indab Profil oktatási program 010 indab vékonyfalú profilok méretezése DimRoof statikai szoftverrel indab Kft. 1 1. A statikai tervezés eszközei a indabnál indab vékonyfalú acélszelvények (burkolati lemezek és másodlagos tartó-rendszerek) statikai méretezéséhez felhasználható eszközök: írott anyag: méretezési segédletek (Trapézlemez; Z/C gerenda) program: DimRoof v.3.3 Z - gerendák C - gerendák 1
. Szakmai háttér: vékonyfalú acél szelvények méretezése Alkalmazott méretezési szabványok: StBK-5 (svéd szabvány, 198) Eurocode 3-1-3 (ENV1993-1-3:1996) előszabvány egjegyzés: EN 1993-1-3:007 beépítése 010-ben! Anyagjellemzők: Acél osztályok: S50; S30; S350 (szelvénytől függően) folyáshatás és szakítószilárdság (pl.: TP150 esetén S30 acél; f y =30Pa, f u =390Pa) Rugalmassági modulus: E=10 000 Pa Nyírási rug. modulus: G=80 770 Pa Poisson-tényező: ν=0.3 Pozitiv Negativ Keresztmetszeti jellemzők: Vastagság tervezési értéke: t d =t nom t zinc (t zinc =0,04mm) okális lemezhorpadás figyelembevétele Effektív ( dolgozó ) keresztmetszet effektív km-i jellemzők Pozitív és negatív elhelyezés definiálva (Táblázatokban részletezve) Pozitív és negatív hajlítás definiálva (Táblázatokban részletezve) 3 Effektív keresztmetszeti jellemzők: Effektív km-i terület: A eff Effektív inercianyomaték: I eff+ ; I eff Effektív keresztmetszeti tényező: W eff+ ; W eff egjegyzések, következmények: Az effektív keresztmetszet elvileg a feszültségeloszlás függvénye, de a méretezésben a tiszta eloszlásokhoz tartozó jellemzőket használjuk Pontos meghatározás csak iterációs módszerrel lehetséges Az eredetileg központos normálerő külpontossá válhat (eltolódik a súlypont is)! Trapézlemezek Z - gerendák 4
Effektív keresztmetszeti ellenállások (ENV1993-1-3, 5. és 6. fejezet): (A trapézlemezek egy periódus-szélességű bordaként, gerendaszerűen vannak figyelembe véve) Parciális biztonsági tényezők: γ 0 =1.1 ; γ 1 =1.1 ; γ =1.5 h b per Hajlítási ellenállás: + = W = W + eff eff f f y y γ γ Nyírási ellenállás: T V h = t f bv γ (1 gerinc) sin Φ = V sinφ (trapézlemez-szelvény) b per Gerinc beroppanási ellenállása (támasz, koncentrált teher): a,s ( ) γ 1 ( 01. r/t )( 0. 5 + 0. 0l /t ). 4 ( Φ/ 90) R = κ α t Ef + yb 1 a F = b per R (trapézlemezszelvény) (1 gerinc) 5 Ellenőrzések teherbírási határállapotban (US): q Hajlítónyomaték: + Sd + Sd Nyíróerő: TSd T + Gerinc beroppanása (támasz, koncentrált erő): FSd F Nyomaték& nyíróerő (interakció): Sd TSd + T 1 T F Nyomaték & beroppanás (interakció): Sd FSd + 1,5 F F e F i F e egjegyzés: Egyik övén szabad (nem megtámasztott) Z/C-gerendák méretezése külön fejezet szerint (ENV1993-1-3; 10. fejezet) 6 3
Ellenőrzés használhatósági határállapotban (SS): e ehajlás a tartótengelyre (lemezsíkra) merőlegesen: Sd lim e A maximális lehajlás (e Sd ) SS feszültégi szint alapján rugalmasan számítható. Becsült SS szint: maximális (US) feszültségi szint 70%-a (0.7xf y /γ 0 ) Effektív keresztmetszeti jellemzők meghatározásához SS-ben A lehajlási korlát (e lim ) a nemzeti előírások illetve megbízóval való egyeztetés alapján adódik. Javasolt korlátok: e lim =/150 e lim =/180; /00 e lim =/300 e lim =/300 e lim =/400 Tetőhéjazat, ő falburkolat Hajlított gerendák általában ásodlagos tartók (szelemenek), ha a főtartók stabilitását biztosítják Födémlemez (lágyfedésű tető magasprofil lemeze) Könnyűszerkezetes födémgerendák (káros rezgések elkerülése érdekében) 7 3. Teherfelvétel NAGYON FONTOS: A méretezési szabvány és a teherszabvány harmonizációja! Teherszabvány éretezési szabvány SZ 1501 szabvány StBK-5 svéd szabvány SZ ENV 1991 (Eurocode 1, magyar NAD) ENV 1993-1-3 szabvány 1) A különböző terhek intenzitásai a megfelelő teherszabványból (hó- és szélteher) illetve a felhasználó/ üzemeltető által nyújtott adatszolgáltatásból (installáció, födém hasznos) származnak. ) inden teherfajtának a tartótengelyre/tetősíkra merőleges komponensét kell figyelembe venni. Állandó (önsúly jellegű) terhek Hóteher Szélteher 3) Az alap- (karakterisztikus) értékek, a biztonsági (parciális) és az egyidejűségi (kombinációs) értékek figyelembe vételével meghatározandó a mértékadó teherkombináció US és SS határállapotban. 8 4
