Program S4.10 SOFTWARE EGIEERIG AB Byggtekniska Program - Stål Ståldimensionering
BYGGTEKSKA PROGRA STÅL Ståldimensionering Hisingsgatan 30 417 03 Göteborg Tel : 031-50 83 30 Fax : 031-50 83 33 E-mail : se@byggdata.se 2000-11-06, Version 5.0
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 Innehållsförtekning 1. ALLÄT...5 2. HÄTIG AV DATA FRÅ PROBLELÖSA/PLALÖSA...5 3. IDATA / BERÄKIGSGÅG...6 3.1. HUVUDEY...6 3.1.1. AVSLUTA... 6 3.1.2. HÄTA STÅG... 6 3.1.3. SITTKRAFTER... 7 3.1.4. ATERIAL... 8 3.1.5. TVÄRSITT... 9 3.1.6. KAPACITETSBERÄKIG... 9 3.1.7. GRAFISK KOTROLL... 9 3.1.8. UTSKRIFT AV RESULTAT... 10 3.2. DETALJPROGRA...10 3.2.1. KOCETRERAD LAST... 10 3.2.2. KRITISKT VIPPIGSOET... 10 3.2.3. GLOBAL SITTKOTROLL... 10 3.2.4. BYT DIESIOERIGSFIL... 10 3.2.5. PROFILBAKE... 11 4. RESULTAT...11 i
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 1. ALLÄT Innan installation kontrollera de krav som finns på primärminne oh hårddisk i SE-manualen. Även installationsförfarandet samt de kommandon som gäller i systemet finns beskrivet här. Detta är endast en arbetskopia av manualen. Den skall visa beräkningsgången samt de rutiner som finns med i programmet. Sedan tillkommer mer om vad programmet utför. Delvis redovisas detta i det sista kapitlet. 2. HÄTIG AV DATA FRÅ PROBLELÖSA/PLALÖSA Resultatet från beräkningar av ramar (plan/rymd) oh kontinuerliga balkar kan överföras till ståldimensioneringen. Välj i statikens resultatmeny rutinen Dimensionering. Se vidstående skärmbild. Välj vilka laster som skall föras över till ståldimensioneringen. Valet går till på samma sätt som vid Utskrift (tabell) oh Grafiskt resultat. För vidare information se sid. 54 oh framåt i Statik manualen. OBS! arkeras flera lastkombinationer (brott/bruks 2:a ordningens teori, kommer dessa vid överföring av tvärsnittskrafter till ståldimensioneringen att adderas. Lastkombinationerna måste kontrolleras var för sig. Samma sak gäller vid markering av flera lastfall. Därefter kommer Du in till programmet för ståldimensionering. 5
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 3. IDATA / BERÄKIGSGÅG Använd hjälptangenten, <F1>, flitigt. I många fall måste Du använda denna för att se vad de olika indata-alternativen beter. Finns mer hjälptext på efterföljande sida visas en nedåtriktad pil längst ner till höger i fönstret. Vandra i hjälptexten med <PgDn> / <PgUp> eller /. Lämna med <Es>. I hjälptexten används förkortningen HB(K), som står för Handboken Bygg, Konstruktionsteknik. 3.1. HUVUDEY Från huvudmenyn kan Du gå till de olika programdelar som redovisas på vidstående skärmbild. Vid ny indata fyller Du i rutinerna uppifrån oh ner. Skall Du i efterhand göra ändringar aktuell rutin. väljs Flytta markören i menyn med / eller slå första bokstaven (stor) till aktuell rutin. Gå in till rutinen med <Retur>. edan går vi igenom de olika rutinerna en efter en. 3.1.1. AVSLUTA ed detta val lämnar Du beräkningen. Det går även att använda <Es> i menyn. Innan Du kommer vidare fås varningen nedan. Har Du kommit till ståldimensioneringen från statiken hamnar Du i huvudmenyn (indatan) till statiken. I övriga fall blir utgången till beräkningstabellen i SE-systemet. 