STAL-3D

Oferuje  moduł  STAL-3D  do  wy-
miarowania  prętów  przestrzen-
nych  konstrukcji  stalowych  wg
PN-90/B-03200  i  pod  kontrolą

programu  RM-3D,  a  przeznaczony  do  użyt-
kowania  na  komputerach  typu  IBM/PC  wy-
posażonych  w  system  Windows  ’98 / NT /
2000 / XP

C H A R A K T E RY S T Y KA P ROGR A MU

Moduł STAL-3D przeznaczony jest do wymiarowania pr

tów

przestrzennych konstrukcji stalowych

le wg postanowie

oraz

zalece

normy PN-90/B-03200 - Konstrukcje stalowe. Oblicze-

nia statyczne i projektowanie. Jest on zintegrowanym składni-
kiem pakietu programów oznaczonych skrótow

nazw

RM-3D

przeznaczonych do analizy statycznej i kinematycznej oraz wymia-
rowania przestrzennych konstrukcji pr

towych o dowolnym sche-

macie statycznym.

Integralno

ść

modułu STAL-3D z programem głównym RM-3D

polega na tym,

e wyniki analizy statycznej i kinematycznej doko-

nywanej przez program RM-3D s

przekazywane do modułu.

Oznacza to,

e moduł STAL-3D nie mo

e by

ywany jako auto-

nomiczny program u

ytkowy. Ka

da zmiana danych zwi

zanych z

wymiarowaniem - a maj

ca wpływ na prac

statyczn

całej kon-

strukcji - powoduje automatyczne wykonanie analizy statycznej
oraz uaktualnienie wyników oblicze

dla wszystkich warunków

wymiarowania.:

Do podstawowych atutów modułu STAL-3D nale

żą

pełna zgodno

ść

z wymaganiami i zaleceniami normy PN-90/B-

03200,

wymiarowanie pr

tów dowolnie zło

onych przekrojów jednogał

ziowych,

wymiarowania pr

tów o przekrojach wielogał

ziowych o ró

nej

konfiguracji i rodzaju kształtowników gał

zi,

automatyczne okre

lanie niektórych aspektów normowych wyni-

kaj

cych ze stanu sił przekrojowych w pr

cie oraz typu jego

przekroju,

automatyczne wskazywanie najbardziej miarodajnego warunku

ci pr

ta,

wizualne sygnalizowanie przekroczenia warunków no

ta,

łatwa lokalizacja pr

ta o najniekorzystniejszym warunku no

ci,

indywidualne i grupowe zadawanie danych wymiarowania

prostot

posługiwania si

jego opcjami i funkcjami,

graficzn

wizualizacj

danych i wyników oblicze

generowanie tabeli warunków normowych wraz z diagramem

stopni wykorzystania no

ci pr

tów konstrukcji z mo

liwo

selekcjonowania i sortowania wg wskazanego klucza,

całkowit

swobod

tworzenia dokumentacji graficzno-tekstowej

dzi

ki korzystaniu z gotowych arkuszy, opracowanych w kon-

wencji oblicze

cznych, automatycznie przesyłanych do za-

awansowanych edytorów tekstu (WordPad, MS Word , MS
Works, StarOffice, OpenOffice).

Dzi

ki tym cechom moduł STAL-3D jest wyj

tkowo sprawnym i

efektywnym narz

dziem warsztatu projektanta konstrukcji w zakre-

sie wymiarowania pr

tów przestrzennych konstrukcji stalowych.

