Diplomska naloga 2942009 final - COnnecting …izračunano konstrukcijo v knjigi »Einfuhrung in die...
Transcript of Diplomska naloga 2942009 final - COnnecting …izračunano konstrukcijo v knjigi »Einfuhrung in die...
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO
Tomaž Stropnik
ANALIZA IN DIMENZIONIRANJE POSLOVNEGA OBJEKTA S PROGRAMOM
SCIA ENGINEER
Diplomsko delo
Maribor, maj 2009
II
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA GRADBENIŠTVO
SI - 2000 MARIBOR, Smetanova 17
Diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa
ANALIZA IN DIMENZIONIRANJE POSLOVNEGA OBJEKTA S PROGRAMOM SCIA ENGINEER
Študent: Tomaž STROPNIK
Študijski program: univerzitetni, Gradbeništvo
Smer: Konstrukcijska
Mentor: red. prof. dr. Branko S. Bedenik, univ. dipl. inž. grad.
Komentor: pred. Milan Kuhta, univ. inž. grad.
Radlje ob Dravi, maj 2009
IV
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju dr. Branku S. Bedeniku za
pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega
dela. Prav tako se zahvaljujem somentorju pred.
Milanu Kuhti.
Posebna zahvala velja Mihaeli ter družini, ki mi je
omogočila študij.
V
ANALIZA IN DIMENZIONIRANJE POSLOVNEGA OBJEKTA S PROGRAMOM
SCIA ENGINEER
Ključne besede: SIST EN, SCIA, Allplan, statična analiza, dimenzioniranje
UDK: 624.01:004.42(043.2)
Povzetek
Z vedno zmogljivejšimi računalniškimi programi postaja tudi dimenzioniranje konstrukcij
hitrejše in natančnejše. Prišlo je do točke, kjer so se začeli združevati arhitekturni
programi in programi za statično analizo z zunanjimi vmesniki, kjer je cilj, da se pri tem
prenese čim več podatkov.
Namen diplomske naloge je bolje spoznati program SCIA Engineer in preveriti njegove
zmogljivosti na 3D modelu, ki smo ga dimenzionirali s standardom SIST EN. 3D model
smo prenesli iz arhitekturnega programa Allplan BIM in preverili koliko dela je potrebno,
da je model nared za statično analizo. Zmogljivost SCIA Engineer smo preverili z
dimenzioniranjem 3D modela in podali rezultate. Programa smo testirali tudi v obratni
smeri, saj lahko položeno armaturo v SCIA Engineer prenesemo v program Allplan BIM,
kjer izdelamo armaturni načrt in izvlečke.
VI
ANALYSIS AND DIMENSIONING OF OFFICE BUILDING USING
PROGRAM SCIA ENGINEER SOFTWARE
Key words: SIST EN, SCIA, Allplan, structural analysis, dimensioning
UDK: 624.01:004.42(043.2)
Abstract
With more advanced computer programs dimensioning became quicker and more
accurate. This lead to the point where combining architecture, structural analysis and
external interfaces started. The goal of combining these is to transfer more data and to
make the work for architects and constructors easier.
Intention of this diploma is to get to know the SCIA Engineer program and to examine its
capability on a 3D model, which was dimensioned with SIST EN standard. A 3D model
was transferred from the architecture program Allplan BIM, Then the necessary amount of
work, to prepare the model for structural analysis was checked. The capability of SCIA
Engineer was tested with 3D model dimensioning and the results from the program were
given. The program was also tested in the opposite direction. The Reinforcement from
SCIA Engineer is transferred to Allplan BIM program, where the extracts are made.
