfelületen csak szélszívás keletkezik (III.4a ábra - 1. eset), aely eset a szél eelő hatására lesz értékadó. Az I-J zónában a szélszívás kicsi, így ne értékadó, a szélnyoás viszont összegződik a gravitációs terhekkel (III.4a ábra - 2. eset). A hosszirányú szélhatásból egyik zónában se keletkezik szélnyoás, a legnagyobb szélszívás az F és G zónákban várható (III.4b ábra). A nyoási tényezők összehasonlítása alapján kiondhatjuk, hogy szélszívásra a hosszirányú szélhatás lesz a értékadó, íg szélnyoásra a keresztirányú szélhatás (2. eset). a) 2. eset I 1. eset J H tetőfelület hosszirányú szietriatengelye F G F b) Szélirány: 90 fok G F H Szélirány: 0 fok I tetőfelület hosszirányú szietriatengelye III.4 ábra: A trapézleez vizsgálatára értékadó 1000 széles tehersávok helyei (0-5 -os tetőhajlás esetén a II.1 és II.2 Mellékletek alapján). A gyakorlatban célszerű egyszerűsítésekkel élni, azonban ne feledjük, hogy az egyszerűsített vizsgálat következényeit a tervezőnek kell vállalnia: a biztonság javára tett közelítés többletköltséggel, a biztonság kárára tett közelítés jogi következényekkel járhat. A fentiek alapján a külső trapézleez tartós tervezési állapotra történő vizsgálatára általában az alábbi két teherkobináció a értékadó: 4

5 1. teherkobináció: nyoóteher - teherbírás vizsgálat esetén (ULS): a) tartós tervezési helyzet G,sup pg s ps w.0 w pw.e. pres b) rendkívüli tervezési helyzet pg p s. Ad - lehajlás vizsgálat esetén (SLS): pg ps w.0 pw.e. pres 2. teherkobináció: szívóteher - teherbírás vizsgálat esetén (ULS): G,inf pg" " w pw.e. suck - lehajlás vizsgálat esetén (SLS): pg" " p w.e. suck A fenti kifejezésekben a következő jelöléseket alkalaztuk: p egyenletesen egoszló állandó teher karakterisztikus értéke; p g s s.ad egyenletesen egoszló hóteher karakterisztikus értéke; p egyenletesen egoszló hóteher rendkívüli értéke; p zónáknak egfelelően szakaszosan változó intenzitású külső szélnyoás (indexben w.e pres ) vagy szélszívás (indexben suck ) karakterisztikus értéke a keresztirányú, vagy a hosszirányú szélhatásból, aelyik a értékadó. A fenti terhek közvetlenül eghatározhatóak a tervezési segédlet II. Terhek fejezetében eghatározott és kiszáított alapterhek értékeiből. A parciális tényezők értékei,35, 1,0, 1,5, 1, 5, és a kobinációs G,sup 1 G,inf s w tényező szélhatásra w.0 =0,6. Az ULS (Ultiate Liit State) rövidítés a szilárdsági és stabilitási vizsgálatokra, az SLS (Serviceability Liit State) a használhatósági vizsgálatra utal. Az utóbbi esetben a lehajlásokat L/200 értékkel korlátozzuk, ahol L a szabad nyílás hossza. III.2.3 Méretezés és dokuentálás A hidegen alakított Lindab típusú trapézleezek éretezéséhez a LindabStructuralDesigner szoftvert használjuk. A progra alkalazását a III.1 elléklet utatja be. A éretezés előkészítése során a következő kiindulási paraétereket kell eghatározni: Ország A Magyarország beállítással az aktuális ország speciális előírásait alkalazzuk. Funkció A trapézleez éretezése a Tetőleez kategóriába tartozik. Szelvény A Lindab típusú LTP trapézleezek agassága között lehet. Ki kell választani a egfelelő agassági éretet []-ben. Elhelyezés Keskeny öv felül, vagy a Széles öv felül. A két kialakítás statikai viselkedése egyástól eltérő. Jelen esetben válasszuk a Keskeny öv felül opciót. Átfedés Az átfedés típusát ( Nincs, 1, 2 vagy Dupla ) építészi és statikai szepontok határozzák eg. Konkrét adat hiányában javasoljuk az 1 hullá átfedést. Statikai rendszer Teherhordás irányában törekedni kell a egszakítás nélküli kialakításra, ainek a legnagyobb szállítási hossz szab határt. A jelen feladatban válasszuk a egszakítás nélküli egoldásnak egfelelő Folytatólagos opciót. 5

