Lindab vékonyfalú profilok méretezése DimRoof statikai szoftverrel

2010 2009

Lindab acél profilok statikai méretezése

Lindab Profil oktatási program 2010

Lindab vékonyfalú profilok méretezése DimRoof statikai szoftverrel

Lindab Kft. 1

2010 2009


1. A statikai tervezés eszközei a Lindabnál Lindab 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 2

1

2010 2009


2. Szakmai háttér: vékonyfalú acél szelvények méretezése Alkalmazott méretezési szabványok: – StBK-5 (svéd szabvány, 1982) – Eurocode 3-1-3 (ENV1993-1-3:1996) előszabvány

Megjegyzés: EN 1993-1-3:2007 beépítése 2010-ben!

Anyagjellemzők: – Acél osztályok: S250; S320; S350 (szelvénytől függően) → folyáshatás és szakítószilárdság (pl.: LTP150 esetén S320 acél; fy=320MPa, fu=390MPa) – Rugalmassági modulus: E=210 000 MPa – Nyírási rug. modulus: G=80 770 MPa – Poisson-tényező: ν=0.3 Pozitiv

Negativ

Keresztmetszeti jellemzők: – Vastagság tervezési értéke: td=tnom – tzinc (tzinc=0,04mm) – Lokális lemezhorpadás figyelembevétele → Effektív („dolgozó”) keresztmetszet → effektív km-i jellemzők – Pozitív és negatív elhelyezés definiálva (Táblázatokban részletezve) – Pozitív és negatív hajlítás definiálva (Táblázatokban részletezve) 3

2010 2009


Effektív keresztmetszeti jellemzők: – Effektív km-i terület: – Effektív inercianyomaték: – Effektív keresztmetszeti tényező:

Aeff Ieff+ ; Ieff– Weff+ ; Weff–

Megjegyzések, 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

2

2010 2009


h

Effektív keresztmetszeti ellenállások (ENV1993-1-3, 5. és 6. fejezet): (A trapézlemezek egy periódus-szélességű bordaként, gerendaszerűen vannak figyelembe véve)

bper

γM0=1.1 ; γM1=1.1 ; γM2=1.25

– Parciális biztonsági tényezők:

+ + M Rd = Weff f y γM

– Hajlítási ellenállás:

− − M Rd = Weff f y γM

– Nyírási ellenállás:

V Rd =

h t f bv γ M sin Φ

TRd =

2 VRd sin Φ b per

(1 gerinc) (trapézlemez-szelvény)

– Gerinc beroppanási ellenállása (támasz, koncentrált teher):

(

)(

)(

)

RRd = κ a,s α t 2 Ef yb 1 − 0.1 r/t 0.5 + 0.02l a /t 2.4 + (Φ/ 90)2 γ M 1 FRd =

2010 2009

2 RRd b per

(1 gerinc)

(trapézlemezszelvény)

5


Ellenőrzések teherbírási határállapotban (ULS): – Hajlítónyomaték: + + M Sd ≤ M Rd – Nyíróerő:

q L

− − M Sd ≤ M Rd

M+

TSd ≤ TRd

L M–

M

– Gerinc beroppanása (támasz, koncentrált erő):

FSd ≤ FRd

T

– Nyomaték & nyíróerő (interakció):

⎛ M Sd ⎜⎜ ⎝ M Rd

2

⎞ ⎛ TSd ⎟⎟ + ⎜⎜ ⎠ ⎝ TRd

⎞ ⎟⎟ ⎠

2

≤ 1

– Nyomaték y & beroppanás pp (interakció): ( )

M Sd FSd + ≤ 1,25 M Rd FRd Megjegyzés: Egyik övén szabad (nem megtámasztott) Z/C-gerendák méretezése külön fejezet szerint (ENV1993-1-3; 10. fejezet)

F Fe

Fi

Fe

6

3

2010 2009


Ellenőrzés használhatósági határállapotban (SLS):

– Lehajlás a tartótengelyre (lemezsíkra) merőlegesen:

eSd ≤ elim

– A maximális lehajlás (eSd) SLS feszültégi szint alapján rugalmasan számítható. Becsült SLS szint: maximális (ULS) feszültségi szint 70%-a (0.7xfy/γM0) → Effektív keresztmetszeti jellemzők meghatározásához SLS-ben – A lehajlási korlát (elim) a nemzeti előírások illetve megbízóval való egyeztetés alapján adódik. Javasolt korlátok: elim=L/150

Tetőhéjazat, ő é falburkolat

elim=L/180; L/200

Hajlított gerendák általában

elim=L/300

Másodlagos tartók (szelemenek), ha a főtartók stabilitását biztosítják

elim=L/300

Födémlemez (lágyfedésű tető magasprofil lemeze)

elim=L/400

Könnyűszerkezetes födémgerendák (káros rezgések elkerülése érdekében) 7

2010 2009


3. Teherfelvétel NAGYON FONTOS: A méretezési szabvány és a teherszabvány harmonizációja! Teherszabvány MSZ 15021 szabvány MSZ ENV 1991 (Eurocode 1, magyar NAD)

→ → →

Méretezési szabvány StBK-5 svéd szabvány 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. 2) Minden 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 ULS és SLS határállapotban.