VII
VSEBINA
1 UVOD ...................................................................................................................... 1
2 OPIS PROGRAMA SCIA ENGINEER ............................................................... 3
2.1 SPLOŠEN OPIS PROGRAMA SCIA ENGINEER ........................................................ 3
2.2 PREDNOSTI PRED KONKURENCO ............................................................................. 4
2.3 ZMOGLJIVOSTI PROGRAMA SCIA ENGINEER .......................................................... 4
2.3.1 SPLOŠNO - SCIA Engineer osnovno okolje: .................................................... 4
2.3.2 VNOS KONSTRUKCIJE - Modeliranje: ........................................................... 5
2.3.3 ANALIZA: .......................................................................................................... 5
2.3.4 REZULTATI: ..................................................................................................... 6
2.3.5 IZPIS – Dinamični dokumenti: .......................................................................... 6
2.3.6 NAČRTOVALEC ZA JEKLO: ............................................................................ 7
2.3.7 NAČRTOVALEC ZA LES: ................................................................................. 7
2.3.8 NAČRTOVALEC ZA BETON: ........................................................................... 7
2.3.9 »DETAILER«: ................................................................................................... 7
2.4 SCIA ENGINEER VS ALLPLAN ROUND - TRIP ......................................................... 8
2.4.1 Round – Trip inženiring ..................................................................................... 8
2.4.2 Izmenjava podatkov med SCIA Engineer in Allplan BIM ................................. 9
3 PRIPRAVA MODELA ZA STATIČNO ANALIZO ........................................ 11
3.1 »PROJECT DATA« - OSNOVNE NASTAVITVE PROJEKTA .......................................... 12
3.2 POVEZOVANJE SISTEMSKIH LINIJ STRUKTURNIH ELEMENTOV V NJIHOVIH SEČIŠČIH
14
3.3 PODPORE .............................................................................................................. 16
3.4 DOLOČITEV OBTEŽNIH PRIMEROV PO EC1 ............................................................ 18
3.4.1 Obtežni primeri ................................................................................................ 19
3.4.2 Kombinacija obtežb za mejno stanje nosilnosti (MSN) ................................... 26
3.4.3 Vnos obremenitev glede na obtežne primere ................................................... 28
3.5 PREDNAPENJANJE ................................................................................................. 30
3.5.1 Geometrija kabelske linije ............................................................................... 31
VIII
3.6 MREŽA KONČNIH ELEMENTOV.............................................................................. 40
3.7 MODUL ZA ANALIZO ............................................................................................. 42
3.8 ZAGON IZRAČUNA ................................................................................................ 42
4 DIMENZIONIRANJE POSAMEZNIH ELEMENTOV KONSTRUKCIJE .. 45
4.1 TOČKOVNI TEMELJ B – F1 ................................................................................... 46
4.1.1 Obtežbe na steber ............................................................................................ 46
4.1.2 Momenti Mx in My v temelju B – F1 ............................................................... 47
4.1.3 Kontaktnih napetosti v temelju B – F1 ............................................................ 49
4.1.4 Dimenzioniranje točkovnega temelja .............................................................. 49
4.1.5 Izračun potrebne armature zaradi preboja v temelju ..................................... 56
4.2 STEBER B – S1 ..................................................................................................... 60
4.2.1 Obtežba na steber ............................................................................................ 61
4.2.2 Notranje statične količine (NSK) ..................................................................... 62
4.2.3 Vitkost stebra ................................................................................................... 64
4.2.4 Dimenzioniranje stebra ................................................................................... 66
4.3 NOSILEC B – UZ1 ................................................................................................. 75
4.3.1 Notranje statične količine ................................................................................ 79
4.3.2 Dimenzioniranje nosilca ................................................................................. 80
4.3.3 Deformacije ..................................................................................................... 86
4.4 PLOŠČA B – D1 .................................................................................................... 89
4.4.1 Notranje statične količine ................................................................................ 89
4.4.2 Izgube prednapenjanja neodvisne od časa ...................................................... 93
4.4.3 Napetosti v kablu ............................................................................................. 94
4.4.4 Časovne izgube prednapenjanja ..................................................................... 95
4.4.5 Dimenzioniranje plošče ................................................................................... 95
5 KONSTRUIRANJE ARMATURE .................................................................... 101
5.1 KONSTRUIRANJE ARMATURE V SCIA ENGINEER ............................................... 101
5.1.1 Ročno armiranje s »Redes (without As)« ...................................................... 101
5.1.2 Avtomatično armiranje z »Automatic member reinforcement design« ......... 102
5.1.3 Temelji B – F1 ............................................................................................... 103
5.1.4 Steber B – S1 ................................................................................................. 105
IX
5.1.5 Nosilec B – UZ1 ............................................................................................. 107
5.2 KONSTRUIRANJE ARMATURE V ALLPLAN BIM ................................................... 118
5.2.1 Prenos armature v program Allplan BIM ..................................................... 118
6 IZDELAVA DINAMIČNEGA DOKUMENTA .............................................. 130
7 PRIMERJAVA REZULTATOV ...................................................................... 132
7.1 TEMELJ B-F1 ...................................................................................................... 132
7.2 NOSILEC B-UZ1 ................................................................................................. 132
7.3 PLOŠČA B-D1 ..................................................................................................... 133
7.4 STEBER B-S1 ...................................................................................................... 133
8 ZAKLJUČEK ..................................................................................................... 134
9 VIRI ..................................................................................................................... 136
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 1
1 UVOD
Danes se gradbeni inženirji srečujejo z zahtevo po povečani stroškovni učinkovitosti in
krajšimi roki izvedbe projektov. Prevladujejo trije glavni trendi, ki jih lahko prepoznamo v
današnjih časih. Čas, ki ga ima inženir za izvedbo projekta je vedno krajši. Povečuje se
zahtevnost in velikost projektov. Zaradi kompleksnosti in vedno večjih zahtev strank so
projekti zahtevnejši za analizo.