4. A méretezési segédlet és táblázatok használata 4.1 A tervezési táblázatok tartalma A Trapézlemezek méretezési segédletben 3 tervezési táblázat található: Keresztmetszeti jellemzők táblázata: Névleges vastagság Folyáshatár Teljes keresztmetszeti jellemzők Effektív keresztmetszeti jellemzők Keresztmetszeti ellenállások táblázata: Hajlítási ellenállás Nyírási ellenállás Beroppanási ellenállás szélső támasznál Beroppanási ellenállás közbenső támasznál Pozitiv Negativ Terhelési táblázatok: q lim,u,1 max. megoszló teher, US, pozitív állás és nyomó irány q lim,u, max. megoszló teher, US, pozitív állás és szívó irány q lim,u,3 max. megoszló teher, US, negatív állás és nyomó irány q lim,u,4 max. megoszló teher, US, negatív állás és szívó irány q lim,s,00 max. megoszló teher, SS, /00 lehajlási korlát q lim,s,300 max. megoszló teher, SS, /300 lehajlási korlát 9 4. A terhelési táblázatokban használt statikai vázak: Kéttámaszú gerendatartó, Folytatólagos háromtámaszú tartó, Folytatólagos négytámaszú tartó, Folytatólagos öt- vagy többtámaszú tartó. Simply supported beam Continuous beam with three supports Continuous beam with four supports Five or more supports 10 5
color 4.3 Példa a) Követelmények, előírások Szabvány: Eurocode (ENV 1993-1-3) ehajlási korlát: /300 b) Statikai váz: Folytatólagos háromtámaszú tartó Fesztáv: =6,0m; felfekvés: 100mm c) Szelvény: indab TP150 magasprofil Kérdés: statikailag szükséges vastagság? 153 840 d) Terhek, kombinációk: Tetőburkolat súlya (lágyfedés): g=0,40 kn/m (γ g =1,35) Installációs (függesztett) teher: p ins =0,0 kn/m (γ ins =1,50) Hóteher: p s =0,80 kn/m (γ s =1,50) 119 161 80 41 color értékadó teherkombináció értékei SS és US határállapotban: Használhatósági h.á. (SS): q SS =0,4+0,+0,8= 1,40 kn/m Teherbírási h.á. (US): q US =1,35x0,4+1,5x(0,+0,8)=,04 kn/m 11 e) Kiválasztás a terhelési táblázatokból 153 840 Statikai váz: Folyt. háromtámaszú Negatív állás; lefelé ható teher q lim,u,3 jelű (3.) sor /300 lehajlási korlát q lim,s,300 jelű (6.) sor 119 161 80 41 Első próbálkozás: t=0,75mm <.04 : Nem! >1.40 : OK! ásodik próbálkozás: t=0,88mm >.04 : OK! >1.40 : OK! Végeredmény: TP150/0,88 szelvény megfelel, ez szükséges! 1 6
5. DimRoof program ismertetése 5.1 A DimRoof program fejlesztése Verziók (kiadás éve): DimRoof v. 1.0 (1998) DimRoof v..0 (000) DimRoof v..1 (001) Szakmai támogatás: indab Profil AB (Hans arsson) Budapest űszaki Egyetem; (Dr. Dunai ászló; Ádány Sándor) DimRoof v. 3.0 (006) DimRoof v. 3.1; 3. (007) DimRoof v. 3.3 (008) Budapest űszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (Dr. Dunai ászló; Dr. Ádány Sándor) Felhasználók: indab munkatársak statikus tervezők egyetemi hallgatók (BE) 13 5. Felhasználóbarát, egyszerű input felület Windows környezet Alacsony hardverigény Szelvények grafikai megjelenítése Több nyelven fut (magyar, angol, svéd ) Beépített kalauz, leírás Egyszerű nyomtatás etölthető: www.lindab.com/ buildingtechnology (a svéd indab IT osztály által működtetett weboldal) 14 7
50 0 0 146 40 5.3 éretezhető termékek, gyártmányok 108 17,4 tetőhéjazat falburkolat födémlemez(új: TP150) Z-profilú szelemen-rendszer (új: ZC00ECO) C-profilú szelemen-rendszer kalapprofil lécezés 4 180 00 5 1000 900 43 64. 114. színoldal 77 47 1066 18 76 930 137 144 166 color 310 43 66 66 41 41 50 50 10 10 47 74 47 74 15 5.4 Választható statikai vázak kéttámaszú folytatólagos többtámaszú Gerber-csuklós (indab standard Gerber) átfedéses (indab standard átfedéses) toldóelemes konzolos túlnyújtás erősítő (kiegészítő) elem a nyílásokban 0,1 0, q [kn/m] 0,1 0,1 t t1 t1 t1 t1 q [kn/m] 16 8