3.1.2. HÄTA STÅG Startar Du upp ståldimensioneringen från beräkningstabellen eller Direkt till program är denna rutin inaktiv. Endast när Du kommer från statiken eller hämtar en dimensioneringsfil kan denna rutin väljas. I dimensioneringsfilen finns snittkrafterna för hela konstruktionen eller de stänger som Du valt. Frågan här bredvid kan besvaras på två sätt. Skriv in stångnummer avdelade med,-teken eller bekräfta tomt indatafält för att få fram grafik. Det går att skriva in flera stänger iindatafältet, men dessa måste ha samma tvärsnitt om beräkningen skall bli korrekt. Därför rekommenderar vi att kontrollera en stång i taget. I nästa meny väljer Du vilken snittkraft med tillhörande värden som skall kontrolleras. Du kan växla mellan alternativen på vidstående skärmbild. Det alternativ som finns på skärmen när Du lämnar denna rutin dimensioneras i kapaitetsberäkningen. Lämna menyn med <Es>. Hamnar i Huvudmenyn igen. u visas högst upp på skärmbilden vilken stång (stänger) som skall beräknas. 6
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 är Du valt ett alternativ presenteras snittkrafterna för stången (stängerna). Här kan Du endast se på dom. I rutinen nedan går det att editera värdena. Avsluta med <Es>. Att bekräfta ett tomt indatafält leder till grafiskt val av stänger. För allmän genomgång av hur grafiken fungerar med mus/pilar (första bokstav et.) se manualen till SE-systemet (Kap. Grafplot). Ett exempel visas nedan. Är figuren liten använd zoom-funktionen. I nästa steg skall Du välja vilken stång (stänger) som skall dimensioneras. Efter valet (tangenten Välj Stång) skall Du gå till aktuell stång oh klika på denna. För att visa att den är vald ändrar stången färg. Sedan kan Du fortsätta oh välja fler stänger på samma sätt. Genom att klika på en vald stång igen tas valet bort. Avbryt denna rutin genom att tryka på Avsluta. Välj ett av alternativen Tabell eller Diagram. Diagram visar i grafisk form snittkrafter oh nedböjning (betekningar enligt statiken). Växla diagram genom att tryka på pilarna till höger i fönstret eller använd <PgDn>/<PgUp>. är kontrollen är gjord tryk på Avsluta / <Es>. Du kan inte lämna grafiken nu oh gå vidare till dimensioneringen. Först måste alltid en tabell väljas. Välj något av alternativen här bredvid. Aktuell snittkraft med tillhörande krafter presenteras. Se nedan. Gå till Avsluta / <Es>. Rutinen lämnas oh Du kan fortsätta med övriga indatarutiner. Högst upp på skärmbilden står vilken stång (stänger) som skall dimensioneras. ästa gång Du hämtar stång blir tidigare stångval nollställda. Det finns även vissa indatafält som återfår sina defaultvärden. I aterial blir knäklängderna satta till 0, avstyvad oh stagad till (ej), snittkraftstabellen nollställs samt kritiska vippningsmomentet (i detaljprogram) sätts till 0. Detta för att Du direkt skall kunna gå till kapaitetsberäkningen om tvärsnitt finns i dimensioneringsfilen. 3.1.3. SITTKRAFTER Hämtas snittkrafter från statiken fylls denna tabell i automatiskt med värden enligt ovanstående kapitel. Här kan Du även gå in oh redigera tabellen. Beräkningen kan t.ex. vara utförd för en plan ram, men det går att komplettera med snittkrafter i veka riktningen. Vid ingång till ståldimensioneringen, utan att gå via statiken, måste denna tabell fyllas i manuellt. För att få utnyttjandegraden för böjknäkning oh böjvridknäkning måste minst 2 snitt anges. Snitt: Ange var snittkrafterna angriper på stången. Högst 30 snitt kan anges. x (moment) oh V x (tvärkraft) motsvarar krafter som påverkar stången i styva riktningen. 7