Razvijalci programske opreme stremijo k temu, da imajo modeli, ki jih izdelamo s
določeno programsko opremo čim več informacij, s katerimi lahko razpolagamo. V zadnjih
letih se je razvil tako imenovani »Building information modeling« (BIM), kar bi lahko
prevedli v projektiranje s pomočjo informacij. BIM opisuje popoln proces optimiziranega
dizajna, implementacijo in upravljanje z objekti in nepremičninami. Vsi z najnovejšimi,
visoko kvalitetnimi in prosto dostopnimi informacijami o dizajnu, implementaciji in
trenutnemu statusu pridobijo vsi partnerji na projektu. Cilj je izboljšati procese
dizajniranja, konstrukcije in upravljanja ter jih narediti natančnejše in cenovno bolj
ugodne.
V gradbeništvu sta najbolj znana Allplan BIM in Autodesk Revit. Oba programa sta
kompatibilna s programom SCIA Engineer, ki ga bomo podrobneje obravnavali.
V diplomi želimo preveriti ali je možno s programom, kot je SCIA Engineer izračunati 3D
model v skladu s aktualnim standardom SIST-EN. Prikazali bomo samo rezultate, ki jih je
možno dobiti iz programa. 3D model, ki ga bomo uporabili bo izrisan v programu Allplan
BIM, ki je konstrukterski program, saj pokriva celotno arhitekturo in inženirstvo. Ker sta
programa, SCIA Engineer in Allplan BIM, sedaj oba pod okriljem Nemetschek group,
razvijalci delajo na tem, da bi bila programska oprema čim bolj kompatibilna. V zadnjih
letih so razvili povezavo med programoma, ki se imenujem »Roundtrip engineering« in
temelji na formatu IFC. IFC format omogoča inteligentno izmenjavo 3D projektnih
podatkov v gradbeni industriji in je zato osnova za prenos podatkov med avtentičnimi BIM
rešitvami. Arhitekt in statik naj bi tako lahko delala na enem samem modelu.
Stran 2 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Preverili bomo izmenjavo datotek med tema dvema programoma. Izrisan 3D model bomo
prenesli v SCIA Engineer in preverili, koliko popravkov bo še potrebno narediti, da bo
model pripravljen za statično analizo.
Pri izračunu konstrukcije si bomo pomagali s tem, da bomo primerjali rezultate z že
izračunano konstrukcijo v knjigi »Einfuhrung in die DIN 1045-1«[1]. Izračun je narejen po
standardu DIN 1045-1 [3]. Od rezultatov ne pričakujemo, da bodo enaki, saj je
konstrukcija v knjigi izračunana linijsko, kljub temu pa ne smejo bistveno odstopati. Nekaj
razlik pa se bo pojavilo tudi v razlikah med standardoma, saj bomo izračun 3D modela
uporabili SIST-EN.
Programa Allplan BIM in SCIA Engineer bomo preverili tudi v obratni smeri, saj bomo
izrisano armaturo prenesli v Allplan BIM. Predvsem nas bo zanimalo ali Allplan BIM
prepozna strukturne elemente, kot opaže in armaturo kot Allplan BIM armaturo, katero
lahko obdelujemo naprej.
Vsi podatki in rezultati, ki bodo zajeti v diplomskem delu bodo dobljeni direktno iz
programa SCIA Engineer. Tako bomo dobili vpogled kaj vse je s programom mogoče
izračunati.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 3
2 OPIS PROGRAMA SCIA ENGINEER
2.1 Splošen opis programa SCIA ENGINEER
Sl. 1: SCIA Engineer logo
Podjetje Nemetschek SCIA, ki ima sedež v Belgiji je nastalo leta 1974. Razvija, prodaja in
nudi podporo za programske pakete, ki obsegajo načrtovanje in analizo konstrukcij.
Programski paket SCIA se predvsem uporablja za načrtovanje zgradb, mostov in drugih
kompleksnih inženirskih konstrukcij.
SCIA spada pod družbo Nemetschek od leta 2007. Skupaj s programskimi paketi Allplan
BIM, Graphisoft, Vectorworks, Maxon in s veliko drugimi podjetji, kot sta tudi Frilo in
Glaser Nemetschek ponuja široko paleto orodij za načrtovanje v gradbeništvu. Nemetschek
je tako vodilno podjetje na tem področju v Evropi in tudi v svetu.
