Alapozások számítása SOFiSTiK FUND program használatával

Átírás

1 1.1 Bevezető Alapozások számítása SOFiSTiK FUND program használatával Ismertető A FUND programmal a terhek és megengedett talaj határfeszültség megadása után meghatározhatjuk a szükséges alaptest méreteit, igénybevételeit és vasalását. Az alaptestre ható teher lehet állandó vagy esetleges normálerő, két irányban ható nyomaték és vízszintes erő. A megadott terhekből és az akár automatikusan meghatározott méretek alapján az alaptest számára egy hajlítási és egy átszúródási méretezés készül. Vizsgálhatunk pont- és sávalapokat, előbbi esetén opcionálisan kehely is készíthető. A program Eurocode 2 alapján szolgáltat eredményeket Számítási eljárás Az alaptest minimális méretei DIN 1045 szabvány szerint kerülnek meghatározásra. A méretmeghatározáskor a cél, hogy az állandó terhek hatására ne keletkezzen rés az alaptest és a talaj között. Az együttes terhek (állandó és esetleges) hatására az alaptest maximum az alaptest a szélétől a középpontjáig válhat el a talajtól. Az alaptest mérete nem haladhatja meg a 20 métert. A méretek többszöri kerekítés után egész számú értékek lesznek. A talaj számára használt határfeszültség az űrlapon keresztül megadható. A méretezéshez és az alaptest méreteinek meghatározásához teherkombinációk (tehervariációk) adhatók meg. A kombinációk így részt vesznek a hajlítási méretezésben és a nyírási ellenőrzésben. Az alaptest DIN 1045 alapján 8-8 szelvényre (nyolcadra) tagolódik. Minden méretezési szelvény számára nyomaték kerül meghatározásra a teljes hajlítási nyomaték arányaként. Külpontosan terhelt alaptest esetén ez a felosztás természetesen aszimmetrikus is lehet. Az átszúródás elleni biztonság DIN , ill. EC2 szerint kerül meghatározásra. Egy alaptest számára több normálerőből, X- és Y-tengely körüli nyomatékból és X- és Y-tengely menti vízszintes csúsztatóerőből álló tehereset adható meg, amelyek lehetnek állandó vagy teljes teher (állandó+esetleges) jellegűek. A teheresetek egyike meghatározza a szükséges legnagyobb alaptest méretet. Ez a méret kerül felhasználásra a valamennyi teheresetből számítandó hajlítási méretezés és az átszúródás elleni biztonság meghatározásához. A méretezési nyomatékok meghatározásakor az X- és Y- tengely körül forgató nyomatékok egytengelyű hajlításként kerülnek figyelembe vételre irányonként külön-külön. A nyomatékok az adatbeadástól függően az oszlopközépre, az oszlopszélre, kehelyalapok esetén az előbbieken felül a kehelyfal közepére és a kehelyfal szélére számíttathatók. 1

2 1.2 Mintafeladat ismertetése Nézzük meg a program használatát és működését egy mintafeladaton keresztül. A mintafeladat egy kehelyalap számítását ismerteti, ahol adott három igénybevétel (normálerő, vízszintes csúsztatóerő és hajlítónyomaték) és az alaptest geometriája. Anyagok Beton: C25/30 Betonacél: 500S Talaj: homokliszt (300 kn/m 2 ) Terhek N = My = Mx = V = 1700 kn 150 knm 80 knm 120 kn Egyéb adatok Betonfedés a kehelyben = 3,0 cm Betonfedés az alaptestben = 5,0 cm Vasbetétátmérő = 20 mm Alapozási sík mélysége: 0.9 m Biztonsági tényező 1,2 A méretezést, azaz a vasalás meghatározását Paschen-féle (majd Leonhardt-féle) vasalási javaslat alapján nézzük meg. 1.3 Programfelület Az űrlapok szürke hátterű adatait módosíthatjuk. Az újabb feladatok számításakor az előzőleg használt adatok jelennek. Az adatokat típusától függően az adatra történő begépeléssel vagy listából történő kiválasztással adhatjuk meg. Egyszerű adatmező esetén: Kijelölő lista esetén: 2

