Konstruktor cz. 8 - Słup stalowy
Program "Słup stalowy" przeznaczony jest do obliczeń statycznych i dwukierunkowego sprawdzania nośności stalowych słupów jednogałęziowych. Program - współpracując z modułem Rama 2D - oblicza siły przekrojowe w słupie wykorzystując model metody przemieszczeń w ujęciu macierzowym.
Program umożliwia sprawdzanie wszystkich warunków nośności z uwzględnieniem możliwości zwichrzenia, utraty stateczności oraz wykorzystaniem rezerwy plastycznej. Podczas wymiarowania uwzględnia również sprawdzanie ścinania. Wymiarowanie wykonywane jest wg normy: PN-90/B-03200. Możliwość dowolnego definiowania schematu podparcia i dowolnego obciążenia słupa. Moduł pozwala na wprowadzanie stalowych przekrojów blachownicowych. Program wymiaruje stalowe elementy prętowe policzone w module Rama 2D. W 61 punktach obliczane są ekstremalne wartości momentów zginających, sił tnących i sił normalnych służące sprawdzaniu nośności. Aktualna wersja programu sprawdza nośność słupów wykonanych z kształtowników walcowanych oraz blachownic. W zaimplementowanych bibliotekach przekrojów dostępne są dwuteowniki I, IPE, HEA, HEB, rury okrągłe, kwadratowe i prostokątne, teowniki 1/2 I, 1/2 IPE, 1/2 HEA, 1/2 HEB, kątowniki równoramienne i różnoramienne oraz ceowniki Istnieje także możliwość samodzielnego zdefiniowania przekrojów. Dotyczy ona blachownic, rur kwadratowych i prostokątnych (klasy od 1 do 4) i rur okrągłych (klasy od 1 do 3). Dostępne są następujące gatunki stali: St0S, St3S, St3V, St4V, 18G2, 18G2A, 18G2AV, R35 i R45.
Wprowadzanie danych
Wprowadzanie danych w programie Słup stalowy oporowa odbywa się analogicznie jak w pozostałych modułach. Rozpoczynamy od zakładki "Geometria", która pozwala na określenie podstawowych danych geometrycznych przekroju słupa. Tutaj tez ustalamy rodzaj stali oraz wysokość słupa, jak również wprowadzamy współczynniki długości wyboczeniowej.
Kolejna zakładka "Obciążenia i podpory" umożliwia zdefiniowanie działających obciążeń oraz sposobu podparcia obliczanego słupa stalowego.
W zakładce "Wymiarowanie" określamy stan pracy konstrukcji, charakter działającego obciążenia oraz współczynniki momentów zginających.
Ostatnia zakładka "Zwichrzenie" służy do definiowania parametrów dotyczących uwzględnienia wpływu zwichrzenia.
Obliczenia
Obliczenia statyczne
Program oblicza statykę słupa macierzową metodą przemieszczeń. W przypadku wprowadzania wartości obciążeń w programie "Słup stalowy" wyniki podawane są bez kombinatoryki (wszystkie obciążenia zapisywane są do tej samej grupy). Jeśli natomiast wymiarowanie słupa przeprowadzane jest na podstawie danych otrzymanych z modułu Rama 2D to podawana jest obwiednia sił tnących, momentów i sił normalnych w poszczególnych punktach słupa.
Sprawdzanie nośności na zginanie
Algorytm sprawdzania nośności słupa na zginanie opracowano w oparciu o normę PN-B-03200: 1990 "Konstrukcje stalowe; Obliczenia statyczne i projektowanie". Program sprawdza warunki nośności z uwzględnieniem możliwości zwichrzenia, miejscowej utraty stateczności oraz wykorzystania rezerwy plastycznej w obydwu kierunkach. W przypadku, gdy rozstawy stężeń bocznych pasów ściskanych mają różne wartości a moment zginający zmienia znak na długości słupa, za miarodajny należy przyjąć rozstaw większy (bardziej niekorzystny).
W celu określenia współczynnika zwichrzenia użytkownik musi podać na końcach słupa warunki brzegowe w kierunku prostopadłym do płaszczyzny największej bezwładności przekroju oraz sposób obciążenia pręta zgodnie z tablicą Z1-2 normy PN-B-03200. Współczynnik b przyjęto w kierunku bezpieczeństwa równy jeden.
Sprawdzanie nośności na ścinanie
Nośność słupa na ścinanie jest sprawdzana ze wzoru (16) normy PN-B-03200. Ścinanie jest też uwzględniane podczas sprawdzania nośności elementów dwukierunkowo zginanych lub zginanych i rozciąganych.
Sprawdzenie nośności na ściskanie (rozciąganie)
Nośność słupa na ściskanie (rozciąganie) sprawdzana jest zgodnie z normą PN-B-03200: 1990. Program sprawdza warunki nośności z uwzględnieniem wyboczenia oraz miejscowej utraty stateczności. Długości wyboczeniowe słupa ustalane są na podstawie współczynników długości wyboczeniowej podanych przez użytkownika.
Nośność słupa na ściskanie i rozciąganie obliczana jest bez uwzględnienia osłabienia przekroju otworami.
Przemieszczenia
Program oblicza przemieszczenia punktów słupa dla charakterystycznych wartości obciążeń uzyskanych przez podzielenie wartości obliczeniowych podanych przez użytkownika w programie przez uśredniony współczynnik 1,18. Prezentacja przemieszczeń nie jest konieczna w przypadku wymiarowania słupa na podstawie danych otrzymanych z modułu RAMA 2D.
