charakterystyka modułu

Program komputerowy RM-DREW moduł pakietu RM współpracujący z
programem głównym RM-WIN - do
zintegrowanego wymiarowania prętów konstrukcji drewnianych, zgodnie z zasadami i wymaganiami PN-B-03150:2000.
CHARAKTERYSTYKA
MODUŁU
Moduł RM-DREW jest integralnym składnikiem pakietu RM
przeznaczonym do wymiarowania konstrukcji drewnianych
wg PN-B-03150:2000. Moduł wykorzystuje mechanizm tzw.
dynamicznej wymiany danych (ang. DDE) do komunikowa-
nia się z programem głównym pakietu. Oznacza to, że
wszelkie zmiany dokonywane w programie RM-WIN, mające wpływ na wymiarowanie, są automatycznie uwzględniane przez moduł RM-DREW i odwrotnie - zmiany dokonywane w module RM-DREW, mające wpływ na stan sił w prętach konstrukcji, są automatycznie uwzględniane przez program główny RM-WIN. Posługiwanie się modułem RMDREW polega na operowaniu tzw. kontekstami wymiarowania ściśle powiązanymi z poszczególnymi normowymi warunkami stanów granicznych nośności i użytkowania wspomagane opcjami automatycznego określania miarodajnych
warunków stanu granicznego nośności lub użytkowania.
Do najważniejszych cech modułu RM-DREW należy zaliczyć:
pełna zgodność z wymaganiami i zaleceniami normy PNB-03150:2000,
możliwość wymiarowania przekrojów złożonych ujętych w
normie,
wymiarowanie połączeń deklarowanych na końcach pręta,
automatyczne ustalanie listy kontekstów wymiarowania
jakim dany pręt powinien podlegać, co zależy od przypisanego mu rodzaju przekroju oraz warunków jego pracy
statycznej,
uwzględnianie aspektów wymiarowania wynikających z
przestrzennej pracy pręta konstrukcji,
automatyczne wyznaczanie długości wyboczeniowych
prętów dla potrzeb wymiarowania,
zmianę parametrów przekroju z automatyczną aktualizacją wyników obliczeń statycznych,
automatyczne wskazywanie najniekorzystniejszego normowego warunku nośności pręta,
automatyczne ustalanie kombinacji grup obciążeń, która
decyduje o nośności pręta,
wyświetlanie słupkowego diagramu nośności prętów ze
wskazaniem warunku normowego, który decyduje o wykorzystaniu nośności oraz kombinacji obciążeń (w przypadku gdy diagram jest wygenerowany z uwzględnieniem
wyników obliczeń dla pełnej kombinatoryki obciążeń).
automatyczne wyszukiwanie pręta w konstrukcji, dla którego decydujący normowy warunek nośności jest najniekorzystniejszy,
automatyczne kreowanie dokumentu wymiarowania w
formacie "rtf" zredagowanego w konwencji obliczeń
"ręcznych" (rysunki, wzory, podstawienia, wyniki), z możliwością permanentnego podglądu, bezpośredniego wydruku lub eksportu do dokumentu popularnych edytorów
tekstu (MS Word, Star Office i inne), co pozwala na
szczegółowe śledzenie wpływu zmian parametrów wymiarowania na warunki wymiarowania, a także automatyczne łączenie wyników wymiarowania z innymi częściami dokumentacji technicznej sporządzanej przy pomocy popularnych edytorów tekstu,
generowanie i umieszczanie w schowku, w postaci tzw.
metapliku, rysunku połączeń, który może być importowany w programach do rysowania (AUTOCAD, MEGACAD)
jako podkład do wykonania rysunku konstrukcyjnego wymiarowanego pręta.
W aktualnej wersji modułu RM-DREW możliwe jest zadeklarowanie następujących typów połączeń pręta:
połączenie na gwoździe,
połączenie na wkręty,
połączenie na śruby i sworznie,
połączenie na płytki kolczaste
wrąb pojedynczy,
wrąb podwójny.