3 3

4 4

5 5

6 1.4 Számítás menete és hibakeresés Számítás indítása Az adatok módosítása után nincs más teendőnk, mint újrafuttatni a számítást. Ehhez kattintsunk a számítógép ikonra A megjelenő kérdésre válaszoljunk Igen-nel., vagy nyomjuk le az F12 billentyűt. Ezzel a módosításokat elmentjük és a legközelebbi számítás alkalmával ezeket az utoljára használt értékeket módosíthatjuk. A megjelenő számítási párbeszédablakban balra láthatjuk a számítandó modulok nevét, jobbra a számítás futását, alul pedig a jegyzőkönyvet. A számítás indításához kattintsunk a számítógép ikonra, vagy nyomjuk le az F12 billentyűt. Ha a számítás lefutott a modulok neve (TEMPLATE és FUND) mellett háromféle jelzést láthatunk: Zöld pipa Zöld X = a számítás hiba nélkül lefutott = a számítás lefutott, de a szerkezetben pontosításokra van szükség 6

7 Piros X = a számítás lefutott, de változtatni kell a méreteken vagy a számítás nem futott le hibás adatmegadás miatt. Bármely esetben váltsunk vissza az űrlapunkra alul a tálcán látható URSULA ikonra kattintva, vagy a számítás ablakából a baba ikonra kattintva Visszatérve az űrlapra egy kérdés ékezik, melyre válaszoljunk igennel. Ezzel a számítás eredményét azonnal ellenőrizhetjük. Ha a számítás zöld pipával lefutott, akkor az űrlap böngészőjében a baloldalon található fastruktúrában a FUND elágazás alatt található fejezetcímekre kattintva láthatjuk az egyes eredményeket (lásd XXX fejezet) Hibakeresés Ha számítás zöld X jelzéssel fejeződött be, akkor kattintsunk a zöld x keresése ikonra. Ennek hatására a dokumentációban a figyelmeztetés helyére ugrunk, ahol útmutatást kapunk a figyelmeztetés okáról és annak elhárításáról. Példa a figyelmeztetésre: Ha számítás piros X jelzéssel fejeződött be, akkor kattintsunk a piros x keresése ikonra. Ennek hatására a dokumentációban a hiba helyére ugrunk, ahol útmutatást kapunk a hiba okáról és annak elhárítási módjáról. Példa a hibára: Zöld X (figyelmeztetés), vagy piros X (hiba) esetén térjünk vissza az űrlapunkra és módosítsuk a szükséges értékeket, majd futtassuk újra a számítást. 7

8 1.5 Eredmények Az eredményeket az űrlap böngészőben (URSULA) a FUND elágazás egyes fejezeteire kattintva hívhatjuk elő. Nézzük ezeket a fejezeteket Geometria Alaptest Itt láthatók az általunk megadott, vagy a program által meghatározott alaptest méretek bx X-irányú oldalhossz cm-ben by Y-irányú oldalhossz cm-ben hi alaptest magassága belül (az oszlop közelében) cm-ben ha alaptest magassága kívül (az alaptest peremén) cm-ben H alaptest teljes magassága, ha van akkor kehelyrésszel együtt cm-ben Oszlop Itt láthatók az oszlop méretei cx X-irányú oldalhossz cm-ben cy Y-irányú oldalhossz cm-ben c helyettesítő kör keresztmetszetű oszlop átmérője c = 1.13 cx cy pontalapok esetén c = 1.13 ( ex koe) ( ey koe) kehelyalapok esetén ex teher x-irányú külpontossága az alaptest peremétől cm-ben ey teher y-irányú külpontossága az alaptest peremétől cm-ben exs teher x-irányú külpontossága az alaptest súlypontjától cm-ben eys teher x-irányú külpontossága az alaptest súlypontjától cm-ben Stat. magasság A betonfedésből és a vasbetétátmérőből számított statikai magasságok. hx statikai magasság x-irányban cm-ben hy statikai magasság y-irányban cm-ben hm a két irányú statikai magasság átlagértéke Kehely kx X-irányú oldalhossz cm-ben ky Y-irányú oldalhossz cm-ben 8