O g ó l n a k o n c e p c j a d z i a ł a n i a m o d u ł u S T AL - 3 D

Przedmiotem procesu wymiarowania dokonywanego przy po-

mocy modułu STAL-3D jest dowolny pr

t lub grupa pr

tów prze-

strzennej konstrukcji stalowej (wykreowanej w trybie Schemat
programu RM-3D) o przekrojach jednogał

ziowym lub wielogał

ziowym, o stałych lub liniowo zmiennych wzdłu

osi pr

ta wymia-

rach, któremu został przypisany materiał z grupy ”stal”. Oznacza
to,

e przedmiotem wymiarowania mog

ty o nast

puj

cych

typach przekrojów:

przekroje składane jednokształtownikowe wszystkich typów

liwych do zadeklarowania w programie RM-3D,

przekroje wielogał

ziowe zadeklarowane jako "stalowe - wielo-

gał

ziowe”,

przekroje składane wielokształtownikowe zbudowane z wielu

kształtowników poł

czonych ze sob

spawami, z wyj

tkiem

przekrojów zawieraj

cych rur

okr

gł

przekroje wielomateriałowe, je

li tzw. materiałem podstawo-

wym przekroju jest "stal",

przekroje zawieraj

ce otwory wprowadzane w trybie definiowa-

nia przekroju programu RM-3D.

Dla przekrojów składaj

cych si

z kilku kształtowników wyko-

nanych z ró

nych gatunków stali, przyjmowany jest jeden rodzaj

stali okre

lony przez materiał podstawowy przekroju. Podczas

wymiarowania pr

tów stalowych kształty b

ce otworami oraz te,

którym przypisano inny materiał ni

stal, s

pomijane.

Pod poj

ciem przekroju jednogał

ziowego nale

y rozmie

oprócz przekrojów składaj

cych si

z jednego kształtownika (skła-

dane jednokształtownikowe}, równie

przekroje składaj

ce si

wielu kształtowników (składane wielokształtownikowe), w których
wszystkie kształtowniki s

ze sob

poł

czone spawami. Aby wielo-

kształtownikowe przekroje składane mogłyby by

dopuszczone do

wymiarowania, musz

one spełnia

nast

puj

ce warunki:

I U R O

O M P U T E R O W E G O

S P O M A G A N I A

R O J E K T O W A N I

R O J E K T O W A N I A

U L

. S

K R A J N A

1 2

4 5 - 2 3 2 O

P O L E

E L

. / F

A X

: 0 7 7 4 5 5 0 4 2 8

http://

w w w . c a d s i s . c o m . p l

e - m ai l :

c a d s i s @ c a d s i s . c o m . p l

Nie mog

zawiera

adnego pojedynczego kształtownika, który

nie jest poł

czony co najmniej jednym spawem z pozostałymi

kształtownikami przekroju.

Nie mog

zawiera

kształtowników typu "rura okr

gła" i "trójk

poniewa

dla tego typu kształtowników norma nie precyzuje

sposobu okre

lania smukło

cianek, co jest konieczne dla

ustalenia klasy przekroju.

Poszczególne kształtowniki nie mog

wzajemnie przenika

powierzchniami.

W przeciwnym razie wymiarowanie pr

ta nie b

dzie mo

liwe.

Podstaw

wszelkich oblicze

zwi

zanych z wymiarowaniem

ta s

charakterystyka przekroju pr

ta okre

lana w programie głów-

nym,

schemat i geometria pr

ta oraz jego uwarunkowanie kinema-

tyczne wynikaj

ce z jego powi

zania z innymi pr

tami konstruk-

cji, okre

lane w programie głównym,

wyniki oblicze

statycznych dla obliczeniowych i charaktery-

stycznych warto

ci obci

ąż

dostarczanych przez program

główny dla kombinacji aktywnych (wł

czonych do oblicze

) grup

obci

ąż

równania i wyra

enia wynikaj

ce wprost z postanowie

i zalece

normy PN-90/B-03200.

