Konstruktor - oprogramowanie dla konstruktorów budowlanych cz.2

Program "Belka żelbetowa" przeznaczony jest do obliczeń statycznych i wymiarowania żelbetowych belek ciągłych. Moduł może prowadzić obliczenia statyczne niezależnie, lub przejmować wyniki obliczeń z programu "Rama 2D", w celu przeprowadzenia dalszego wymiarowania elementów.

Konstruktor - Belka żelbetowa

Program do analizy statycznej i wymiarowania (stan graniczny nośności i użytkowania) wieloprzęsłowych, ciągłych belek żelbetowych, o dowolnym przekroju i dowolnym schemacie statycznym (z uwzględnieniem podpór sprężystych), oraz automatycznym doborem zbrojenia. Wymiarowanie wykonywane jest wg najnowszej normy: PN-B-03264: 2002. Na bazie wykonanych obliczeń statycznych i
wymiarowania program może wykonać automatycznie rysunek wykonawczy w formacie DXF. Opcja automatycznego rysunku wykonawczego (w formacie DXF) do modułu Konstruktor - Belka żelbetowa, pozwala na automatyczne wykonanie na podstawie obliczeń statycznych i wymiarowania, pełnego rysunku konstrukcyjnego ciągłych belek żelbetowych o przekroju prostokątnym, teowym, półteowym i dwuteowym z uwzględnieniem jedno lub dwustronnych wsporników.

Założenia
Algorytm wymiarowania belek wykonany został w oparciu o najnowszą normę PN-B-03264: 1999. Wymiarowanie zbrojenia wykonano z uwzględnieniem następujących stanów granicznych i warunków użytkowych:
dla zbrojenia na zginanie:
. stan graniczny nośności z uwagi na obwiednię momentów gnących,
. stan graniczny użytkowania z uwagi na dopuszczalną szerokość rozwarcia rys prostopadłych do osi elementu (opcjonalnie),
. warunków konstrukcyjnych uwzględniających minimalną wielkość zbrojenia w przekroju oraz ilość prętów doprowadzonych z przęsła do podpory,
dla zbrojenia na ścinanie:
. stan graniczny nośności z uwagi na obwiednię sił tnących,
. stan graniczny użytkowania z uwagi na dopuszczalną szerokość rozwarcia rys ukośnych do osi elementu,
. warunków konstrukcyjnych uwzględniających rozstaw strzemion i prętów odgiętych oraz minimalny stopień zbrojenia strzemionami.
Dodatkowo określane jest ugięcie poszczególnych przęseł belki w stanie zarysowanym.

Wprowadzanie danych
Podczas wprowadzania danych korzystamy interfejsu, który podpowiada kolejność wprowadzania poszczególnych parametrów. Mamy tutaj 7 zakładek, pogrupowanych tematycznie oraz według logicznej kolejności. Zakładka Geometria pozwala na zdefiniowanie ilości przęseł, rozpiętości oraz rodzaju podpór. W zakładce Przekroje definiujemy typ przekroju belki żelbetowej. Możemy zdefiniować przekrój prostokątny, dwuteowy, teowy, teowy odwrócony, półteowy, półteowy odwrócony.

Kolejna zakładka - Przeguby pozwala na wprowadzanie punktów nieciągłości belki w postaci przegubów momentowych. W zakładce Grupy obciążeń definiujemy poszczególne grupy obciążeń występujących w projekcie. Wartości poszczególnych obciążeń określamy w kolejnej zakładce - Obciążenia.

Ustalenie warunków dotyczących kombinatoryki odbywa się w sposób identyczny jak w programie Konstruktor-Rama2D. Wszystkie dane dotyczące charakterystyk materiału, rodzaju zbrojenia oraz metody wymiarowania definiujemy w zakładce Wymiarowanie. Ostatnia zakładka Zbrojenie pozwala podzielić wszystkie przęsła górą i dołem na odcinki o jednakowym zbrojeniu podłużnym.

