Bevezető
Szabályok segítségével történő teherkombináció szűrés esetén a leggyakrabban használt kihasználtsági típus az Acél – mértékadó vizsgálat. Milyen eredményeket vesz figyelembe pontosan ez az opció és mit jelentenek a hozzá kapcsolódóan választható korlátok?
A teherkombinációk szűrésének négy módja van: határállapotok, teheresetek alapján, kézzel vagy szabályok alkalmazásával. A három másik módszerrel ellentétben a szabályok szerinti szűrés kizárólag számítási eredmények alapján lehetséges.
A teherkombinációk számának csökkentésének leghatékonyabb módja minden bizonnyal a kihasználtsági szabályok alkalmazása.
Kihasználtsági szabályok segítségével a teherkombinációkat az általuk okozott kihasználtságok alapján választjuk ki. A kihasználtságok a különböző tervezési vizsgálatokban elérhetők, mértékadó eredményekből és acél szelvények esetén az egyes vizsgálatokból is, úgy mint általános rugalmas szilárdsági ellenállás, tiszta igénybevételi ellenállások, interakció és globális stabilitás vizsgálat.
A mértékadó vizsgálat jelentése
A mértékadó vizsgálat nem mindig az a vizsgálat, amelyik a legnagyobb kihasználtságot adja, hanem az, amelyik a legnagyobb RELEVÁNS kihasználtságot. Tipikus példa erre, amikor a képlékeny interakciós képletek érvényesek, akkor ez lesz a mértékadó vizsgálat az általános rugalmassal szemben, jóllehet ez utóbbi magasabb kihasználtságokat ad.
Acél – Mértékadó vizsgálat
Az Acél – Mértékadó vizsgálat opció minden végeselem ponthoz tartalmazza a mértékadó vizsgálatból származó kihasználtságot minden kombinációban. Ez azt jelenti, hogy pontonként annyi kihasználtsági értékünk lesz, ahogy teherkombinációt kiszámoltunk.
Fontos megérteni a különbséget a Mértékadó eredmények maximuma és az Acél – Mértékadó vizsgálat opció között. A Mértékadó eredmények maximuma opció a mértékadó teherkombináció mértékadó vizsgálatból származó kihasználtságot tartalmazza minden pontban, mintegy burkolója az Acél – Mértékadó vizsgálat eredményeinek. Vagyis itt minden végeselem ponthoz egyetlen kihasználtság (és egy teherkombináció) tartozik. Egyben megegyezik a Globális vizsgálatok fülön megjelenő mértékadó eredmények táblázattal.
Amikor egy szabályt alkalmazunk, a kiválasztott kihasználtsági típushoz tartozó kihasználtságokat összevetjük a megadott korláttal. Azok a teherkombinációk, amelyekből származó eredmények megfelelnek a korlátnak, kiválasztásra kerülnek. A vizsgálat a választott modell részlet minden végeselem pontjában megtörténik.
Korlátok Acél – Mértékadó vizsgálat opció esetén
- Maximum: azon kombinációk kiválasztására, amelyek bárhol a legnagyobb kihasználtságot okozzák. Lehet ugyanaz, mint a Mértékadó eredmények maximuma, kivéve amikor vannak olyan kombinációk, ahol a kihasználtság ugyanannyi, és az a mértékadó. Ilyenkor itt az összes ilyen teherkombináció kiválasztásra kerül, míg a Mértékadó eredmények maximuma opciónál mindig csak egy mértékadó van.
- Több mint a legnagyobb érték %-a: ugyanazokat a kombinációkat választja ki, mint a Maximum és még azokat, amelyek az adott pontbeli legnagyobb kihasználtság adott százaléka feletti kihasználtságot eredményeznek. Például ha egy adott pontban a mértékadó kihasználtság 80%, a kihasználtsági szabály korlátja pedig ‘Több mint a legnagyobb érték 90%-a’, akkor ez a szabály ki fogja választani az összes olyan teherkombinációt, ami ebben a pontban 0,9*80%=72% és 80% közötti kihasználtságot eredményez.
- Több mint: kiválasztja azokat a teherkombinációkat, amelyek bárhol a megadott érték feletti kihasználtságot eredményeznek.
Nézzünk egy egyszerű síkbeli keretet példaként a jobb érthetőség kedvéért. A jobb oldali gerendát egy részletbe raktuk, amire három kihasználtsági szabályt alkalmaztunk. Öt pontot a bemutatás kedvéért kiválasztottunk, de természetesen a részletmodell minden pontja figyelembe van véve a szűrésnél.
Did you know that you could use Consteel to include in your model a wide range of cold-formed macro sections?
Download the example model and try it!
Download modelIf you haven’t tried Consteel yet, request a trial for free!
Try Consteel for free
Did you know that you could use Consteel to perform structural analysis at room and elevated temperatures as part of design process for fire resistance?
Download the example model and try it!
Download modelsIf you haven’t tried Consteel yet, request a trial for free!