Przykład dokumentacji wymiarowania pręta kratownicy:
Stan graniczny użytkowania::
A
y
Y
100
Z
B
z
40
Wymiary przekroju:
h=100,0 mm b=40,0 mm.
Charakterystyka geometryczna przekroju:
Jxg=333,3; Jyg=53,3 cm4; A=40,00 cm2; ix=2,9; iy=1,2 cm;
Wx=66,7; Wy=26,7 cm3.
Wyniki dla xa=0,11 m; xb=0,78 m, przy obciążeniach „CD”.
Przemieszczenia wyznaczono licząc od cięciwy pręta dla modułu sprężystości
E = E 0,mean / (1 + k def) = 12000 / (1 + 0,60) = 7500 MPa
Ugięcie graniczne
u net,fin = l / 150 = 6,0 mm
Ugięcie względem osi Z
u z,fin = 0,0 < 6,0 = u net,fin
Własności techniczne drewna::
Przyjęto 1 klasę użytkowania konstrukcji (temperatura powietrza 20° i
wilgotności powyżej 65% tylko przez kilka tygodni w roku) oraz klasę
trwania obciążenia: Stałe (więcej niż 10 lat, np. ciężar własny).
γ M =1,3
Kmod = 0,60
Cechy drewna: Drewno C30.
f m,k = 30,00
f m,d = 13,85 MPa
f t,0,d = 8,31 MPa
f t,0,k = 18,00
f t,90,k = 0,40
f t,90,d = 0,18 MPa
f c,0,d = 10,62 MPa
f c,0,k = 23,00
f c,90,k = 5,70
f c,90,d = 2,63 MPa
f v,d = 1,38 MPa
f v,k = 3,00
E 0,mean = 12000 MPa
E 90,mean = 400 MPa
E 0,05 = 8000 MPa
G mean = 750 MPa
ρ k = 380 kg/m3
POŁĄCZENIE NA PŁYTKI KOLCZASTE W WĘŹLE
Sprawdzenie nośności pręta
Moment zginający:
M = 0,000 kNm
Siła poprzeczna:
Q = 0,000 kN
Siła osiowa:
N = -2,997 kN
Obciążenia: „DF”.
Przyjęto połączenie na dwie jednostronne płytki kolczaste typu M14, dla
których kierunek główny płytki pokrywa się z osią pręta łączonego nr 23.
Nośności płytki kolczastej przyjęto z literatury.
Nośność połączenia ze względu na docisk kolców do drewna:
Po obu stronach styku przyjęto pola efektywne wynoszące odpowiednio
A ef = 37,96 i A’ef = 168,00 cm2.
Na jedną płytkę działa siła wypadkowa FA = 1,499 kN nachylona pod
kątem α = 57,5° do kierunku głównego płytki. Kąt pomiędzy kierunkiem
działania siły i kierunkiem włókien, dla elementów łączonych wynosi
odpowiednio β = 0,0° i β’ = 57,5°.
Siły działające na jednostkę powierzchni jednej płytki:
τ F,d = F A / A ef = 1,499 / 37,96 ×103 = 39,477 N/cm2
τ M,d = M A r max / I p = 0,000×6,35 / 356,2 ×105 = 0,000 N/cm2
τ F,d = 39,477 < 89,358 = f a,α,β,d
τ M,d = 0,000 < 60,000 = f a,90,90,d
τ F,d + τ M,d = 39,477 < 180,000 = 1,5×120,000 = 1,5 f a,0,0,d
τ’ F,d = F A / A’ ef = 1,499 / 168,00 ×103 = 8,920 N/cm2
τ’ M,d = M A r’ max / I’ p = 0,000×11,24 / 7070,0 ×105 = 0,000 N/cm2
τ’ F,d = 8,920 < 64,906 = f a,α,β’,d
τ’ M,d = 0,000 < 60,000 = f a,90,90,d
τ’ F,d + τ’ M,d = 8,920 < 180,000 = 1,5×120,000 = 1,5 f a,0,0,d
Sprawdzenie nośności przeprowadzono wg PN-B-03150:2000. W obliczeniach uwzględniono ekstremalne wartości wielkości statycznych przy
uwzględnieniu niekorzystnych kombinacji obciążeń.