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 y (moment) oh V y (tvärkraft) motsvarar krafter som påverkar stången i veka riktningen. T står för torsionsmoment (vridmoment). (normalkraft) anges med negativt teken för tryk oh positivt för drag. Anges ingen knäklängd (i rutinen aterial), dvs. de har värdet 0, väljer programmet automatiskt hela stånglängden (sista snittvärdet). Detta gäller även vid (nej) för avstyvad oh/eller stagad stång. Editering av tabell: Avbryt inmatningen med <Es>, dvs. när markören står på ny rad oh inmatningen är klar. Det går även att bryta med 1 i första indatakolumnen (snitt). Skall rad tas bort görs detta med -1. y rad kan endast läggas till i slutet av tabellen. Tabellen sorteras vid tillbakagång till huvudmenyn. är markören står längst till vänster i tabellen kan Du gå med / till valfri indatarad.<es> i detta läge ger återgång till huvudmenyn. Du kan flytta Dig fram oh tillbaka på en indatarad med /. Vid ny beräkning under samma körning stryk snittkrafterna med 1 i första indatakolumnen oh mata sedan in nya värden. 3.1.4. ATERIAL Denna rutin bestämmer myket av beräkningsgången. Säkerhetsklass oh aterialkoeff. Påverkar dimensionerande hållfasthetsvärden. Tillverkningen (svetsad/valsad) påverkar bl.a. framtagningen av reduktionsfaktorerna ω b oh ω. Knäklängderna ingår i formeln för slankhetsparametern λ, som i sin tur ger ω oh till sist Längre fram skall vi även kunna föra över knäklängderna från statikberäkningen. (Trykkraftskapaiteten). Typ av liv inverkar på skjuvbuklingen oh därmed V (Tvärkraftskapaiteten). Avstyvad? Kan bestå av tvär- eller längsavstyvningar. Dessa används i formlerna vid framtagning av reduktionsfaktorn ω (knäkning) samt ω v (skjuvbukling). Stagad? => Stången ostagad. Hela stånglängden används. J => Stagning samt måttet mellan dessa. Ingår i beräkningen för vippning oh slutligen för trykt kant). (omentkapaitet är Du väljer stålkvalité ändras automatiskt värdena för sträkgräns oh brottspänning. Utnyttja <F1>-tangenten för mer information om de enskilda indatan. 8
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 3.1.5. TVÄRSITT Endast ett tvärsnitt i taget kan kontrolleras. Välj om stången består av en standardprofil (från profilbanken) eller ett eget tvärsnitt. Tvärsnitt från profilbanken ger vidstående fönster. Välj standardprofil med / eller <PgDn> / <PgUp> samt <Retur>. Vid tryk på <S> (stort S) får Du upp ett sökfönster. Skriv önskad profil så långt Du kan. arkören hoppar till rätt plats i listan. Följande tvärsnitt kan användas idag ur profilbanken: Dubbelsymmetriska I-profiler: HEA, HEB, HE, I oh IPE. VKR- samt T- profiler. Val av eget tvärsnitt ger tabellen här bredvid. Välj önskat tvärsnitt. Denna tabell kommer suessivt att utökas med ytterligare tvärsnitt. En figur visar vilka mått som söks. Fyll i tabellen. Programmet räknar sedan ut nödvändiga tvärsnittsvärden. 