S programskim paketom SCIA Engineer je ponujeno zmogljivo okolje za modeliranje,
račun in analizo konstrukcij. CAD in računski model sta narejena sočasno, kar omogoča
takojšnjo izdelavo uporabnih načrtov za pripravo projekta. Vse konstrukcije so izvedljive
kot parametrični modeli. Programski paket je prilagojen mnogim nacionalnim in
Stran 4 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
evropskim standardom. SCIA Engineer omogoča transparentno dvosmerno komunikacijo z
načrtovalnimi paketi kot je Allplan BIM (Nemetschek) ali ProSteel (Kiwi Software).
Nenazadnje SCIA Engineer omogoča uvažanje in izvažanje datotek v formatih DWG in
DXF.
2.2 Prednosti pred konkurenco
Krajši in hitrejši čas izdelave projekta,
visoka produktivnost s izboljšano kvaliteto inženirskega dela,
zmanjšanje stroškov na račun optimizacije vpliva pravilnega načrtovanja v skladu s
standardi,
boljša komunikacija in koordinacija: velika pomoč k realnem razumevanju
obnašanja konstrukcije,
najboljši konstrukcijski program za načrtovanje v BIM-u,
lažje in hitrejše zaznavanje in popravljanje napak in opozoril ter
certifikat za IFC izmenjavanje podatkov.
2.3 Zmogljivosti programa SCIA Engineer
2.3.1 SPLOŠNO - SCIA Engineer osnovno okolje:
Objektna naravnanost: s klikom na desni gumb miške lahko modificiramo, brišemo,
kopiramo idr. (vsi ukazi v zvezi s objektom)
Dialogi »lastnosti« so za vse objekte narejeni tako, da so hitri za pregled in urejanje
Parametrično modeliranje: geometrija in obtežbe
Predloge in uporabniško definirani modeli: individualni generatorji
Avtomatično dizajniranje jeklenih profilov in armature glede na različne standarde
Trenutno prevedeno v angleščino, nizozemščino, nemščino, francoščino, češčino,
slovaščino in španščino
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 5
2.3.2 VNOS KONSTRUKCIJE - Modeliranje:
Nosilci so lahko ravni, krivi, s spremenljivim prerezom ali pa tudi popolnoma
poljubni
Ravna ali krivuljasta plošča s konstantno ali spremenljivo višino lahko
kombiniramo s izrezi, luknjami, pod regijami s različnimi višinami ali nosilci v
plošči
Analiza je mogoča 2D ali 3D s popolno integracijo nosilcev in plošč
V standardni bazi najdemo velik razpon prerezov. Vključeni so standardni jekleni
profili (HEA, IPE, L, RHS, CHS, C, T, ...), betonski prerezi, varjeni prerezi,
tankostenski prerezi, mešani prerezi,…
Obtežni generatorji: veter in sneg
Prenosi modelov tipa DWG, VRML, PSS, IFC, DSTV, XML. Več inteligentnih
povezav je možno s programoma Allplan BIM in ProStell (Kiwi Software)
2.3.3 ANALIZA:
Velik razpon tipov analiz vključno z linearno, nelinearno analizo, dinamiko in tudi
celotna analiza uklona
Linearna analiza 1. reda
Nelinearna analiza 2. reda z notranjimi deformacijami in ukrivljenostmi
konstrukcije
Nosilci s samo tlakom, samo nategom, omejenim tlakom ali omejenim nategom
Nelinearne vzmeti, členki in elastične podpore
Kabli
Dinamična analiza
Izračun lastnih vrednosti in frekvenc
Harmonična obtežba
Seizmična obtežba (analiza potresa)
Nelinearno dušenje
Celotna stabilnost konstrukcije (uklon konstrukcije – linearna in nelinearna)
Prometne obtežbe
Fizikalna nelinearna analiza deformacij v betonu (časovni efekt)
Stran 6 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Fizikalna in geometrična nelinearna analiza betona (notranje sile)
TDA oziroma časovna analiza (za prednapenjanje), ki vsebuje reologijo betona – za
1D elemente
Analiza konstrukcije po delih glede na gradnjo (linearna in nelinearna)
2.3.4 REZULTATI:
Obravnavan je velik razpon pregledovanja rezultatov: deformacije, notranje
statične količine, reakcije, sile v vozliščih, notranje napetosti, kontaktne napetosti,
tabela rezultatov temeljenja,
rezultati so lahko vidni generalno za celotno konstrukcijo ali detajlno za izbran
element. Grafični prikaz je fleksibilen, uporabnik pa lahko izbira med različnimi
možnostmi prikaza rezultatov.