5.5 Terhek bevitele Terhek: A terhek meghatározása a felhasználó feladata A számítások a felületre merőleges teherkomponensre érvényesek! (erős tengely körüli hajlítás) Különböző teherfajták: egyenletesen megoszló lineárisan megoszló koncentrált (= kis felületen megoszló) normál (húzó-/nyomó-) igénybevétel q [kn/m] 1 futtatás teherkombináció: 1 kombináció teherbírásra (US) 1 kombináció lehajlásra (SS) q 1 [kn/m] q [kn/m] Q [kn/m] N [kn] N [kn] 17 5.6 Számítás (kalkulációs és méretező modul) Számítás: Számolás gomb: gyors számítás a bevitt adatokkal Optimál! gomb: adott geometria, statikai váz, profilmagasság és adott teher mellett optimális vastagság automatikus meghatározása a tartó hossza mentén (Egy Számolás futtatás szükséges az optimálás előtt) Igénybevétel számítása: elsőrendű végeselemes analízis (egyszerű 1D gerendaelemmel; a trapézlemez is egyirányban teherviselő) 18 9
ehajlás-vizsgálat paraméterei: lehajlás megengedhető mértéke (/ ) bázis támaszköz (elméleti, szabad nyílás) Teherbírás számítása a választott szabvány szerint: effektív keresztmetszeti jellemzők meghatározása (A eff, I eff, W eff ) keresztmetszeti ellenállások meghatározása (N,, V, F e, F i ) interakciós vizsgálatok (+N; +R; +V) globális és alaki torzulással járó ( disztorziós ) stabilitásvesztés kísérlet-alapú teherbírás: PA cserepeslemez, SINUS profil 19 5.7 Extra lehetőség (1): Hózug-számító modul Keresztirányú hófelhalmozódás miatti többletteher figyelembevétele Z-/C-gerendák: Optimális gerendakiosztás Trapézlemez: Optimális lemezvastagság meghatározása 0 10
5.8 Extra lehetőség (): Tehergeneráló modul Teherszabvány éretezési szabvány SZ 1501 szabvány StBK-5 svéd szabvány SZ ENV 1991 (Eurocode 1, magyar NAD) ENV 1993-1-3 szabvány Tehermodul felülete DimRoof fő felület 1 geometriai beállítások grafikus megjelenítés (3D vagy D) teherszabvány paraméterei (önsúly, hóteher, szélteher) automatikus tehergenerálás felajánlott teherkombinációk egyszerű adat-transzformáció vissza az eredeti tehertáblázatba 11
5.9 Egyszerű eredményközlés legnagyobb kihasználtság a főlapon (azonnal látható a megfelelőség) részletes %-os relatív eredmények táblázatosan részletes abszolút eredmények táblázatosan önfúró csavarok száma táblázatosan (csak Z/C-gerenda esetén) 3 5.10 Példa (ugyanaz, mint a 4.3 fejezetben) a) Követelmények, előírások Szabvány: Eurocode (ENV 1993-1-3) ehajlási korlát: /300 b) Statikai váz: Folytatólagos háromtámaszú tartó Fesztáv: =6,0m; felfekvés: 100mm c) Szelvény: indab TP150 magasprofil Kérdés: statikailag szükséges vastagság? 153 840 d) Terhek, kombinációk: Tetőburkolat súlya (lágyfedés): g=0,40 kn/m (γ g =1,35) Installációs (függesztett) teher: p ins =0,0 kn/m (γ ins =1,50) Hóteher: p s =0,80 kn/m (γ s =1,50) 119 161 80 41 color értékadó teherkombináció értékei SS és US határállapotban: Használhatósági h.á. (SS): q SS =0,4+0,+0,8= 1,40 kn/m Teherbírási h.á. (US): q US =1,35x0,4+1,5x(0,+0,8)=,04 kn/m 4 1
e) Adatok a DimRoof-ba: Funkció: Födém Ország: agyarország Szabvány: Eurocode Statikai tik i modell: Folytatólagos tól Geometria, Terhek: ld. előbb 5 f) Számítás, ellenőrzés: Első próba: t=0,75mm vastagság futtatása Eredmény: nem OK! US: 16 % SS: 64 % értékadó vizsgálat: nyomaték-beroppanás interakció a középső támasz felett 6 13
Optimál! funkció (=megkeresni a legkisebb vastagságot, ami megfelel!) Eredmény: t=0,88mm: OK! US: 95 %; SS: 5% g) Végeredmény: Szükséges profil: TP150/0,88 840 153 =6,0m 119 161 80 41 color 7 We have the solution Köszönöm a figyelmet! 8 14