© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
Alapozások számítása SOFiSTiK FUND program használatával 1.1 Bevezető 1.1.1 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.
1.1.2 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 1045−1, 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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
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/m2)
Terhek N=
1700 kN
My =
150 kNm
Mx =
80 kNm
V=
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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
3
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
4
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
5
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
1.4 Számítás menete és hibakeresés 1.4.1 Számítás indítása Az adatok módosítása után nincs más teendőnk, mint újrafuttatni a számítást. Ehhez kattintsunk a , vagy nyomjuk le az F12 billentyűt.
számítógép ikonra A megjelenő kérdésre válaszoljunk Igen-nel.
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
= a számítás hiba nélkül lefutott
Zöld X
= a számítás lefutott, de a szerkezetben pontosításokra van szükség
6
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
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)
1.4.2 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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
1.5 Eredmények Az eredményeket az űrlap böngészőben (URSULA) a FUND elágazás egyes fejezeteire kattintva hívhatjuk elő. Nézzük ezeket a fejezeteket.
1.5.1 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
© MonArch Kft. 2007.
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
SOFiS–FUND leírás
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.
1.5.2 Átszúródási kúp
hrmx
átszúródási kúp magassága X-irányban cm-ben
hrmy
átszúródási kúp magassága Y-irányban cm-ben
hrm
a két irányú magasság átlagértéke
1.5d
méret a kritikus átszúródási kúphoz
U−krit
átszúródási kúp alapkerülete
A−alap alaptest alapfelülete m2-ben A−krit
kritikus átszúródási felület m2-ben
1.5.3 Önsúlyok
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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
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)
függőleges normálerő
My (kNm)
X-irányú nyomaték (Y−tengely körül)
Mx (kNm)
Y-irányú nyomaték (X−tengely körül)
Hx (kN)
X-irányú vízszintes erő
Hy (kN)
Y-irányú vízszintes erő
dMy (kNm)
kiegészítő y-tengely körüli nyomaték: ha figyelembe vesszük az oszlop II. rendű számításából keletkező nyomatéktöbbletet
dMx (kNm)
kiegészítő x-tengely körüli nyomaték
1.5.5 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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
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
1.5.6 Méretezés
X− és Y−irányokban kerülnek meghatározásra a méretezési nyomatékok. A szelvények metszetei a méretezés során kerülnek megadásra. My
méretezési nyomaték X-irányban (Y-tengely körül)
Mx
méretezési nyomaték Y-irányban (X-tengely körül)
VR
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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
BST
betonacél anyaga
Nyomaték
az egyes szelvényekre jutó nyomaték kNm-ben
b(cm)
szelvények vastagsága
d(cm)
statikai magasság
e−b
beton alakváltozása o/oo-ben
e−s
betonacél alakváltozása o/oo-ben
As(cm2)
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.
1.5.7 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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
bh
vízszintes erő mindkét oldalfalban
bv
függőleges erő a hátfalban
As
vasalás
1.5.8 Nyírási ellenőrzés és átszúródásvizsgálat
VEd
Nyíróerő
VRd,ct
Vasalás nélkül az alaptest által felvehető nyíróerő
VRd,max
Nyomott tagok szilárdsága
1.5.9 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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
1.6 A kapott eredmények értelmezése 1.6.1 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.
1.6.2 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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
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
© MonArch Kft. 2007.
SOFiS–FUND leírás
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