2.3.5 IZPIS – Dinamični dokumenti:
Uporabnik določi obliko dokumenta:
kateri tabele naj bodo izpisane,
obseg in obliko tabele,
velikost in lokacija izbrane slike,
izbirna začetna stran, glava in noga,
vrstni red po obtežbi, po elementu,
galerija slik.
Dokumenti so inteligentni: tabele in rezultati se posodabljajo avtomatično, ko
spremenimo vnosne podatke se konstrukcija ponovno preračuna in posodobi.
Dobro zasnovan izpis uporablja avtomatično številčenje paragrafov.
Uporabnik lahko svoj dokument shrani ko predlogo in jo uporabi za drug projekt.
Dinamični dokumenti: uporabnik lahko spremeni vnosne podatke projekta v
dokumentu. Model projekta se bo avtomatično posodobil, konstrukcija pa se bo
ponovno preračunala in tako se bodo posodobili tudi podatki v dokumentu. Tako se
podatki v projektu posodabljajo v obe smeri.
Dokument lahko prenesemo v HTML, ASCII, RTF in PDF
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 7
2.3.6 NAČRTOVALEC ZA JEKLO:
Kontrola jekla glede na veliko število standardov: EC 3, NEN 6770/6771, DIN
18800, CSN, Önorm 4300, SIA 261, CM 66, BS 5950, AISC ASD/LFRD, CHIN,
GBK 17-88, BSK 99 in KOR,
kontrola jekla glede na standard vsebuje uklon, bočna zvrnitev, kontrola prerezov,
optimizacija profilov,
uklonska dolžina se izračuna avtomatično, lahko pa je podana s strani uporabnika,
kontrola na požarno odpornost glede na EC, NEN in SIA,
vozlišča so načrtovana glede na SIST EN z vijaki, zvari, členkasta vozlišča
okvirjev, diagonale z vijaki in členkasta vozlišča v mreži.
načrtovanje vozlišč z veliko izbiro oblik,
detajlna risba avtomatično generiranih delov vozlišča,
2.3.7 NAČRTOVALEC ZA LES:
Kontrola lesa glede na EC5,
vsebuje kontrolo prereza in deformacij.
2.3.8 NAČRTOVALEC ZA BETON:
Kontrola nosilcev, stebrov in plošč glede na standarde: EC 2, BAEL 91, DIN 1045,
NEN 6720, Önorm B 4700, CSN, BS 8110, ... ,
uklon in dvojni upogib stebrov,
kontrola razpok,
varni in ekonomični algoritem za sile v plošči v kombinaciji z naprednim
algoritmom za optimalno armiranje,
kontrola preboja.
2.3.9 »DETAILER«:
Avtomatično generiranje profesionalnih risb za jeklo,
generiranje sider in načrt implantacije,
Stran 8 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
izberemo lahko več različni načrtov in slika bo generirana za vsak načrt,
uporabnik lahko sam definira obliko in vse vrste kotiranj,
možnost dodajanja teksta, linij, krogov, itd…,
končna slika je lahko narejena v tako imenovanem papirnem načinu, možnost
prenosa v DXF, DWG,…,
2.4 SCIA Engineer vs Allplan Round - Trip
2.4.1 Round – Trip inženiring
Sl. 2: Vse v enem projektu
„Round-Trip“ inženiring je odličen primer BIM-a. Integracija Allplan BIM s SCIA
Engineer dovoljuje oblikovalcem in inženirjem sodelovanje na osnovi enega samega
modela objekta. Poleg arhitekturnega modela z integriranimi količinami in stroški,
program vstvari tudi strukturni model. S tem se izognemo diskontinuiranosti medija in
ponovnemu vnašanju geometrije objekta. Allplan BIM gradbeni model se uporablja v
SCIA Engineer za kreiranje analitičnega modela, ki opravi gradbene analize. Rezultati
analize se lahko ponovno uvozijo v Allplan BIM in tam uporabijo za optimizacijo
strukture. Rezultati končnih izračunov elementov se seveda lahko uporabijo za
avtomatično kreiranje armaturnih risb.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 9
Oblikovalci morajo imeti možnost odločitve, ali želijo uporabiti spremembe, ki so jih
naredili drugi oblikovalci, ali pa ne. Spremembe, ki so narejene na steni arhitekturnega
modela, so dostopne statikom v SCIA Engineer. Statik se lahko odloči, ali bo te
spremembe upošteval. Na primer, odprtina premera 10 x 10 cm ne bo imela bistvenega
učinka na nosilne lastnosti armiranobetonske stene in jo lahko v statičnih analizah
zanemarimo. Vendar bo, npr. steber, ki smo ga premaknili, nekaj povsem drugega in ga bo
statik preveril in analiziral zaradi podrobnejšega pregleda.