8

4

2010 2009


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:

• • • • • •

qlim,U,1 qlim,U,2 qlim,U,3 qlim,U,4 qlim,S,200 qlim,S,300

2010 2009

max. max. max. max. max. max.

megoszló teher, ULS, pozitív állás és nyomó irány megoszló teher, ULS, pozitív állás és szívó irány megoszló teher, ULS, negatív állás és nyomó irány megoszló teher, ULS, negatív állás és szívó irány megoszló teher, SLS, L/200 lehajlási korlát megoszló teher, SLS, L/300 lehajlási korlát

9


4.2

A terhelési táblázatokban használt statikai vázak:

• • • •

Kéttámaszú gerendatartó, Folytatólagos háromtámaszú tartó, F l Folytatólagos ól négytámaszú é á ú tartó, ó Folytatólagos öt- vagy többtámaszú tartó.

Simply supported beam

L

Continuous beam with three supports

L

L

L

L

L

L

L

L

Continuous beam with four supports

L

Five or more supports

10

5

2010 2009


4.3

Példa a)

Követelmények, előírások – Szabvány: Eurocode (ENV 1993-1-3) – Lehajlási korlát: L/300

b)

Statikai váz: – Folytatólagos háromtámaszú tartó – Fesztáv: L=6,0m; felfekvés: 100mm

L

Szelvény:

840

Lindab LTP150 magasprofil Kérdés: statikailag szükséges vastagság?

153

c)

L

119

161

color

280

d)

41

Terhek, kombinációk: (γg=1,35) g=0,40 kN/m2 pins=0,20 kN/m2 (γins=1,50) ps=0,80 kN/m2 (γs=1,50)

– Tetőburkolat súlya (lágyfedés): – Installációs (függesztett) teher: – Hóteher:

Mértékadó teherkombináció értékei SLS és ULS határállapotban: – Használhatósági h.á. (SLS): qSLS=0,4+0,2+0,8= 1,40 kN/m2 – Teherbírási h.á. (ULS): qULS=1,35x0,4+1,5x(0,2+0,8)= 2,04 kN/m2 11

2010 2009


Kiválasztás a terhelési táblázatokból Statikai váz: Negatív állás; lefelé ható teher L/300 lehajlási korlát

→ → →

153

840

e)

Folyt. háromtámaszú qlim,U,3 jelű (3.) sor qlim,S,300 jelű (6.) sor

– Első próbálkozás: t=0 t=0,75mm 75mm

119

161 280

L

color

41

L

<2.04 : Nem! >1.40 : OK!

– Második próbálkozás: t=0,88mm

>2.04 : OK! >1.40 : OK!

Végeredmény: LTP150/0,88 szelvény megfelel, ez szükséges!

12

6

2010 2009


5. DimRoof program ismertetése 5.1

A DimRoof program fejlesztése Verziók (kiadás éve):

Szakmai támogatás:

– DimRoof v. 1.0

(1998)

– Lindab Profil AB (Hans Larsson)

– DimRoof v. 2.0

(2000)

– DimRoof v. 2.1

(2001)

– Budapest Műszaki Egyetem; (Dr. Dunai László; Ádány Sándor)

– DimRoof v. 3.0

(2006)

– DimRoof v. 3.1; 3.2 (2007) – DimRoof v. 3.3

(2008)

– Budapest Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem (Dr. Dunai László; Dr. Ádány Sándor)

Felhasználók: – Lindab munkatársak – statikus tervezők – egyetemi hallgatók (BME) 13

2010 2009


5.2 Felhasználóbarát, egyszerű input felület

– Windows környezet – Alacsony hardverigény – Szelvények grafikai megjelenítése – Több nyelven fut (magyar, angol, svéd …) – Beépített kalauz, leírás – Egyszerű nyomtatás

Letölthető: www.lindab.com/ buildingtechnology (a svéd Lindab IT osztály által működtetett weboldal) 14

7

2010 2009


Méretezhető termékek, gyártmányok – – – – – –

17,4

1028

tetőhéjazat falburkolat födémlemez (új: LTP150) Z-profilú szelemen-rendszer (új: ZC200ECO) C-profilú C profilú szelemen szelemen-rendszer rendszer kalapprofil lécezés