6 A geoetriai odell a következő paraéterekkel határozható eg: szabad nyílások hosszai; bal és jobb oldali konzoléretek (jelen esetben elhanyagoljuk a konzolokat, azaz c=0); leezvastagság (t=0,4 0,7 ); táaszok típusai; táaszok felfekvési hosszai (általában a Z szeleen felső övszélessége). A teherodell paraéterei a következők: teher típusa, ai a következő lehet: - egyenletesen egoszló : a teher a teljes tartóra kiterjed; - lineárisan egoszló : a teher csak a tartó egy adott szakaszára terjed ki, és/vagy az intenzitása lineárisan változik; (az első esetben csak a teher intenzitását kell egadni, a ásodik esetben a szakasz kezdő- és végponti koordinátáit, és a kezdő- és végponti intenzitást is); teher jellege, ai a következő lehet: - ULS : szilárdsági vizsgálatra értékadó teherkoponens; - SLS : használhatósági vizsgálatra értékadó teherkoponens; A progra egy futtatásával egy ULS és egy SLS teherkobinációt tudunk vizsgálni. Mindkét teherkobinációhoz tetszőleges száú teherkoponens (sor) tartozhat. A geoetriai és a teherodell felvétele után végre kell hajtani az ellenőrzést a Száolás funkcióval. A progra az ULS és az SLS határállapotokhoz tartozó kihasználtságokat [%]-ban adja eg. Az ellenőrzés további részletei a Kivonat vagy a Részletes Eredények funkciókkal érhetők el. Aennyiben az ellenőrzés eredénye ne kielégítő (például a kihasználtság 100% fölött van, vagy jóval az alatt), akkor a szelvényt (a leez vastagságát és/vagy a szelvény agasságát) ódosítani kell, és a száítást eg kell isételni. A éretezés eredényét a legfontosabb adatok szöveges rögzítésével lehet dokuentálni. Például: szelvény agassága: (pl. LTP 85) leezvastagság: (pl. t=0,75 ) ULS kihasználtság: (pl. 87%) SLS kihasználtság: (pl. 98%, a nyílásra vonatkozó határérték egadásával, pl. L/200) 6

7 III.2.4 Száítási példa Dr. Papp Ferenc 3. BURKOLATI ELEMEK MÉRETEZÉSE DESIGN OF COVERING ELEMENTS A feladat keretében a tetõburkolati rendszer külsõ trapézleezét és a szeleeneket éretezzük. In the design project the external trapezoidal sheet and the purlins of the roof syste are designed. 3.1 Külsõ trapézleez ére tezése Design of external trapezoidal sheet Statikai odell Static odel A tetõszerkezet külsõ trapézleezét az alábbi többtáaszú gerendatartóval odellezzük. A külsõ trapézleez típusa: Lindab LTP85; t=0,75. The external trapezoidal sheet of the roof syste is odelled by ultispan b ea as shown below. Paraeters of the trapezoidal sheet: LTP85 t=0,75. - tényleges táaszköz c tény c cos ( ) Teherodell Load odel A terheket 1000 széles trapézleez sávra vonatkoztatjuk [/2] értékegységben. Loads are given in [/2] for 1000 width of sheet Terhek értékei Loads - állandó teher (trapézleez önsúlya a 2.1 szakasz alapján) dead load (self weight of the trapizoidal sheet according to paragraph 2.1) p g q tr.külsõ cos ( ) hóteher (totálisan egoszló teher a szakasz alapján) snow load (totally distributed load according to paragraph 2.2.1) karakterisztikus érték p s s t cos ( ) szélteher wind load renkívüli érték p s.ad s r cos ( ) értékadó szélszívás (hosszirányú szélhatásból) doinant w ind sucking (due to longitudinal wind) 7

8 G - zóna 2,75 F - zóna 1,1 p w.90.f.suck w F p w.90.g.suck w G értékadó szélnyoás (keresztirányú szélhatásból) doinant wind pressure (due cross to wind) J - zóna 1,1 I - zóna p w.0.ij.pres w 0.pres Mértékadó teherkobinációk Design load cobinations Parciális tényezõk/partial factors állandó teher/ dead load G.sup 1.35 G.inf 1.0 hóteher/snow load s 1.5 szélhatás/wind effect w 1.5 Kobinációs tényezõ/ Cobination factor szélhatás/wind effect w teherkobináció: "Nyoóhatás" (jele "pres") Load Cobination1: 'Pressure effect' (signed by 'pres') 1.a Tartós tervezési helyzet : a gravitációs (állandó és hó) terhek hatását az I és J zónákban a keresztirányú szélhatás erõsíti. 1.a Persistant design situation: effect of gravity (dead and snow) loads is increased by cross wind effect on zones I and J. p pres.u G.sup p g s p s w.0 w p w.0.ij.pres ULS: 2 p pres.s p g p s w.0 p w.0.ij.pres SLS: 2 1.b Rendkívüli tervezési helyzet : az állandó terhek hatása összegzõdik a rendkívüli hóteherrel. 1.b Accidental design situation: effect of dead loads is increased by the effect of the accidental snow laod. ULS: p pres.u.ad p g p s.ad Látható, hogy ULS vizsgálatra az 1.b kobinációs eset a értékadó! It can be seen, that for ULS exaination the 1.b cobination case is the adequate. 8