Zasada działania modułu STAL-3D polega na operowaniu tzw.

kontekstami wymiarowania - wła

ciwymi dla konkretnej sytuacji

statycznej i kinematycznej pr

ta. a mianowicie:

Przekrój

Długo

ci wyboczeniowe

czniki (dla pr

tów o przekrojach wielogał

ziowych)

Zwichrzenie

Stan graniczny no

ci, a w nim:

−

Stateczno

ść

miejscowa (9)

−

Napr

ęż

enia (Tab. 5)

−

Warunek (32)

−

ciskanie (39)

−

cinanie

−

Zginanie (54)

−

Zginanie ze

cinaniem (55)

−

ciskanie ze zginaniem (58)

−

rodnik pod obci

ąż

eniem skupionym (98)

−

rodnik w stanie zło

onym (24)

−

ść

czników (dla pr

tów o przekrojach wielogał

ziowych)

Stan graniczny u

ytkowania

Lista kontekstów jest ustalana przez moduł STAL-3D automa-

tycznie i nie wszystkie konteksty wymiarowania s

wykazywane na

tej li

cie, lecz tylko te, które s

merytorycznie wła

ciwe dla wymia-

rowanego pr

ta, a wynikaj

ce z jego stanu pracy statycznej, uwa-

runkowa

kinematycznych, kształtu i charakterystyki geometrycz-

nej przekroju. Wi

kszo

ść

kontekstów wymiarowania jest dodatko-

wo opatrzona numerem wzoru zwi

zanego z konkretnym warun-

kiem w okre

lonym w normie.

T w o r z e n i e d o k u m e n t a c j i

Tworzenie dokumentacji wymiarowania jest całkowicie swo-

bodne i mo

e by

dokonywane w dwóch formach:

Tekstowo-graficzna - dla pojedynczego pr

ta, generowana w

konwencji oblicze

prowadzonych r

cznie (komentarze, wzory,

podstawienia, rysunki) i mo

e by

o dwóch stopniach szczegó-

łowo

ci - pełnej i skróconej.

Tabelaryczna - dla grupy pr

tów, generowana jako zestaw tabel

zawieraj

cych podstawowe dane i wyniki wymiarowania dla po-

szczególnych pr

tów grupy. Ta forma ma równie

dwa stopnie

szczegółowo

ci.

Przykłady dokumentów

Przykład dokumentu szczegółowego w formie pełnej:

t nr 8

Zadanie: Przykład hali stalowej.rm3

Przekrój: 1 - słupy ram
Wymiary przekroju:

h=200,0 s=75,0 g=8,8 t=11,5 r=11,5 ex=20,1

Charakterystyka geometryczna przekroju:
Jxg=21138,4 Jyg=3820,0 A=64,40 ix=18,1 iy=7,7.

Materiał: St3S (X,Y,V,W)

Wytrzymałość fd=215 MPa dla g=11,5.

Siły krytyczne:

3,14²×205×21138,4

3,056²

-2

= 45795,1 kN

3,14²×205×3820,0

3,052²

-2

= 8297,5 kN

Poł

czenie gał

::::

Przyjęto, że gałęzie połączone są przewiązkami o szerokości b = 150,0 mm i grubości g = 12,0 mm
w odstępach l

= 571,4 mm, wykonanymi ze stali St3S (X,Y,V,W).

Smukłość gałęzi:

= l

/ i

= 571,4 / 21,4 = 26,70

84 215 /

84× 215 / 215

= 84,00

Współczynniki redukcji nośności:
Współczynnik niestateczności dla ścianki przy ściskaniu wynosi

= 1,000. Współczynnik niestateczności

gałęzi wynosi:

λ

= 26,70 / 84,00 = 0,318 ⇒

= 0,950

W związku z tym współczynniki redukcji nośności wynoszą:

- dla zginana względem osi X:

= 0,950

- dla zginana względem osi Y:

= 1,000

- dla ściskania:

= 0,950

Smukłość zastępcza pręta:
- dla wyboczenia w płaszczyźnie prostopadłej do osi X

= l

/ i

= 3056,0 / 181,2 = 16,87

16,87² + 26,70²× 2/2

= 31,584

31,58

84,00

× 0,950

= 0,366

Stateczno

ść

lokalna.

xa = 0,000; xb = 4,000.

Przekrój spełnia warunki przekroju klasy

Rozstaw poprzecznych usztywnień ścianki a = 4000,0 mm.