Wszystkie dane, po zdefiniowaniu, mogą być dowolnie edytowane. Dostęp do nich ułatwia "Drzewo Projektu", w którym w szczegółowy sposób zestawione są wszystkie dane projektu. Wystarczy dwukrotnie kliknąć na odpowiednią wartość, a program automatycznie przeniesie nas do pola, w którym możemy je edytować.

Kombinatoryka obciążeń
Tak jak w przypadku programu Rama2D, w programie Belka żelbetowa możemy zdefiniować dowolną kombinatorykę obciążeń, czyli dowolne zależności pomiędzy poszczególnymi grupami obciążeń. Interfejs służący do wprowadzania kombinacji obciążeń jest identyczny jak w programie Rama2D.

Obliczenia
Program oblicza belki ciągłe o praktycznie dowolnej liczbie przęseł (max 100). Dla każdego przęsła minimum w 121 punktach obliczane są wielkości sił przekrojowych i wymiarowane zbrojenie. W związku z powyższym maksymalna gęstość uzyskanych wyników wynosi około 0,008 długości przęsła. Dokładność ustalania długości odcinka ścinania wynosi minimum około 0,008 długości przęsła. Graniczna wielkość zbrojenia podłużnego, dobrana na podstawie kolejnych iteracji wynikających z warunku dopuszczalnej wielkości rys prostopadłych do osi elementu wynosi 5% powierzchni przekroju belki (gdy opcja doboru zbrojenia na podstawie rys prostopadłych jest uaktywniona). Programem "Belka żelbetowa" można obliczać elementy o stosunku rozpiętości obliczeniowej do wysokości belki (Lo/h >/= 4). Dla belek wysokich (belek ścian, Lo/h < 4) obowiązują obliczenia wg teorii tarcz.
Jak zostało wcześniej wspomniane, algorytm wymiarowania belki na zginanie opracowano w oparciu o metodę uproszczoną, zawartą w normie PN-B-03264: 1999 "Konstrukcje betonowe, żelbetowe i sprężone". Program w każdym punkcie wymiaruje belkę na zginanie dobierając odpowiednio potrzebne wielkości powierzchni przekroju zbrojenia górnego i dolnego, uwzględniając warunek nośności i warunki konstrukcyjne na minimalne zbrojenie w przekroju. Dla tak policzonej powierzchni zbrojenia, oraz określonych przez użytkownika średnic zbrojenia górnego, dolnego i konstrukcyjnego ustalane są ilości prętów podłużnych górą i dołem belki. Wkładki zbrojenia są dobierane z uwzględnieniem poniższych warunków:
. minimum 1/3 prętów zbrojenia dolnego doprowadzona jest z przęsła do podpory, w przypadku stosowania zbrojenia konstrukcyjnego ilość prętów przyjętych przez program w przekroju jest nie mniejsza niż ilość cięć strzemion (w przypadku zbyt małej ilości prętów uzupełniane są prętami konstrukcyjnymi),
. sprawdzany jest minimalny przekrój zbrojenia podłużnego (wzory nr 13 normy PN-B-03264: 1999) oraz minimalne zbrojenie rozciągane z uwagi na ograniczenie rys skurczowych (wzór nr 92 normy PN-B-03264: 1999),
. zachowana jest ciągłość dobranych średnic zbrojenia nad podporą i w przęśle, całość przęsła podzielona jest domyślnie górą na 5 (dla wspornika 2), a dołem na 3 (dla wspornika 2) odcinki o jednakowym zbrojeniu, istnieje możliwość zmiany przez użytkownika ilości (maksimum 10) i wielkości poszczególnych odcinków o jednakowym zbrojeniu.
Wszystkie dane wejściowe, jak również wyniki obliczeń statycznych i wymiarowania można przeglądać oraz wydrukować poprzez przeglądarkę Internet Explorer lub dowolny edytor teksów, który ma możliwość otwierania plików z rozszerzeniem .htm.
W każdej chwili można również skorzystać z interaktywnej pomocy opisującej wszystkie moduły programu Konstruktor.