9 p pres.u, p pres.s 2. teherkobináció: "Szívóhatás" (jele "suck") Load Cobination2: 'Sucking effect' (signed by 'suck') Az állandó teher alsó (inf) értékével ellentétesen hat a értékadó szélszívás a hosszirányú szélhatásból. Doinantw ind sucking fro longitudinal w ind effect affects against the infinitive value of the dead load. F zóna Zone F ULS: p suck.u.f G.inf p g w p w.90.f.suck SLS: p suck.s.f p g p w.90.f.suck G zóna Zone G ULS: p suck.u.g G.inf p g w p w.90.g.suck SLS: p suck.s.g p g p w.90.g.suck p suck..u.f ; p suck.s.f p suck.u.g ; p suck.s.g Mértékadó határállapotok ellenõrzése Checking of the liit states A kiindulási LTP85 (t=0,75) trapézleez érete csökkenthetõ. A Lindab LTP45 (t=0,6 ) típusú trapézleez egfelel! A külsõ trapézleez ellenõrzését teherbírási és használhatósági határállapotokra a DiRoof 3.3 tervezo prograal végeztük el. A száítás eredénye: - ULS: 93 % (1.b teherkobináció) - SLS (L/200 axiális lehajlásra): 48 % (1.a teherkobináció) A tervezés további részletei a ellékletben találhatók. The LTP85 (t=0,75) initial size of the trapeziodal sheet can be reduced. Lindab LTP45 t=0,6 trapezoidal sheet is adequate! External trapezoidal sheet is checked for ultiate and servicebility liit states using the DiRoof 3.3 design softw are. esults R of the calculation: - ULS: 93 % (Load Cobination 1.b) - SLS (with axiu deflection L/200): 48 %(Load Cobination1.a) For ore details see the Annex. 9

10 III.3 A szeleenek éretezése III.3.1 Statikai odell A szeleen tartószerkezeti odellje a rácsos tartók síkjaira erőlegesen futó, azok által ereven alátáasztott folytatólagos többtáaszú gerendatartó (III.5 ábra). A táaszoknál alkalazott átfedéses kialakításnál figyelebe kell venni, hogy a két egyást fedő és összecsavarozott szelvény alkotta szakaszok erevsége kisebb, int az eredeti szelvényé. A tartó egtáasztási pontjait - a vázlatterv alapján - a rácsos tartók síkjaiban kell felvenni. felső trapézleez hatása p [/] Y Rácsos tartók int táaszok III.5 ábra: A szeleen tartószerkezeti odellje. Z alsó trapézleez hatása, aennyiben van ilyen A Z szeleen felső övét oldalról - indkét burkolati kialakítás esetén (I.9 ábra) - trapézleez táasztja eg. Az alsó öv csak akkor egtáasztott, ha például a szigetelő réteg a Z szelvények közötti térbe kerül, és rögzítésére az alsó övekhez erősített trapézleezt alkalazunk (1.9a ábra). A főtartók a Z szelvény alsó övét ereven alátáasztják. A teher a trapézleezről a szeleenre a felső öv és gerinc etszéspontjában adódik át nyoás esetén, szélszíváskor pedig a kapcsolatnál (III.5 ábra). A fenti, viszonylag bonyolult egtáasztási és terhelési feltételeket ne kell odelleznünk, ivel azokat a LindabStructuralDesigner szoftver autoatikusan elvégzi. III.3.2 Teherodell A tetőszerkezetben azonos éretű szeleeneket alkalazunk, ezért a vizsgálat helyét a terhek eloszlása határozza eg. Azokat a szeleeneket kell vizsgálnunk, ahol a teher értékadó. Az állandó teher és a hóteher egyenletesen oszlik eg, ezért azok szepontjából a legnagyobb tehersáv-szélességgel rendelkező szeleen a értékadó. A szélteher a tetőfelületen változó intenzitású zónákra oszlik, ezért eg kell keresnünk a legnagyobb szélnyoás és a legnagyobb szélszívás helyét. A legnagyobb szélnyoás az állandó teherrel és a hóteherrel, a legnagyobb szélszívás az állandó teherrel alkot értékadó teherkobinációt. A teherodell felvételére általános szabály ne adható, inden esetet egyedileg kell eleezni. Például 0 5 -os tetőhajlás esetén az elezés az alábbi egállapításokra vezet: a keresztirányú szélhatásból csak az I-J zónákban keletkezik szélnyoás, a teljes felületen szélszívás keletkezik (II.1. Melléklet); a hosszirányú szélhatásból csak az I zónában keletkezik szélnyoás, a teljes felületen szélszívás keletkezik (II.2 Melléklet); a legnagyobb szélszívás az F és a G zónákban várható. Szeleenek vizsgálata esetén a belső szélhatást is figyelebe kell venni. Az előzőek alapján a értékadó teherkobinációk általában a következők (III.6 ábra): 10