Nośność na rozciąganie::
Wyniki dla xa=0,00 m; xb=0,90 m, przy obciążeniach „GI”.
Pole powierzchni przekroju netto An = 40,00 cm2.
σ t,0,d = N / An = 4,445 / 40,00 ×10 = 1,111 < 8,31 = f t,0,d
Nośność na ściskanie::
Wyniki dla xa=0,00 m; xb=0,90 m, przy obciążeniach „ACD”.
- długość wyboczeniowa w płaszczyźnie układu(wyznaczona na podstawie podatności węzłów):
l c = µ l = 1,000×0,895 = 0,895 m
- długość wyboczeniowa w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny
układu:
l c = µ l = 1,000×0,895 = 0,895 m
Długości wyboczeniowe dla wyboczenia w płaszczyznach prostopadłych
do osi głównych przekroju, wynoszą:
l c,y = 0,895 m; lc,z = 0,895 m
Współczynniki wyboczeniowe:
λ y = l c,y / iy = 0,895 / 0,0289 = 31,02
λ z = l c,z / iz = 0,895 / 0,0115 = 77,54
σ c,crit,y = π2 E0,05 / λ2y = 9,87×8000 / (31,02)2 = 82,07 MPa
σ c,crit,z = π2 E0,05 / λ2z = 9,87×8000 / (77,54)2 = 13,13 MPa
λ rel,y =
f c ,0,k / σ c ,crit , y =
23/82,07 = 0,529
λ rel,z =
f c ,0,k / σ c ,crit , z =
23/13,13 = 1,323
ky = 0,5 [1 + βc (λ rel,y - 0,5) + λ2rel,y] = 0,5×[1+0,2×(0,529 - 0,5) +
(0,529)2] = 0,643
kz = 0,5 [1 + βc (λ rel,z - 0,5) + λ2rel,z] = 0,5×[1+0,2×(1,323 - 0,5) +
(1,323)2] = 1,458
2
2
k c,y = 1 /( k y + k y + λ rel , y ) = 1/(0,643 + 0,643² - 0,529² ) = 0,992
2
2
k c,z = 1 /( k z + k z + λ rel , z ) = 1/(1,458 + 1,458² - 1,323² ) = 0,483
Powierzchnia obliczeniowa przekroju Ad = 40,00 cm2.
Nośność na ściskanie:
σ c,0,d = N / Ad = 11,274 / 40,00 ×10 = 2,819 < 5,13 = 0,483×10,62 = k c f c,0,d
2x płytka M14
230
160
B 10,0x4,0
Nośność płytki:
Siły działające na płytkę w styku dla kąta nachylenia styku γ = 57,5° oraz
siły od momentu zginającego F M = 2 M / l = 2×0,000 / 23,0 ×102 = 0,000
kN.
F x,d = F cos α + F M sin γ = 1,499×0,538 + 0,000×0,843 = 0,806 kN
F y,d = F sin α + F M cos γ = 1,499×0,843 + 0,000×0,538 = 1,263 kN
Nośność płytki:
R x,d = max{ f ax,0,d sin γ; f v,0,d cos γ } l = max{1580,000×0,843;
520,000×0,538} ×23,0×10-3 = 30,633 kN
R y,d = max{ f ax,90,d cos γ; f v,90,d sin γ } l = max{530,000×0,538;
880,000×0,843} ×23,0×10-3 = 17,061 kN
Warunek nośności:
(F x,d/R x,d)2 + (F y,d/R y,d)2 = (0,806 / 30,633)2 + (1,263 / 17,061)2 =0,006 < 1