„Round-Trip“ inženiring ni program; je splošni termin, ki opisuje integriran pristop, ki
kombinira tako CAD kot tudi gradbene analize. „Round-Trip“ inženiring obstaja v
različnih oblikah, odvisno od področja programa. Za komponentno usmerjene gradbene
analize deluje „Round-Trip“ inženiring z medsebojnim sodelovanjem med Allplan BIM in
na primer, programom podjetja Friedrich + Lochner. Tukaj se individualne komponente
prenašajo v rešitve gradbenih analiz. Rezultati po metodi končnih elementov (FEM) analiz
plošč in kolutov so dostopni v Allplan BIM za avtomatično kreiranje risbe armirane
konstrukcije. „Round-Trip“ inženiring z Allplan BIM in SCIA Engineer se uporabljata za
preverjanje kompleksnih struktur na nivoju objekta. Ta pristop obstaja zaradi sodelovanja
med Allplan BIM in drugimi mednarodnimi programskimi rešitvami, odvisno od države in
področja programa.
2.4.2 Izmenjava podatkov med SCIA Engineer in Allplan BIM
Preneseni podatki modela iz Allplan BIM v Scia Engineer,
podprti so nosilci, stebri, stene in plošče vključno z vsemi vrstami odprtin,
3D oblika modela iz Allplan BIM je shranjena v strukturni model v SCIA Engineer
pri čem se ohrani večina podatkov,
sistemske linije vsakega subjekta so postavljene v težišče preseka,
ki vodi k najboljšim numeričnim rezultatom. Te linije lahko nato premikamo levo,
desno, spodaj zgoraj in v center prereza,
Prenos podatkov iz Allplan BIM v SCIA Engineer lahko izvedemo s direktnim
vmesnikom v Allplan BIM in nato obdelujemo datoteko v SCIA Engineer ali
izvozimo *.esa datoteko iz Allplan BIM in jo nato odpremo s SCIA Engineer.
Stran 10 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Med programoma Allplan BIM in SCIA Engineer lahko izmenjujemo tudi izrisano
armaturo.
Obstaja več možnosti kako konstruirati armaturo. Ena izmed možnosti je, da v SCIA
Engineer izračunamo model in optimiziramo in izrišemo potrebno armaturo in nato
izvozimo v Allplan BIM. Tukaj lahko nato detajlno konstruiramo armaturo in izdelamo
spodoben armaturni načrt s vsemi izvlečki.
Druga možnost je, da že izrisano armaturo iz Allplan BIM prenesemo v SCIA Engineer in
tam preverimo ali ta armatura zadostuje zahtevam statične analize. Določimo lahko katere
palice naj bodo aktivne pri preverjanju v izračunu. Če armatura, ki je bila izrisana v
Allplan BIM ne zadošča, lahko optimiziramo armaturo tako, da bo zadoščala vsem
zahtevam in da je porabimo čim manj.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 11
3 PRIPRAVA MODELA ZA STATIČNO ANALIZO
Obravnavamo poslovni objekt gabaritnih tlorisnih dimenzij L/B/H=25/17,50/7,60 m. Vsi
elementi so monolitna AB konstrukcija, plošči nad pritličjem in nadstropjem pa sta
monolitni, naknadno prednapeti konstrukciji, brez povezave kablov v ceveh. Konstrukcija
stoji na točkovnih temeljih dimenzij 2.30x2.30x0.45 m.
Sl. 3: Tloris
Sl. 4: Prerez
Stran 12 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Zelo pomemben del pred začetkom statične analize je priprava modela, ki smo ga izrisali
in uvozili iz programa Allplan BIM, saj nam bo vsaka napačna nastavitev dala tudi
napačne rezultate.
3.1 »Project data« - Osnovne nastavitve projekta
Po uvozu modela najprej odpremo meni projekti oz. »Project«, kjer definiramo osnovne
podatke našega projekta.
Sl. 5: Okno za osnovne nastavitve projekta
V prvem zavihku »Basic data« vpišemo osnovne podatke o projektu, kot so ime projekta,
opis, avtor in datum. Pod »Structure« pri 3D objektu izberemo samo splošno XYZ, saj
ostale možnosti tukaj odpadejo. Za material izberemo beton in jeklo. Določimo pa tudi
kvaliteto betona in jekla, ki bo privzeta nastavitev za projekt. Spodaj izberemo še
zahtevnost projekta, kjer nam pri naprednem načinu odpre zahtevnejše module. Za model
izberemo »One«, ki je osnovna nastavitev. Možnosti sta še »Absence« in »Construction
stages«. Zadnja nastavitev je izbira standarda po katerem bomo projekt računali. Mi bomo
izbrali »EC-EN«, kar je enako našemu SIST-EN.