11 1. teherkobináció: nyoóteher - teherbírás vizsgálat esetén (ULS): a) tartós tervezési helyzet p p ( p " " p ) G,sup b) rendkívüli tervezési helyzet pg p s. Ad g s s w.0 w w.e.pres - lehajlás vizsgálat esetén (SLS): p p ( p " " p ) g s w.0 w.e.pres w.i. suck 2. teherkobináció: szívóteher - teherbírás vizsgálat esetén (ULS): p " " ( p p ) G,inf g w w.e.suck - lehajlás vizsgálat esetén (SLS): p " "( p p ) g w.e.suck w.i. pres w.i. pres w.i. suck A fenti kifejezésekben a karakterisztikus terhek közvetlenül kiszáíthatók a tervezési segédlet II. Terhek 2. fejezetében eghatározott alapterhekből: p g p s p s.ad p w egyenletesen egoszló állandó teher; egyenletesen egoszló hóteher; egyenletesen egoszló rendkívüli hóteher; zónáktól függő, külső vagy belső egoszló szélteher keresztirányú vagy hosszirányú szélhatásból, aelyik a értékadó. Továbbá e index a külső szélhatást, i index a belső szélhatást, suck index a szívóhatást és pres index a nyoóhatást jelenti. A parciális (biztonsági) tényezők értékei: G,sup =1,35; G,inf =1,0, S =1,5 és w =1,5. Továbbá a szélhatás kobinációs tényezője: 0 =0,6. A használhatósági (SLS) vizsgálatnál a lehajlásokat L/200 értékkel korlátozzuk, ahol L a táaszköz hossza. 1. eset: nyoó hatás J tetőfelület hosszirányú szietriatengelye F G F 2/a eset: szívó hatás szeleen H Szélirány (0 fok) tetőfelület hosszirányú szietriatengelye szeleen 2/b eset: szívó hatás G H Szélirány (0 fok) I tetőfelület hosszirányú szietriatengelye szélirány (90 fok) szeleen 11

12 III.6 ábra: Szeleenek vizsgálatára értékadó tehersávok egyenletes szeleenkiosztás és 0 5 -os tetőhajlás esetén. III.3.3 Méretezés és dokuentálás A hidegen alakított Lindab típusú szeleen éretezéséhez a LindabStructural- Designer szoftvert használjuk. A progra alkalazását az III.2 Melléklet utatja be. A éretezés előkészítése során a következő kiindulási paraétereket kell eghatározni: Ország A Magyarország beállítással az aktuális ország speciális előírásait alkalazzuk. Funkció A szeleen éretezése a Z-profil opcióhoz tartozik. Szelvény A Lindab típusú Z szeleen választható agassága között van. A kiindulási szelvény éretét a vázlatterv szerint kell felvenni. Elhelyezés Erős, gyenge. Jelen esetben válasszuk az erős elhelyezést. Statikai rendszer A Z szeleen statikai rendszere többféle lehet. A viszonylag rövid szállítandó szeleenhossz előnyét is kihasználva a jelen feladatban inden táasznál, indkét oldalon 10-10%-os átfedést alkalazunk, kivéve a szélső táaszok elletti belső átfedést, ahol ez 20% (egfelelő opció: Átfedéses ). Csavarok A szeleen erőtani viselkedése függ a trapézleez és a szeleen rögzítéséhez használt csavarinőségektől is. (A 4,2; 4,8; 5,5; 6,3-as jelölések az önfúró leezcsavarok átérőit fejezik ki. Az M10 (5.6), M10 (8.8), M12 (5.6) és M12 (8.8) a hatlapfejű etrikus csavarok átérőire és anyaginőségeire utalnak.) Megtáasztás A Z szeleennek csak a felső öve, vagy indkét öve oldalról egtáasztott lehet. A I.9a ábra szerinti burkolati kialakítás esetén a Felső öv: Folytatólagos, Alsó öv: Folytatólagos opciót, a I.9b ábra szerinti kialakítás esetén pedig a Felső öv: Folytatólagos, Alsó öv: Szab. opciót kell választani. Leez/Megtáasztások Az oldalsó egtáasztó hatás függ az alkalazott trapézleez éretétől (Szelvény, Vastagság), ezért azokat is eg kell adni. Csavar A egtáasztó leez rögzítési ódjára utal ( 1 hullá vagy 2 hullá ). Konkrét adat hiányában javasoljuk az 2 hullá -os rögzítést. A szeleen geoetriáját a következő tervezési paraéterekkel kell egadni: Nyílásadatok Méret A szeleent a főtartók táasztják alá, ezért balról jobbra haladva eg kell adni a főtartók egyástól ért távolságait. Vtg.1 A választható leezvastagságok: 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 12