Bevezetés
A ConSteel-ben három lehetőség áll rendelkezésre vasbeton oszlopok tervezésére: Manuális névleges görbület módszer, automatikus névleges görbület módszer és névleges merevség módszer.
Mindegyik módszernek megvannak az előnyei és a hátrányai, és különböző esetekben érdemes használni őket. Most röviden áttekintjük ezeket a módszereket és bemutatjuk hogyan használhatóak. Egy példamodell csomag és egy segítő folyamatábra is elérhető az áttekintés végén.
Az említett módszerekhez köthető funkciók elérése az Online Kézikönyvünk Structural design és Structural modeling fejezeteiben található meg.
Áttekintő táblázat
A következő táblázat röviden tartalmazza a legfontosabb információkat. Kattints a táblázatra a teljes képernyős megtekintéshez.
Most egy-egy rövid példán keresztül bemutatjuk a módszerek alkalmazását.
Példák
Manuális Névleges Görbület Módszer
Szelvény létrehozása
Imperfekciók nélküli szerkezet definiálása
Vasalás definiálása
Tervezési paraméterek megadása
Elsőrendű analízis
Tervezés
Automatikus Névleges Görbület Módszer
A manuális névleges görbület módszerhez képest eltérő lépéseket mutatjuk be.
Imperfekciók definiálása
Tervezési paraméterek megadása
Elsőrendű analízis – imperfekciókkal együtt
gateDid you know that you could use Consteel to design simple supported, continuous and over-lapped purlins systems, considering shear and rotational stiffness of attached roof sheeting?
Download the example model and try it!
Download modelIf you haven’t tried Consteel yet, request a trial for free!
Try Consteel for free
Did you know that you could use Consteel to determine the critical temperature of a steel beam protected against fire with intumescent painting?
Download the example model and try it!
Download modelIf you haven’t tried Consteel yet, request a trial for free!
Try Consteel for free
Did you know that you could use Consteel to design a hot-rolled crane beam considering the effect of code-prescribed load eccentricities?
Download the example model and try it!
Download modelIf you haven’t tried Consteel yet, request a trial for free!
Try Consteel for free
A Consteel lehetőségek széles skáláját kínálja a teherkombinációk szűréséhez, amely határállapot, tehereset, valamint analízis eredmények és kihasználtságok alapján is történhet. Szűrők különböző kombinációinak alkalmazásával a tervezési folyamat tudatosabbá válhat és csökkenhet a számítási idő.
Szűrési lehetőségek
A szűrést a Teherkombináció csomag megadása nevű dialóg on lehet elvégezni.
A határállapotok és teheresetek szerinti szűrést az azonos nevű gombok alatt lenyíló jelölőnégyzetekkel lehet végrehajtani.
A jelölőnégyzeteknek három állása van. Nem csak kiválasztásra használhatóak, hanem egyben az adott teherkombináció csomag tartalmát is mutatják. Kézzel csak bepipált vagy üres állapotra kapcsolhatók, a köztes állás akkor jelenik meg, ha egyéb szűrőket alkalmazunk.
A határállapotok és teheresetek szerinti szűrést számítási eredmények nélkül is lehet alkalmazni.
A szabályok szerinti szűrés viszont minden esetben analízis vagy tervezési eredményeken alapszik. A különböző típusú szabályokat egyszerre vagy egymás után is lehet alkalmazni, hogy kiválasszuk a kívánt teherkombinációkat.
Amikor egy szabályt alkalmazunk, a filter megvizsgál minden teherkombinációt, ami ki volt választva a Teherkombináció csomag megadása ablakban -akár kézzel, akár határállapota vagy a benne lévő tehereset alapján-, minden olyan végeselem pontban, amit a szabály megkíván. Azok a teherkombinációk, amik megfelelnek a szabálynak, kiválasztva maradnak, míg azok, amelyek nem, nem lesznek többé kijelölve.
- Analízis szabály alkalmazásával deformációk vagy igénybevételek alapján választhatunk ki kombinációkat. Az analízis eredményeket a szabály megadásától függően minden végeselem pontban vagy csak az elemvégeken vizsgáljuk (pl. kapcsolatokhoz). Deformációkat csak SLS, míg igénybevételeket csak ULS kombinációkban vizsgálunk.
- Kihajlás szabállyal azok a teherkombinációk választhatók ki, amelyekhez tartozó rugalmas kritikus teherszorzó (első kihajlási sajátérték) kisebb a megadott értéknél.
- Kihasználtsági szabállyal a teherkombinációkat a kiválasztott részletmodell minden végeselem pontjában meghatározott kihasználtságok alapján lehet szűrni. Acél elemek esetén a kihasználtságok elérhetők minden szabványos vizsgálatból, mint pl. általános rugalmas szilárdsági ellenállás, tiszta igénybevételi ellenállás, interakciók és globális stabilitásvizsgálat. A filter csak ULS kombinációkra alkalmazható.
