Konstruktor cz.9 - Wiązary dachowe
Moduł "wiązary dachowe - drewniane" przeznaczony jest do obliczeń statycznych i wymiarowania podstawowych schematów statycznych drewnianych więźb dachowych.
Program do analizy statycznej i wymiarowania 32 podstawowych typów, parametrycznie zdefiniowanych dwuspadowych schematów statycznych wiązarów. Podczas obliczeń mogą być uwzględnione wpływy podatnych podpór sprężystych na statykę konstrukcji. Wymiarowanie wykonywane jest wg normy: PN-B-03150: 2002 z uwzględnieniem aktualnych zmian. Wymiarowanie prowadzone jest dla stanów granicznych nośności (wszystkie możliwe tryby pracy konstrukcji) oraz dla stanów granicznych użytkowania (obliczanie przemieszczenia z uwzględnieniem procesów reologicznych). Moduł umożliwia: automatyczny dobór grup obciążeń, rozkład poszczególnych typów obciążeń na krokwie, wprowadzanie i modyfikację współczynników osłabienia przekroju i współczynników wyboczenia, uwzględnianie wpływu podpór sprężystych w obliczeniach statycznych a także obliczanie przemieszczeń z uwzględnieniem wpływu ścinania, pełzania i wilgotności. Końcowym efektem pracy modułu jest wykonanie zbiorczego tabelarycznego zestawienia wyników wymiarowania całości konstrukcji.
Parametryczne zdefiniowanie geometrii, pozwala na dowolne określenie wymiarów poziomych i pionowych wiązara, nie powodujących zmiany jego schematu statycznego. Możliwa jest również zmiana dowolnej podpory: ze stałej, na przesuwną. Na etapie budowania geometrii prowadzona jest bieżąca kontrola jej poprawności.
Wprowadzanie danych
Po zdefiniowaniu w oknie "Schematy" odpowiedniego typu wiązara automatycznie program przechodzi do trybu, w którym należy określić wszystkie potrzebne dane począwszy od geometrii po obciążenia. Sposób wprowadzania danych jest analogiczny jak w przypadku pozostałych modułów Konstruktora.
I tak zaczynamy oczywiście od zakładki "Geometria". Definiujemy w niej wymiary wiązara, ustalamy typ i klasę drewna oraz klasę użytkowania. W przypadku kiedy podamy nieprawidłowe wymiary program poinformuje nas o tym odpowiednim komunikatem.
Geometria
Kolejna zakładka "Obciążenia" umożliwia wprowadzenie obciążeń działających na wiązar. Wprowadzanie zostało maksymalnie uproszczone - nie trzeba zastanawiać się nad rozkładaniem obciążenia na poszczególne kierunki, program zrobi to automatycznie. Definiujemy jedynie obciążenia stałe, śniegiem oraz wiatrem, a następnie szerokość pasma zbierania obciążeń, czyli rozstaw krokwi.
Ostatnia zakładka "Pręty i podpory". Tutaj definiujemy parametry dotyczące geometrii poszczególnych prętów tworzących wiązar oraz ustalamy warunki podparcia. Możemy również zróżnicować poszczególne pręty wiązara jeżeli chodzi o klasę drewna, czy też typ drewna.
Kombinatoryka obciążeń
W programie przewidziano sześć grup obciążeń typowych dla dachów drewnianych:
- Grupa ciężaru własnego konstrukcji.
- Grupa obciążeń stałych.
- Obciążenie śniegiem na lewej połaci dachu.
- Obciążenie śniegiem na prawej połaci dachu.
- Obciążenie prawej i lewej połaci dachu od wiatru wiejącego z lewej strony.
- Obciążenie prawej i lewej połaci dachu od wiatru wiejącego z prawej strony.
W programie przyjęto obciążenie śniegiem na lewej i prawej połaci dachu jako dwa niezależne obciążenia, gdyż w niektórych przypadkach taki schemat może być niekorzystniejszy. Oczywiście program przy liczeniu obwiedni uwzględnia również schemat obciążenia śniegiem występującego jednocześnie na obu połaciach. W przypadku występowania w jednym schemacie obciążenia wiatrem, na jednej połaci, dwóch możliwych wartości różniących się znakiem (parcie lub ssanie), należy samodzielnie ocenić która z nich będzie miała niekorzystniejszy wpływ na konstrukcję, lub wykonać dwa kolejne wymiarowania całości konstrukcji.
Wiazary
Obliczenia
Obliczenia statyczne wykonane są algorytmem macierzowej metody przemieszczeń z uwzględnieniem sztywności elementów drewnianych określanych osobno dla każdego pręta wiązara, przy założeniu równoległego układu włókien w pręcie. Przy analogicznym założeniu odbywa się wymiarowanie prętów. W procesie obliczeń statycznych i wymiarowania nie są uwzględniane wpływy mimośrodów połączeń poszczególnych prętów w wiązarze, które mogą występować w rzeczywistych konstrukcjach. Wymiarowanie kolejnych prętów wykonywane jest dla ekstremalnych, obliczeniowych wartości sił wewnętrznych (obwiednia) w następujących stanach pracy: zginanie z uwzględnieniem stateczności, ściskanie z uwzględnieniem dwukierunkowego wyboczenia, rozciąganie, ścinanie, oraz we wszystkich stanach złożonych przewidzianych nową normą. Stan graniczny użytkowania określany jest dla wartości charakterystycznych obciążeń, z uwzględnieniem procesów reologicznych (pełzanie i wilgotność) oraz wpływem sił poprzecznych dla przekrojów krępych.
W procesie wymiarowania uwzględniane są nowe klasy użytkowania konstrukcji oraz klasy trwania obciążenia, definiowane automatycznie, odrębnie dla każdego schematu obciążenia. Poszczególne pręty wiązara mogą składać się z pojedynczych lub podwójnych elementów drewnianych o przekroju prostokątnym, prostym lub obróconym o 90°. Dla każdego pręta dostępne są wszystkie klasy drewna litego i klejonego zawarte w PN-B-3150:2000. Do modułu dołączona jest również biblioteka typowej tarcicy iglastej, obrzynanej, ogólnego przeznaczenia (wg PN-75/D-96000). Moduł pozwala na dowolne ustawienie współczynników wyboczenia w obu kierunkach, lub na wybranie opcji współczynników domyślnych, ustawianych automatycznie przez program. Dodatkowo, przy wymiarowaniu, przewidziano możliwość uwzględnienia dla każdego pręta współczynników osłabienia przekroju, określanych indywidualnie dla każdego trybu pracy konstrukcji.