13 Táaszadatok L1/L2 Átfedéses kialakítás esetén inden nyílásban a szeleen a két keretálláson (táaszon) alapbeállításban 10-10%-al túlnyúlik. A progra a két szélső keretállásnál is felvesz egy-egy beállított túlnyúlást. Aennyiben a szélső kereteknél nincs túlnyúlás, a két adatot ki kell nullázni. Típus A progra többféle táaszopciót kínál. A jelen feladatban a közbenső táaszoknál alkalazzuk az átfedéses kialakítást (opció: O ), a két szélső táasznál pedig a csuklós kialakítást (opció: H ). Szélesség Tartóbakos kialakítás esetén a táaszszélesség nulla, ai azt jelenti, hogy a progra ne száol a beroppanás jelenségével. A szeleen tervezési (ULS és SLS) teherkobinációit az alábbi paraéterekkel kell egadni: Típus A progra többféle tehertípust kínál. A jelen feladatban az alábbi két tehertípust alkalazzuk: - egyenletesen egoszló teher a tartó teljes hossza entén (opció: U ); - lineárisan egoszló teher, aely a tartó egy szakaszán hat és lineárisan változó Intenzitású lehet (opció: L ). Kezdőpont/Végpont Lineáris ( L ) típusú teher esetén a terhelési szakasz kezdő- és végpontja, balról jobbra haladva. Kezdőintenzitás/Végintenzitás Egyenletesen egoszló ( U ) típusú teher esetén csak a kezdőintenzitást kell egadni, aely azonos a tartó teljes hossza entén egoszló teher intenzitásával. Lineáris ( L ) típusú teher esetén eg kell adni ind a kezdő-, ind a végintenzitást. ULS/SLS Minden tehersornál (teherkoponensnél) eg kell adni a kobináció típusát (teherbírás vizsgálat esetén ULS, lehajlás vizsgálat esetén SLS ). A geoetriai és a teherodell felvétele után végre kell hajtani az ellenőrzést a Száolás funkcióval. A progra egadja az ULS és az SLS határállapotokhoz tartozó kihasználtságokat [%]-ban kifejezve. Az ellenőrzés további részletei a Kivonat vagy a Részletes Eredények funkciókkal érhetők el. Aennyiben az ellenőrzés eredénye ne kielégítő (például a kihasználtság 100% fölött van, vagy jóval az alatt), akkor a szelvényt (a leez vastagságát és/vagy a szelvény agasságát) ódosítani kell, és a száítást eg kell isételni. A éretezés eredényét az alábbi adatok szöveges rögzítésével lehet egadni: szelvény agassága (pl. Z 250); leezvastagság (pl. t=2,5 ); ULS kihasználtság [%]-ban kifejezve; SLS kihasználtság [%]-ban kifejezve, a nyílásra vonatkozó határérték egadásával (pl. L/200). 13

14 III.3.4 Száítási példa Dr. Papp Ferenc 3.2 Szeleen éretezése Design of purlins Geoetriai odell Geoetric odel A szeleent az alábbi többtáaszú gerenda tartóval odellezzük (az ábra a kiindulási keresztetszet éretét is tartalazza): Purlins are odeled by a ultispan bea shown below (the figure shows the initial cross-section too): Y Z 250 (t=2.0 ) X Teherodell Load odel Általános egfontolások In general A szeleenek kiosztását egyenletesnek feltételezve az állandó és a hóte her szepontjából a vizsgálat helye közöbö s. Szélnyoás az I-J zónákban, a legnagyobb szélszívás az F és G zónákban keletkezik. Az elõbbiek alapján elegendõ a peretartótól szá ított elsõ szeleen vizsgálata. Assuing unifor intervals between purlins the place of the e xained purlin does not atter. Wind pressure occurs at zones I-J and axiu wind sucking occurs at zones F and G. Consequently, the purlin next to the edge bea should be exained. Tehersáv szélessége Width of loading area Z c tény c t nyoóteherre és szívóteherre egyaránt értékadó szeleen pozíció és a egfelelő tehersáv 14

15 Terhek karakterisztikus értékei Characteristic loads Állandó teher Dead load A szeleen önsúlya, a tarpézleez, a szigetelõ rétegek és a belsõ trapézleez súlyai a 2.1 szakasz alapján: Self w eight of purlin, external trapezoidal sheet, insulation and internal trapezoidal sheet according to paragraph 2.1: p g c tény q tr.külsõ q tr.belsõ q hõszig q szig cos ( ) q szeleen cos ( ) Hóteher Snow load Totálisan egoszló hóteher a szakasz alapján, [/] értékegységben. Totally distrubuted snow load according to paragraph in diension [/] p s c tény s t cos ( ) p s.ad c tény s r cos ( ) Szélteher Wind load Nyoóhatáskeresztirányú szélbõl az I és J zónákban ( szakasz alapján): Pressure due to cross wind on zones I and J according paragraph to ): - külsõ szélhatás external wind effect p w.e.pres c tény w 0.pres belsõ szélhatás internal wind effect p w..i.pres c tény w i

16 Szívóhatáskeresztirányú szélbõl az F és G zónákban ( szakasz) Sucking due to cross wind on zones F and G according to paragraph külsõ szélhatás/external wind effect F zóna zone F p w.e.suck.f.a c tény w F.0.10 G zóna p w.e.suck.g.a c tény w G zone G - belsõ szélhatás elhagyva, ert ellentétes irányú internal w ind effect: opposite to external wind effect, it is oitted Szívóhatás hosszirányú szélbõl az F és H zónákban ( szakasz) Sucking due to longitudinal wind on zones F and H according to paragraph külsõ szélhatás/external wind effect F zóna p w.e.suck.f.b c tény w F zone F H zóna p w.e.suck.h.b c tény w H zone H I zóna p w.e.suck.i.b c tény w I zone I - belsõ szélhatás elhagyva, ert ellentétes irányú internal w ind effect: opposite to the external wind effect, it is oitted Mértékadó teherkobinációk/ Design load cobinations Parciális tényezõk/partial factors Lásd a szakaszt!/according toparagraph A két terhelési esethez tartozó teherkobináció: Load cobinations for the two cases. 1. teherkobináció: "nyoó" hatás/ Load Cobination1: 'Pressure' effect ULS: 1.a: tartós tervezési helyzet p pres.u G.sup p g s p s 1.b: rendkívüli tervezési helyzet p pres.u.ad p g p s.ad w.0 w p w.e.pres p w..i.pres Látható, hogy a rendkívüli tervezési helyzet a értékadó! It can be seen that the accidental design situation is the critical one. SLS: p pres.s p g p s w.0 p w.e.pres p w..i.pres p pres.u ; p pres.s 2. teherkobináció: "szívó" hatás Load Cobination 1: 'Sucking' effect F zóna/zone F ULS: p suck.u.f G.inf p g w p w.e.suck.f.b SLS: p suck.s.f p g p w.e.suck.f.b