V zavihku »Functionality« si izberemo module, ki jih bomo uporabljali v projektu.
Preglednost programa izboljšamo tako, da vključimo module za katere vemo, da jih bomo
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 13
uporabljali. Seveda lahko kasneje med delom še vedno vključujemo in izključujemo vse
module. Na Sl. 6 lahko vidimo module, ki smo jih izbrali za projekt.
Sl. 6: Moduli v SCIA Engineer
Ker ne bomo potrebovali generatorja klimatske obtežbe, nismo vključili modula »Climatic
loads«. Posledično zanemarimo zavihek »Loads«, ki je namenjen za definiranje snega in
vetra. V tem zavihku je še nastavitev za gravitacijski pospešek, ki pa je po privzetem
nastavljen na 9,81m/s2. V zavihku »Combinations« lahko spreminjamo koeficiente za
obtežne kombinacije, teh za naš projekt ni potrebno spreminjat.
Vsak projekt lahko tudi zavarujemo s geslom, kar nam omogoča zavihek »Protection«. V
zadnjem zavihku »National Annexes« izberemo nacionalne dodatke med katerimi najdemo
tudi slovenski nacionalni dodatek k SIST-EN, zato smo ga tudi izbrali, kot lahko vidimo na
Sl. 7.
Stran 14 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 7: Izbira nacionalnega dodatka
3.2 Povezovanje sistemskih linij strukturnih elementov v njihovih sečiščih
Ko pogledamo konstrukcijo s vklopljenimi površinami in upodobljeno sliko (»render«)
vidimo, da je strukturni model enak modelu v Allplan BIM.
Sl. 8: Strukturni model slikovno upodobljen (»render«)
Da bi si od bližje pogledali stike med elementi moramo izklopiti prikazovanje površin in
upodobitev slik.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 15
Na Sl. 8 vidimo, da se sistemske linije elementov med seboj ne stikajo. To pomeni, da jih
je potrebno povezati. Tako bo generirana mreža naših strukturnih elementov delovala kot
3D model v statični analizi.
Sl. 9: Prikaz nepovezanih sistemski linij elementov
V tem primeru uporabimo ukaz »connection nodes«, ki nam vse sistemske linije elementov
združi v sečiščih.
Sl. 10: Nastavitve za povezave med strukturnimi elementi
Tukaj se lahko poigramo s različnimi nastavitvami in preverimo različne rezultate.
Stran 16 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 11: Strukturni elementi konstrukcije pravilno povezani med seboj
Sl. 12: Rdeči znak nam prikazuje da je sečišče pravilno povezano
3.3 Podpore
Konstrukcijo lahko temeljimo na več načinov. Uporabimo lahko točkovno podporo v kateri
definiramo, da je ta podpora točkovni temelj. Poleg velikosti točkovnega temelja lahko
definiramo tudi zemljino, ki je pod in nad temeljem, kar vpliva na rezultate pri izračunu
reakcij v temelju. Rezultat statične analize je tabela notranjih statičnih količin, ki so
posledica načina točkovne podpore. Žal pa v tej verziji še ne moremo dimenzionirati
temeljev, kot na primer steber ali nosilec. To naj bi bilo mogoče v naslednji verziji, saj je v
navodilih za beton že prikazano način dimenzioniranja tudi takšnih temeljev.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 17
Sl. 13: Točkovna podpora, kot točkovni temelj
Vsak točkovni temelj bomo prikazali kot ploščo na elastični ploskovni podpori. V meniju
»Structure« → »Model Data« → »Supports« najdemo več vrst podpor, nas pa zanima
»Surface« (el. Foundation), ki jo bomo uporabili za ploskovne točkovne temelje.
Sl. 14: Tri vrste elastične podlage v ploskovni podpori
»Individual« oz. individualno pomeni, da si sami določimo vse C koeficiente, ki jih
potrebujemo za definiranje naše zemljine. Ta način smo izbrali tudi mi.
Sl. 15: Lastnosti izbrane zemljine s katero smo dobili podobne kontaktne napetosti kot v
[1] str. 89
Naslednja možnost je »Soilin«, pri kateri moramo predhodno uporabiti ukaz
»Boreholes« s katerimi definiramo različne profile zemljine na površini
Stran 18 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 16: Geološki profili, ki generirajo površino
Sl. 17: Definiranje geološkega profila
V tem primeru nam »Soilin« modul izračuna vse potrebne koeficiente na podlagi
podanih geoloških profilov.