9 ha kehely magassága az alaptest külső legfelső pontjától cm-ben. hi kehely belső magassága cm-ben koe X-irányú falvastagság cm-ben koe Y-irányú falvastagság cm-ben Nyomaték V. A teljes nyomaték 8 önálló részre tagolódik (szelvények) X ir a teljes nyomaték százalékos aránya az X-tengely körüli nyomatékok számára (cy/by) Y ir a teljes nyomaték százalékos aránya az Y-tengely körüli nyomatékok számára (cx/bx) A hányadok a fél alaptestre vonatkoznak. Az arányok összege 50% A külpontosan terhelt alaptesteknél az arányok az alaptest mindkét oldalán meghatározásra kerülnek Átszúródási kúp hrmx hrmy hrm átszúródási kúp magassága X-irányban cm-ben átszúródási kúp magassága Y-irányban cm-ben a két irányú magasság átlagértéke 1. 5d méret a kritikus átszúródási kúphoz U krit átszúródási kúp alapkerülete A alap alaptest alapfelülete m 2 -ben A krit Önsúlyok kritikus átszúródási felület m -ben 2 Az önsúly az alaptest és a kehely önsúlyából és a rajtuk lévő térszíni megoszló teherből tevődik össze. Önsúly az alaptest önsúlya, kehelyalap esetén a kehely önsúlya Térszíni az alaptest térszíni terhe, a kehely körüli talajfeltöltés súlya 9

10 1.5.4 Teherösszeállítás Az alaptest számára több tehereset vehető figyelembe. A legnagyobb terheket tartalmazó teherkombináció alapján kerül meghatározásra az alaptest mérete. Minden egyes tehereset számára hajlítási méretezés és átszúródásvizsgálat készül. EC 2 alapján az igénybevételek osztott biztonsági tényezőkkel kerülnek kiszámításra. A terhek csak állandó (G) és együttes (állandó+esetleges: G+Q) értékkel jelennek meg. Az állandó értékek alapján nem keletkezhet hézag a talaj és az alaptest felülete között. N (kn) My (knm) Mx (knm) Hx (kn) Hy (kn) függőleges normálerő X-irányú nyomaték (Y tengely körül) Y-irányú nyomaték (X tengely körül) X-irányú vízszintes erő Y-irányú vízszintes erő dmy (knm) dmx (knm) kiegészítő y-tengely körüli nyomaték: ha figyelembe vesszük az oszlop II. rendű számításából keletkező nyomatéktöbbletet kiegészítő x-tengely körüli nyomaték Talajfeszültség sigma talajfeszültség kn/m2-ben A felületre vonatkoztatva, melynek súlypontja a teher támadáspontjában van. Zárójelben a megengedett feszültség látható. bx /by redukált oldalhosszak a sigma meghatározásához A 3. sorban egy megjegyzés látható: 10

11 Rés kialakul NEM vagy Rés kialakul Ez a megjegyzés jelzi, hogy az alaptest elemelkedik-e a talajról. k billenés elleni biztonság gl csúszás elleni biztonság Ha vízszintes erők is fellépnek, akkor a megengedett feszültség egy szorzóval csökkentésre kerül. Szorzó csökkentő szorzó rho súrlódási szög a csúszási biztonság meghatározásához Méretezés X és Y irányokban kerülnek meghatározásra a méretezési nyomatékok. A szelvények metszetei a méretezés során kerülnek megadásra. My Mx VR méretezési nyomaték X-irányban (Y-tengely körül) méretezési nyomaték Y-irányban (X-tengely körül) mértékadó nyíróerő A méretezés egy-egy B/8 szelvény (B = alaptest oldalhossza) számára készül el a rá jutó nyomatékarány alapján. Minden egyes szelvénynél meghatározott vasalás és az összesített vasalás megjelenítésre kerül. Ez a vasalás bizonyos körülmények között az átszúródási kúp területén belül a nyírási vizsgálat eredményének hányadával kiegészülhet. Ha az alaptest elválik a talajtól, akkor felső vasalás is kiszámításra kerül Anyag beton anyaga és az alkalmazott szabvány 11