17 H zóna zone H ULS: p suck.u.h G.inf p g w p w.e.suck.h.b SLS: p suck.s.h p g p w.e.suck.h.b I zóna zone I ULS: p suck.u.i G.inf p g SLS: p suck.s.i p g p w.e.suck.i.b w p w.e.suck.i.b p suck.u.f ; p suck.s.f p suck.u.h ; p suck.s.h p suck.u.i ; p suck.s.i Mértékadó határállapotok ellenõrzése Checking the liit states A LINDAB Z250 (t=2,5) típusú szeleen egfelel! A szeleenek ellenõrzését teherbírási és használhatósági határállapotokra a DiRoof 3.3 tervezõ prograal végeztük el. A száítás eredénye nyoóhatásra: - ULS: 75 % - SLS: 46 % (L/200 axiális lehajlásra) A száítás eredénye szívóhatásra: - ULS: 11 % - SLS: 12 % (L/200 axiális lehajlásra) A száítás részleteit a elléklet tartalazza. LINDAB Z250 (t=2,5 ) purlin is adequate. Check of the purlinsfor ultiate and servicebility liit states was carried out by the DiRoof 3.3 software. Results for pressure effect: - ULS: 75 % - SLS: 46 % (for axiu deflection of L/200) Results for sucking effect: - ULS: 11 % - SLS: 12 % (for axiu deflection of L/200) The details of the calculation can be found in Annex. 17

18 III.1 Melléklet Trapézleez éretezése a LindabStructuralDesigner szoftver segítségével (alkalazási segédlet) M.III.1.1 A progra telepítése és aktiválása - töltse le a Lindab Structural Designer prograot az alábbi linkről a lenti felhasználónév és jelszó segítségével: ftp:// /lindab Structural Designer 1.4 for University/LindabStructuralDesigner 1.4.exe felhasználó név: lindabpublic jelszó: Lindab123 - telepítse a prograot a száítógépére - telepítés és a Copany" kiválasztása után a lenti ID és jelszó segítségével lehet belépni: CopanyID: Password: 8s21gb7 M.III.1.2 A progra alkalazása A progra elindítása és a nyelv beállítása után egjelenik a progra kounikációs ablaka, aely a következő adatbeviteli blokkokra van felosztva: Alapbeállítások Szerkezeti beállítások Geoetria Terhek Lehajlásszáítás paraéterei A száítás eredényeit az Eredény blokk tartalazza. Az alábbiakban a blokkok tartalát részletezzük. M.III Alapbeállítások A trapézleez éretezését az M.III.1.1 ábra szerinti alapbeállításokkal kell elvégezni. M.III Szerkezeti beállítások M.III.1.1 ábra: Alapbeállítások trapézleez éretezéséhez A Szelvény ablakban eg kell adni a trapézleez éretét (pl. LTP 45), ahol a szá a leez névleges agasságát jelenti []-ben. A beállított szelvény a grafikus ablakban a Szelvény füllel érhető el (M.III.1.2 ábra). 18

19 M.III.1.2 ábra: A Szelvény füllel elérhető keresztetszeti rajz (LTP 45) Az Elhelyezés legördülő listából kell kiválasztani a leez elhelyezésének ódját, aely jelen esetben a Keskeny öv felül, ai azt jelenti, hogy a keskenyebb övsáv van felül. A leezsávok közötti átfedés eghatározásához az Átfedés listából válasszuk az 1 opciót, aely általában egfelelő vízzáró képességet biztosít. A javasolt szerkezeti beállításokat az M.III.1.3 ábra utatja. M.III Geoetria M.III.1.3 ábra: Szerkezeti beállítások trapézleez éretezéséhez A geoetriai adatok egadását a Nyílások/Méret [] oszlop sorainak kitöltésével kezdjük. A peretartót jelentő bal oldali táasztól kezdve írjuk be a sorokba a vázlattervben rögzített szeleentávolságokat []-ben. A kialakuló statikai odell a grafikus ablakban folyaatosan frissül (M.III.1.4 ábra). A Statikai rendszer legördülő listából válasszuk a Folytatólagos opciót, ai azt jelenti, hogy a tetőperetől a taréjig egybefüggő leezsávokkal fedjük le a tetőfelületet. M.III.1.4 ábra: A geoetriai adatok bevitele és a folyaatosan frissülő statikai odell A progra autoatikusan kitölti a Vtg.1 adatoszlopot, aely a leezvastagságot tartalazza []-ben. Aennyiben a vastagságot változtatni akarjuk, akkor az első sorban lévő értékre 19