3.1.6. KAPACITETSBERÄKIG Efter att indatan är klar startas Kapaitetsberäkningen oh resultatet presenteras på skärmen. Bläddra med <PgDn> / <PgUp> eller gå med / i resultatet. Avsluta med <Es>. Alla beräkningsbara kapaiteter oh interaktionsformler redovisas. I resultatet står förklaringar till de olika betekningarna. De följer BSK. Utskriften på printer kan senare begränsas till endast aktuella utnyttjandegrader. Vi redovisar okså beräkningsparametrar för att beräkningen skall kunna följas vid en eventuell kontroll. Vid "UTYTTJADEGRAD" står ett snittvärde. I detta snitt finns den högsta utnyttjandegraden. Är t.ex. någon av de aktuella utnyttjandegraderna för stor, avbryt med <Es>. Gå upp till "TVÄRSITT" oh välj en större profil. Kontrollera igen. Avviker dimensionerade tvärsnitt myket från de som användes i statiken bör statikberäkningen göras om. Jämför resultaten oh kontrollera att dessa inte avviker för myket. 3.1.7. GRAFISK KOTROLL Figuren visar grafiskt snittkontrollens utnyttjandegrad ( ger ett resultat i figuren. ellan dessa interpoleras rätlinjigt. + x, x + y + ) för stången. Varje snitt i tabellen för snittkrafter De stånglaster som hänger med från dimensioneringsfilen redovisas samt en liten skiss av hur tvärsnittet ser ut. 9
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 3.1.8. UTSKRIFT AV RESULTAT är dimensioneringen är klar tas resultatet ut på printer. Tabellen här bredvid redovisar de möjligheter som finns för att reduera utskriften. Du kan även ge en kort kommentar om varje utskrift för att skilja dom åt. Denna hamnar efter indatarubriken. För inställning av printern oh användning av printermenyn se manualen till SE-systemet. 3.2. DETALJPROGRA Vi har här samlat programdelar som inte används så myket eller vanligen används endast en gång. Denna meny skall efter hand byggas på med ytterligare rutiner (bultförband, svetsar, detaljer som pelartopp et.). 3.2.1. KOCETRERAD LAST Välj plaering av den konentrerade lasten vid balkände eller helt inne på stången. Det görs ingen interpolering mellan de båda alternativen. Slå in värde på livoh flänstjoklek samt radie. Lastspridningen ( l se ) samt kapaiteterna (den normala oh för slanka konstruktioner) med hänsyn till intrykning. Ytterligare information finns i BSK sid. 62. 3.2.2. KRITISKT VIPPIGSOET Programmet beräknar kritiska vippningsmomentet ( r ) enligt BSK sid. 55. Denna formel gäller för dubbelsymmetriskt tvärsnitt som är påverkat av en eller flera punktlaster. För andra belastningsfall oh tvärsnitt kan oh diagram i annan litteratur. Välj ett alternativ som Du vet är på säkra sidan. r beräknas enligt HB(K) sid. 330-332. Här finns sidhänvisningar till beräkningsformler I denna rutin kan Du ange nollställas. 3.2.3. GLOBAL SITTKOTROLL r för något av de andra belastningsfallen. Vid hämtning av ny stång kommer indatafältet att Kommer Du från statiken oh har en konstruktion med många standardprofiler kan det vara lämpligt att börja med denna rutin. Den globala snittkontrollen kan ge en snabb fingervisning om hur hårt utnyttjad konstruktionen är oh vilka stänger som mer i detalj behöver undersökas. Endast stänger med standardprofil beräknas. Den redovisade utnyttjadegraden bygger på interaktionsformler för snittkontroll enligt BSK sid. 56 oh 57. 3.2.4. BYT DIESIOERIGSFIL Alla dimensioneringsfiler som finns under ett projekt kan hämtas fram här. Använder Du Direkt till program + Ståldimensionering kommer Du inte åt någon dimensioneringsfil. Gå istället via projekt samt ny beräkning oh Du kommer åt dom. 10