64.2

25

114.2

1000 42 200

900 színoldal

43

5.3

77

180

47

18

1066

76

137

930

166

144

color

43

310

40

50

20

20 146

66

66

120

120

250

250

41 41

47

2010 2009

74

47

74

15


5.4

Választható statikai vázak – – – – – – –

kéttámaszú folytatólagos többtámaszú Gerber-csuklós (Lindab standard Gerber) átfedéses (Lindab standard átfedéses) toldóelemes konzolos túlnyújtás erősítő (kiegészítő) elem a nyílásokban L

L

L

L

0,1L 0,2L

0,1L t1

t2 L

L

L

L

q [kN/m]

0,1L t1

t1

L

L

t1 L

q [kN/m]

L

L

L

L

L

16

8

2010 2009


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

1 futtatás – 2 teherkombináció: – 1 kombináció teherbírásra (ULS) – 1 kombináció lehajlásra (SLS)

q [kN/m] q1 [kN/m]

q2 [kN/m]

Q [kN/m]

N [kN]

N [kN]

L

L

L

17

2010 2009


5.6

Számítás (kalkulációs és méretező modul)

Számítás: – „Számolás „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)

L

L

L 18

9

2010 2009


Lehajlás-vizsgálat paraméterei: – lehajlás megengedhető mértéke (L/…) – „bázis” támaszköz (elméleti, szabad nyílás)

Teherbírás számítása a választott szabvány szerint: – effektív keresztmetszeti jellemzők meghatározása (Aeff, Ieff, Weff ) – keresztmetszeti ellenállások meghatározása (NRd, MRd, VRd, FRde, FRdi) – interakciós vizsgálatok (M+N; M+R; M+V) – globális és alaki torzulással járó („disztorziós”) stabilitásvesztés – kísérlet-alapú teherbírás: LPA cserepeslemez, SINUS profil 19

2010 2009


5.7 Extra lehetőség (1): Hózug-számító modul Keresztirányú hófelhalmozódás miatti többletteher figyelembevétele Z-/C-gerendák: Optimális gerendakiosztás

Trapézlemez: Optimális lemezvastagság meghatározása

20

10

2010 2009


5.8 Extra lehetőség (2): Tehergeneráló modul Teherszabvány MSZ 15021 szabvány MSZ ENV 1991 (Eurocode 1, magyar NAD)

→ → →

Méretezési szabvány StBK-5 svéd szabvány ENV 1993-1-3 szabvány

DimRoof fő felület

Tehermodul felülete

21

2010 2009


geometriai beállítások

teherszabvány paraméterei (önsúly, hóteher, szélteher)

grafikus megjelenítés (3D vagy 2D)

automatikus tehergenerálás felajánlott teherkombinációk

egyszerű adat-transzformáció vissza az eredeti tehertáblázatba 22

11

2010 2009


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)

23

2010 2009


5.10 Példa (ugyanaz, mint a 4.3 fejezetben) a)

Követelmények, előírások – Szabvány: Eurocode (ENV 1993-1-3) – Lehajlási korlát: L/300

b)

Statikai váz: – Folytatólagos háromtámaszú tartó – Fesztáv: L=6,0m; felfekvés: 100mm

L

Szelvény: Lindab LTP150 magasprofil Kérdés: statikailag szükséges vastagság?

840

153

c)

L

119

161 280

d)

color

41

Terhek, kombinációk: – Tetőburkolat súlya (lágyfedés): – Installációs (függesztett) teher: – Hóteher:

(γg=1,35) g=0,40 kN/m2 pins=0,20 kN/m2 (γins=1,50) 2 ps=0,80 kN/m (γs=1,50)

Mértékadó teherkombináció értékei SLS és ULS határállapotban: – Használhatósági h.á. (SLS): qSLS=0,4+0,2+0,8= 1,40 kN/m2 – Teherbírási h.á. (ULS): qULS=1,35x0,4+1,5x(0,2+0,8)= 2,04 kN/m2 24

12

2010 2009


e)

Adatok a DimRoof-ba: – – – – –

Funkció: Födém Ország: Magyarország Szabvány: Eurocode St tik i modell: Statikai d ll F Folytatólagos l t tól Geometria, Terhek: ld. előbb

25

2010 2009


f)

Számítás, ellenőrzés: – Első próba: t=0,75mm vastagság futtatása

→ Eredmény: nem OK! ULS: 126 % SLS: 64 %

→ Mértékadó vizsgálat: nyomaték-beroppanás interakció a középső támasz felett

26

13

2010 2009


– ”Optimál!” funkció (=megkeresni a legkisebb vastagságot, ami megfelel!)

→ Eredmény: t=0,88mm: OK! ULS: 95 %; SLS: 52%

g)

Végeredmény:

Szükséges profil: LTP150/0,88

L

L

153

840

L=6,0m

2010 2009

119

161 280

color

41

27


We have the solution…

Köszönöm a figyelmet!

28

14

Lindab vékonyfalú profilok méretezése DimRoof statikai szoftverrel

Recommend Documents