20 kattintva egjelenik a választék. Választás után az új érték kerül az adatoszlop inden sorába. A progra autoatikusan beállítja a Táaszok adatoszlopainak értékeit. Aennyiben a beállítások (lásd az M.III.1.4 ábrát) egfelelnek a tervező szándékának, akkor rátérhetünk a terhek felvételére. 20

21 M.III Terhek Dr. Papp Ferenc A terhek bevitelének alapvető szabálya, hogy egyszerre (egy prograindítással) csak egy ULS/SLS teherkobináció párra lehet vizsgálatot végezni. A prograot annyiszor kell futtatni, ahány teherkobináció párt akarunk vizsgálni. Az ULS és az SLS teherkobinációk több teherkoponensből építhetők fel, a beviteli táblázatban egy sor egy teherkoponensnek felel eg. Például az M.III.1.5 ábra egy ULS és egy SLS teherkobináció bevitelét utatja, aely az alábbi két sorból áll: 1,67 / intenzitású egyenletesen egoszló ULS nyoóteherből; 1,12 / intenzitású egyenletesen egoszló SLS nyoóteherből. M.III.1.5 ábra: Egy-egy ULS és SLS teherkobináció bevitele. A teherkoponens Típus attribútuának opcióit az M.III.1.6 ábra utatja. Az U opció a teljes tartón egoszló (totális) terhet jelenti. Az L opció a szakaszosan ható terhet jelenti, aely lineárisan változó is lehet. A C opció koncentrált erő bevitelére szolgál. M.III.1.6 ábra A teherkoponens típusának kiválasztása M.III Lehajlás száítás paraéterei A lehajlások határértékét a szabványok közvetlen ódon ne írják elő, ezért azt a tervezőnek kell eghatározni. Javasoljuk az L/200 határérték alkalazását (M.III.1.7 ábra). A Lehajlás típusa ablakban válasszuk a axiális opciót, ai azt jelenti, hogy a progra a táaszközökben a legnagyobb lehajlást tekinti tervezési értéknek. M.III.1.7 ábra A lehajlás ellenőrzéséhez tartozó határértékek beállítása 21

22 M.III.1.3 Ellenőrzés Dr. Papp Ferenc Az adatbevitel után elindítjuk a Száítás funkciót. A progra a 4.1 szakaszban leírtak szerint elvégzi a trapézleez analízisét és ellenőrzését. Az adott keresztetszethez és a tervezési ULS és SLS határállapotokhoz tartozó kihasználtságokat az Eredények blokk ablakai utatják (M.III.1.8 ábra). Az eredény akkor fogadható el (a szelvény akkor tekinthető véglegesnek), ha a kihasználtságok ne nagyobbak, int 100%, és legalább az egyik érték a lehető legközelebb van a 100%-hoz. Az ellenőrzés részletesebb eredényeit a Kivonat Eredények (M.III.1.9 ábra) és a Részletes Eredények (M.III.1.10 ábra) gobokkal lehet elérni. A tervezés paraétere a trapézleez agassága és a leezvastagság. M.III.1.8 ábra A száítási és a dokuentálási opciók M.III.1.9 ábra Kivonat eredények M.III.1.4 Dokuentálás M.III.1.10 ábra Részletes eredények A dokuentálást a gyakorlatvezető útutatása alapján kell elvégezni, de a dokuentálás egtervezése során az ésszerűséget és a papírral és a festékanyaggal való takarékosságot tekintsük vezérelvnek. Egy lehetséges egoldás, hogy a kézi statikai száítás (dokuentu) tartalazza a kiindulási adatokat és a elléklet a kinyotatott Kivonat eredények-lapot. Az utóbbi is elaradhat, ha a hallgató a progra alkalazásának képességét, illetve a kihasználtság eredényeit (a száítás hitelességét) saját száítógépén bizonyíthatja a feladat beadásakor. 22

23 III.2 Melléklet Szeleen éretezése a LindabStructuralDesigner szoftver segítségével (alkalazási segédlet) A LindabStructuralDesigner progra alkalazásának általános isereteit a III.1 Melléklet tartalazza. Itt csak a szeleen-tervezés specifikuait írjuk le. M.III.2.1 Alapbeállítások A szeleen éretezését az M.III.2.1 ábra szerinti alapbeállításokkal kell elvégezni. M.III.2.2 Szerkezeti beállítások M.III.2.1 ábra: Alapbeállítások szeleen éretezéséhez A Szelvény ablakban (M.III.2.2 ábra) eg kell adni a szeleen vázlattervben rögzített éretét (pl. Z 250), ahol a szá a szeleen névleges agasságát jelenti []-ben (M.III.2.3 ábra). M.III.2.2 ábra: Szerkezeti beállítások trapézleez éretezéséhez M.III.2.3 ábra: A Szelvény-füllel elérhető keresztetszeti rajz (Z 250) Az Megtáasztás adatezőben a Felső öv: Folytatólagos, Alsó öv: Szab. opció esetén csak a felső övet tekintjük oldalról egtáasztottnak, íg a Felső öv: Folytatólagos, Alsó öv: Folytatólagos opció esetén azt feltételezzük, hogy az alsó öv is egtáasztott oldalról (lásd a szakaszt). A Leez/Megtáasztások adatezőben eg kell adni az alkalazott trapézleez éreteit. A Csavar adatezőben eg kell adni a trapézleezt és a szeleent összekapcsoló, a szeleen-szeleen kapcsolatot alkotó és a szeleent lerögzítő csavarok rögzítésének sűrűségét. M.III.2.3 Geoetria A geoetriai adatok egadását a Nyílások/Méret[] oszlop sorainak kitöltésével kezdjük. A szélső főtartótól kezdve írjuk be a sorokba a vázlattervben rögzített főtartó távolságokat 23