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 Tabellen kan se ut som här bredvid. Det är referensnummren som skiljer de olika filerna åt. Detta nummer visas alltid längst ner till höger när Du är inne i en beräkning. Ett annat sätt att ta reda på dessa nummer är att ta en utskrift av projektet (i projektmenyn). I den redovisade tabellen finns även referensnummren med. Se skärmbild nedan. 3.2.5. PROFILBAKE Denna rutin leder till profilbanken. Programmet kan utnyttjas om Du vill gå in oh kontrollera/rätta värden för enskilda profiler eller kanske lägga till egna. Se vidare manualen för profilbanken. 4. RESULTAT Vi vill i denna sammanställning visa vilka formler (i detta fall för dubbelsymmetriska I-tvärsnitt) det är som ligger bakom varje betekning i resultatutskriften samt ge en sidhänvisning till handboken Bygg, Konstruktionsteknik (HB(K)) eller BSK. Tvärsnittskapaiteter: Rxd, omentkapaitet (dragen kant). x/y står för styva/veka riktningen. R 11
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 = η W f t BSK sid. 53, HB(K) sid. 324. Dragkraftskapaitet. = Agr f där A gr är tvärsnittets bruttoarea. BSK sid. 57, BH(K) sid. 313. Rxd omentkapaitet i styva riktningen, trykt kant. Innehåller reduktionsfaktor för vippning. Rxd = ω η b W f BSK sid. 53, HB(K) sid. 324. Trykkraftskapaitet. x/y står för styva/veka riktningen. Innehåller reduktionsfaktor för knäkning i resp riktning. = ω A gr f BSK sid. 58, HB(K) sid. 313. T Vridmomentkapaitet. T 0 Z v f där Z v är vridmotståndet enl. plastiitetsteori. =. 58 BSK sid. 63, HB(K) sid. 340. V Tvärkraftskapaitet. Innehåller reduktionsfaktor för skjuvbukling. V = ω A f där Aw = bw t w v w BSK sid. 60, HB(K) sid. 309. Uttnyttjandegrad (interaktionsformler): Snittkontroll γ o d xd + x + 1. 00 Rxd BSK sid. 56, HB(K) sid. 336. Alla de villkor som gäller för exponenten finns naturligtvis med i programmet. α o βo γ o d xd + x + y + + 1. 00 Rxd R BSK sid. 56, HB(K) sid. 336. Alla de villkor som gäller för exponenten finns naturligtvis med i programmet. Böjknäkning + x Böjknäkning kring x-axeln (styva riktningen). 12
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 d Rxd γ x + xd Rxd 1.00 2 där γ η ω 0. 8 = x y BSK sid. 58, HB(K) sid. 336. + y Böjknäkning kring y-axeln (veka riktningen). d R α + R γ BSK sid. 58, HB(K) sid. 336. y 1.00 där = α o ω y 0. 8 α oh γ γ ω 0. 8 y = o y Böjvridknäkning γ x d xd + x + 1. 00 Rxd Rxd där γ x = γ o ω x 0. 8 BSK sid. 59, HB(K) sid. 337. α β γ y + x + y d xd + + 1. 00 R Rxd R γ y = γ o ω y 0.8 BSK sid. 59, HB(K) sid. 337. där α = α o ω x 0. 8, β o β = oh Beräkningsparametrarna har vi tagit med för att Du vid en eventuell handberäkningskontroll skall kunna följa beräkningsgången. Dessa kan naturligtvis väljas bort vid resultatutskrift. β För att bestämma tvärsnittsklass. Tvärsnittsklassernas gränser - β pl, β el. BSK sid. 45-47, HB(K) sid. 305-307. λ Ett mått på tvärsnittsdelens slankhet (effektiva tjoklekar). 13
STÅLDIESIOERIG - VERSIO 1.1 HB(K) sid. 305-308. η Formfaktorer. Finns med lite varstans i normen. BSK sid. 52-, HB(K) sid. 324-325. λ λ x BSK sid. 50, HB(K) sid. 313-315. λ yx BSK sid. 50, HB(K) sid. 313-315. λ b BSK sid. 54, HB(K) sid. 327. λ BSK sid. 61, HB(K) sid. 309-310. w Se motsvarande sidor som för λ. 14