Különböző típusú szűrők kombinálása
A háromféle szűrőt lehetséges és érdemes együtt használni, azonban fontos tudni, hogy a szabályok szerinti szűrést csak azokon a kombinációkból válogat, amik ki vannak választva és van hozzájuk megfelelő számítási eredmény.
Vegyünk egy példát!
Egy egyszerű síkbeli keretmodell, amiben 27 teherkombinációt generáltunk többféle határállapotban. Az analízis és szabványos tervezési eredmények rendelkezésre állnak az összes teherkombinációban.
Alkalmazzunk egy kihasználtsági szabályt, amely kiválasztja azokat a teherkombinációkat, ahol a legnagyobb mértékadó kihasználtság 50% felett van.
Ekkor négy teherkombinációt kapunk:
De ha az 50%-os szabály alkalmazása előtt kikapcsoljuk a rendkívüli teherkombinációkat,
akkor a szabály alkamazása után már csak egy kombinációnk marad.
Több szabály alkalmazása
Több szabály együttes alkalmazása esetén a létrejövő teherkombináció-lista azoknak a listáknak az összege lesz, amik a szabály külön-külön való alkalmazása esetén jöttek volna létre.
gateThis paper discusses a combination of best practices and procedures from recent work in Europe and the US, providing rational and economical calculations addressing the complexities associated with frame design using nonprismatic members. Recommendations are provided in the context of US design practice. A primary objective is to achieve maximum simplicity, transparency, and design speed while facilitating rigor of the underlying calculations. The paper provides several focused examples illustrating the recommended design verification procedures.
Click the button below to download and read the full article.
GATEA Consteel 16-ban bevezettük a teherkombináció szűrés funkciót. A szűrés a teherkombinációk határállapota, a hozzátartozó teheresetek vagy akár a korábbi analízis eredmények és kihasználtságok alapján is lehetséges. A cél különböző csomagok létrehozása az optimalizálási folyamat különböző lépéseire csökkentve ezzel a számítási időt, miközben biztosak lehetünk, hogy az összes releváns teherkombinációt figyelembe vettük. Lássuk, hogyan néz ki ez a tudatos munkafolyamat a gyakorlatban!
Leírás
A legtöbb szerkezettervezési projekten jelentős probléma, hogy a szabványok számos teheresetet és kombinációt definiálnak. Bár e kombinációk többsége soha nem releváns vagy mértékadó, ettől függetlenül általában nem nyilvánvaló, melyeket lehet biztonsággal elhanyagolni, különösen, ha azt is figyelembe kívánjuk venni, hogy különböző teherkombinációk lehetnek relevánsak a szerkezet különböző részeire, mint az elsődleges vagy másodlagos szerkezet, kapcsolatok stb. Ennek megfelelően az optimalizálási folyamatot nagy mennyiségű felesleges számítás terheli.
A teherkombináció szűrés funkcióval csökkentett teherkombinációs listák, vagyis teherkombináció csomagok létrehozása a cél, amelyek az optimalizálás különböző részeihez elmenthetők.
A szűrési funkció optimális munkafolyamata attól függően változhat, hogy milyen céllal hozzuk létre a csomagokat, de létezik egy ajánlott általános folyamat, ami bármelyikhez alapul szolgálhat.
Először a legegyszerűbb számításokat végezzük el és használjuk ezek eredményét egy megengedő szűréshez. Már ez jelentősen le fogja csökkenteni a teherkombinációk számát. Majd a számítások összetettségét növelve tovább tudjuk csökkenteni a kombinációs listát, immár szigorúbb szűrőket alkalmazva. Ha szükséges, ez a lépés ismételhető. Ezzel az iteratív eljárással elkerülhető az esetlegesen sok ezer kombináció időigényes számítása.
1 – összes teherkombináció, szűrés nélkül;
2 – kezdeti csomag megengedő szűréssel;
3 – végső csomag szigorú szűréssel
Részletezett folyamat
Modellezés
Minden optimalizálási folyamat alapja egy jól felépített szerkezeti modell. Ennek megfelelően a munkafolyamat első lépése a geometriai és szerkezeti modellezés és a terhek definiálása. Ajánlott ennek lezárásaként egy elsőrendű analízist futtatni egy-két teheresetre az esetleges modellezési hibák megtalálására.
A teherkombinációkat ezután érdemes létrehozni. Mindegyik határállapotot létre kell hozni, amit a tervezés teljes ideje alatt használni szükséges. A Consteel automata teherkombináció generáló funkciója hatékony eszköz ehhez.
Számítás és szűrés
Teherkombináció csomag létrehozható a Teherkombináció csomag megadása dialógon a határállapot vagy a kívánt tehereset kiválasztásával. De általában valószínű, hogy a konkrét analízis eredményre vagy kihasználtságra történő szűrés jóval hatékonyabb tud lenni a kombinációk számnak csökkentésben. A fent leírt általános folyamat részleteiben így a következő:
gate