24 []-ben. A kialakuló statikai odell a grafikus ablakban folyaatosan egjelenik (M.III.2.4 ábra). M.III.2.4 ábra: A szeleentartó folyaatosan kirajzolódó statikai odellje A progra autoatikusan kitölti a Vtg.1 adatoszlopot, aely a leezvastagságot utatja []-ben. Aennyiben a vastagságot változtatni akarjuk, akkor az első sorban lévő értékre kattintva egjelenik a választék. A progra autoatikusan beállítja a Táaszok blokk adatoszlopainak értékeit. A feltáaszkodási szélesség nullára vehető fel. Az L1/L2 adatok a táaszokon történő túlnyúlásokat jelentik, iniális értékük egfelel a beállított feltáaszkodási szélességnek. Aennyiben a beállítások egfelelnek a tervező szándékának (M.III.2.5 ábra), akkor rátérhetünk a terhek felvételére. A Statikai rendszer ablakban válasszuk az Átfedéses opciót, ai azt jelenti, hogy a táaszok felett a kétoldalt elhelyezkedő szeleenek 10%-10%-os túlnyúlással átfedik egyást (ai által a táaszoknál egerősített, folytatólagos tartóodellhez jutunk). M.III.2.4 Terhek M.III.2.5 ábra: A geoetria adatok beállítása A terhek bevitelének alapvető szabálya, hogy egyszerre (egy prograindítással) csak egy ULS és egy SLS teherkobinációt lehet vizsgálni. A prograot annyiszor kell futtatni, ahány teherkobinációt vizsgálni akarunk. Az ULS és az SLS terhek több teherkoponensből építhetők fel (a táblázatban egy sor egy teherkoponensnek felel eg). Például az M.III.2.6 ábra egy ULS és egy SLS tehereset bevitelét utatja, ahol az előbbi egy 5,77 / totális és egyenletesen egoszló koponensből, az utóbbi pedig egy 3,97 / totális és egyenletesen egoszló koponensből áll. A teherkoponens Típus attribútuának opcióit az M.III.2.7 ábra utatja. Az U opció a teljes tartón egoszló (totális) terhet jelenti. Az L opció a szakaszosan ható terhet jelenti, aely lineárisan változó is lehet. A C opció koncentrált erő bevitelére szolgál. Az A opció pedig a norálerő bevitelét teszi lehetővé (jelen feladat keretein belül, ilyen jellegű terhet ne kell egadnunk). 24

25 M.III.2.6 ábra: Egy-egy teherkoponensből álló ULS és SLS esetek bevitele M.III.2.5 Lehajlás száítás paraéterei M.III.2.7 ábra: A teherkoponens lehetséges típusai A lehajlások határértékét a szabványok közvetlen ódon ne írják elő, ezért a prograban a tervező eghatározhatja azt. Javasoljuk az L/200 határérték alkalazását (M.III.2.8 ábra). A Lehajlás típusa ablakban válasszuk a axiális opciót, ai azt jelenti, hogy a progra a táaszközökben a legnagyobb lejhajlást tekinti tervezési értéknek. M.III.2.6 Ellenőrzés M.III.2.8 ábra: A lehajlás vizsgálat beállítása Az adatbevitel után elindítjuk a Száítás funkciót (M.III.2.9 ábra). A progra a 4.1 szakaszban leírtak szerint elvégzi a szeleen analízisét és ellenőrzését. Az adott keresztetszethez és a határállapotokhoz (ULS és SLS) tartozó kihasználtságokat az Eredények blokk alatti ablakok utatják. Az eredény akkor fogadható el (a szelvény akkor tekinthető véglegesnek), ha a kihasználtságok ne nagyobbak 100%-nál, és legalább az egyik érték a lehető legközelebb van a 100%-hoz. A tervezés paraétere a szeleen agassága és a leezvastagság. M.III.2.7 Dokuentálás A dokuentálást a gyakorlatvezető útutatása alapján kell elvégezni, de a dokuentálás egtervezése során az ésszerűséget és a papírral és a festékanyaggal való takarékosságot tekintsük vezérelvnek. Egy lehetséges egoldás, hogy a kézi statikai száítás 25

26 (dokuentu) tartalazza a kiindulási adatokat és a elléklet a kinyotatott Kivonat és Részletes eredények-lapokat (M.III.2.10 és M.III.2.11 ábrák). Az utóbbi is elaradhat, ha a hallgató a progra alkalazásának képességét, illetve a kihasználtság eredényeit (a száítás hitelességét) saját száítógépén bizonyítja a feladat beadásakor. M.III.2.9 ábra: Száítási és a dokuentálási funkciók M.III.2.10 ábra: Kivonat eredények M.III.2.11 ábra: Részletes eredények 26