Warunek stateczności ścianki dla ścianki najbardziej narażonej na jej utratę (9):

1,115 > 1

Przyjęto, że przekrój wymiarowany będzie w stanie krytycznym.
Współczynniki redukcji nośności przekroju:

- dla zginana względem osi X:

= 0,950

- dla zginana względem osi Y:

= 1,000

- dla ściskania:

= 0,950

ść

przekroju na zginanie:

xa = 0,000; xb = 4,000

- względem osi X

= 0,950

1056,9

215

-3

= 215,9 kNm

- względem osi Y

= 1,000

382,0

215

-3

= 82,1 kNm

Współczynnik zwichrzenia dla

λ

= 0,000 wynosi

= 1,000

Warunek nośności (54):

131,5

1315,4

230,1

1,000×215,9

0,7

82,1

1,174 > 1

ść

(stateczno

ść

) pr

ciskanego i zginanego

::::

Składnik poprawkowy:
- dla zginania względem osi X:

x max

= 230,1 kNm

= 1,000

∆

1 25

max

ϕ λ β

1,25×0,976×0,366²×

1,000×230,1×131,5

215,9×1315,4

= 0,018

∆

= 0,018

- dla zginania względem osi Y:

y max

= 0,7 kNm

= 0,550

∆

1 25

max

ϕ λ β

1,25×0,881×0,472²×

0,550×0,7×131,5

82,1×1315,4

= 0,000

∆

= 0,000

Warunki nośności (58):
- dla wyboczenia względem osi X:

max

131,5

0,976×1315,4

1,000×230,1

1,000×215,9

0,550×0,7

82,1

1,175 > 0,982

= 1 - 0,018 = 1 -

∆

- dla wyboczenia względem osi Y:

max

131,5

0,881×1315,4

1,000×230,1

1,000×215,9

0,550×0,7

82,1

1,186 > 1,000

= 1 - 0,000 = 1 -

∆

Przykład dokumentu tabelarycznego w formie pełnej:

Wyniki wymiarowania wg PN-90/B-03200
Nazwa pliku: Przykład hali stalowej.rm3

Obci

ąż

enia: CW Sn St Wl

Nr pr

ta:

Grupa:

Przekrój:

Warunek decyduj

cy:

ść

Rama-2

1 - słupy ram

ciskanie ze zginaniem (58)

1,014

Rama-2

2 - rygle ram

Zginanie (54)

0,825

Rama-2

2 - rygle ram

Zginanie (54)

0,963

Rama-2

1 - słupy ram

ciskanie ze zginaniem (58)

1,196

Obci

ąż

enia: CW Sn St Wl

Nr pr

ta:

SGN:

Napr

ęż

enia:

Warunek

(32):

ciskanie

(39):

cinanie:

Zginanie

(54):

Zginanie

(55):

0,949

0,960

0,091

0,109

0,160

0,999

0,761

0,782

0,047

0,100

0,282

0,825

0,893

0,918

0,048

0,101

0,298

0,963

1,115

1,125

0,097

0,115

0,177

1,174

Obci

ąż

enia: CW Sn St Wl

Nr pr

ta:

ciskanie ze zgin.

(58):

rodnik pod

obc. skup.:

rodnik

w stanie zło

ść

czników:

SGU:

1,014

0,000

0,862

0,971

0,334

0,814

0,102

0,593

0,421

0,951

0,103

0,800

0,334

1,196

0,000

1,191

1,069

0,416

Przykład dokumentu tabelarycznego w formie skróconej:

Wyniki wymiarowania wg PN-90/B-03200
Nazwa pliku: Przykład hali stalowej.rm3

Obci

ąż

enia: CW Sn St Wl

Nr pr

ta:

Grupa:

Przekrój:

Warunek decyduj

cy:

ść

Rama-2

1 - słupy ram

ciskanie ze zginaniem (58)

1,014

Rama-2

2 - rygle ram

Zginanie (54)

0,825

Rama-2

2 - rygle ram

Zginanie (54)

0,963

Rama-2

1 - słupy ram

ciskanie ze zginaniem (58)

1,196

400

200