12 BST Nyomaték b(cm) d(cm) e b e s As(cm2) betonacél anyaga az egyes szelvényekre jutó nyomaték knm-ben szelvények vastagsága statikai magasság beton alakváltozása o/oo-ben betonacél alakváltozása o/oo-ben meghatározott vasmennyiség cm2-ben As összes (cm2) Valamennyi szelvény vasmennyiségének összege A méretezés mindkét irányban elkészül. A méretezés a sávalapoknál csak egy 100 cm-es szakaszra vonatkozik az X-irányban Kehelyméretezés A kehely méretezése a két vasalási ajánlásnak (Leonhardt vagy Paschen) és a megadott zsaluzás felületnek (sima vagy durva) megfelelően X- és Y-irányokban készül el. Kehelyméretezés Leonhardt alapján szüks t az oszlop szükséges beágyazási mélysége ho vízszintes erő felül hu vízszintes erő alul As vasalás z függőleges erő Kehelyméretezés Paschen alapján 12

13 bh bv As vízszintes erő mindkét oldalfalban függőleges erő a hátfalban vasalás Nyírási ellenőrzés és átszúródásvizsgálat VEd VRd,ct VRd,max Nyíróerő Vasalás nélkül az alaptest által felvehető nyíróerő Nyomott tagok szilárdsága Méretek és terhek Végezetül láthatjuk a számításhoz felhasznált geometriát és terheket. A számítás eredményeként keletkező átszúródási kúp alapterületének körvonalát, valamint az alaptest kétirányú hajlítási vasalásának értékét. 13

14 1.6 A kapott eredmények értelmezése Hajlítási vasalás X irányú hajlítási vasalás vasmennyisége: 30,4 cm2 Ez a vasmennyiség pl. 12 db 18 (12x2,54)=30,48 cm2 két végén felhajlított vasbetéttel váltható ki. A 12db vasbetét a 2.5-(2x5)=2.4 m hosszon kb. 22 cm-es osztásközzel osztható ki. Y irányú hajlítási vasalás vasmennyisége: 34,1 cm2 Ez a vasmennyiség pl. 12 db 20 (12x3,18)=38,16 cm2 két végén felhajlított vasbetéttel váltható ki. A 12db vasbetét a 2.5-(2x5)=2.4 m hosszon kb. 22 cm-es osztásközzel osztható ki Nyírási vasalás Nyírási vasaláshoz a program 2,32 cm2 nyírási vasalást ír elő. A számítás szerint az átszúródási terület 2,50m2. Ezt mi a példában egy 1,8 x 1,4 m téglalap lakú területen zsámolyvasak elhelyezésével oldottuk meg. 14

15 1.6.3 Paschen szerinti kehelyvasalás Vízszintes kehelyvasalás vasmennyisége: 11,0 cm2 Ez a vasmennyiség pl. 8 db 14 (8x1,54)=12,32 cm2 kengyellel váltható ki. (4-es jelű vas) Függőleges kehelyvasalás vasmennyisége: 9,4 cm2 Ez a vasmennyiség pl. 7 db 10 (7x0,785)x2=10,99 cm2 (két szár) kengyellel váltható ki. (5-ös jelű vas) 15

16 1.6.4 Leonhardt szerinti kehelyvasalás Mivel a két irányban eltérő értékek szerepelnek, ezért a vasalást különböző módon készíthetnénk el, de a rajzolást egyszerűsítve a vasalást a két irányban azonosan, a nagyobb vasalási értékre készítjük el. Ennek értelmében az X irányú értékeket vesszük alapul. Felső vízszintes kehelyvasalás vasmennyisége: 6,8 cm2 Ez a vasmennyiség pl. 5 db 10 (5x0,785)x2=7,85 cm2 (két szár) kengyellel váltható ki Alsó vízszintes kehelyvasalás vasmennyisége: 5,2 cm2 Ez a vasmennyiség pl. 4 db 10 (4x0,785)x2=6,28 cm2 (két szár) kengyellel váltható ki A szerkesztési szabályok betartáshoz készül még egy közbenső kengyel. Függőleges kehelyvasalás vasmennyisége: 7,9 cm2 Ez a vasmennyiség pl. 6 db 10 (6x0,785)x2=9,42 cm2 (két szár) kengyellel váltható ki 16