V primeru, da želimo imeti različno trenje na različnih koncih, potem uporabimo
tretjo opcijo »Both«, ki je kombinacija prejšnjih dveh.
3.4 Določitev obtežnih primerov po EC1
V glavnem meniju odpremo mapo »Load cases, Combinations«, kjer izberemo »Load
cases« s katerim bomo izdelali obtežne primere. Glede na to, da bomo rezultate primerjali
z [1], moramo konstrukcijo tudi enako obremeniti.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 19
3.4.1 Obtežni primeri
3.4.1.1 LC1 – gk1 - lastna; predstavlja lastno obtežbo konstrukcije.
Sl. 18: LC1 – gk1 – lastna
SCIA Engineer izračuna lastno težo plošče 6,13 kN/m2, kar je posledica tega, ker imamo
definiran gravitacijski pospešek 9,81 m/s2 in ne 10 m/s2. V [1] str. 24 je izračunana lastna
teža:
0,25 · 25 / 6,25 /
3.4.1.2 LC2 – gk2 stalna pritličja in nadstropja; je stalna obtežba plošč pritličja in
nadstropja.
Sl. 19: LC2 – gk2 stalna pritličja in nadstropja
Stran 20 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 20: Sestava tlaka
Tabela 1: Obtežba tlaka
Talna obloga 0,03 kN/m2
Estrih 0,05 m x 22 kN/m3= 1,10 kN/m2
Zvočna izolacija 0,02 kN/m2
Spuščen strop 0,50 kN/m2
Skupaj: 1,65 kN/ m2
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 21
Sl. 21: Sestava ravne strehe
Tabela 2: Obtežba ravne strehe
Kritina 0,04 m x 24 kN/m3 = 0,96 kN/m2
Nasutje prodca 0,03 m x 20 kN/m3 = 0,60 kN/m2
Toplotna izolacija 0,08 m x 1 kN/m3 = 0,08 kN/m2
Naklonski beton 0,03 m x 22 kN/m3 = 0,66 kN/m2
Prednapeta plošča 0,66 kN/m2
Spuščen strop 0,50 kN/m2
3,00 kN/ m2
Sl. 22: LC2 – g2k stalna obtežba pritličja in nadstropja
Stran 22 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
3.4.1.3 Sneg – Sk
Obtežbo snega definiramo podobno kot spremenljivo obtežbo LC3. Ker imamo nov tip
obtežbe, moramo najprej dodati »Load Group« (LG3), kjer bomo določili obtežbo po
EC1.
Sl. 23: Nastavitev spremenljive obtežbe za sneg
Sl. 24: LC3 – Sk = -1,52 kN/m2 ; obtežba snega
3.4.1.4 Prednapenjanje
Ta obtežni primer naredimo enako, kot smo naredili LC2, le da v »Load type« izberemo
»prestress«..
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 23
Sl. 25: Nastavitev tipa obtežbe za prednapenjanje
3.4.1.5 Koristna obtežba pritličja in nadstropja – qk1
Pri definiranju koristne obtežbe moramo narediti nov »LoadGroup«, saj moramo definirati
vrsto obtežbe po EC1. Že pri spremembi »Action type« se nam avtomatično naredi LG2.
Tako kliknemo zraven LG2 in odpre se nam novo okno, kjer pod »EC1- Load type«
izberemo kategorijo C. Ker bomo uporabili več različnih obtežnih primerov za koristno
obtežbo, moramo pod »Relation« nastaviti na »Exclusive«, kar pomeni, da se obtežni
primeri s obtežbo skupino »LG2« ne bodo pojavljali skupaj v kombinaciji. V »Relation« je
možna še ena možnost in sicer »Together«, kar pomeni, da se bodo obtežni primeri s to
nastavitvijo pojavljali le skupaj v neki kombinaciji.
Sl. 26: Nastavitev tipa koristne obtežbe
Spremenljiva obtežba LC5 – qk1 (nad pritličjem)
qk=4,00 kN/m2; glede na kategorijo C2
Stran 24 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
∆qk= 0,80 kN/m2; dodatek za lahke predelne stene
qk=4,80 kN/m2
Spremenljiva obtežba LC5 – qk1 (nad nadstropjem)
qk=0,75 kN/m2; glede na kategorijo C2
Obtežni primeri koristnih obtežb za različne maksimalne vrednosti NSK:
Sl. 27: LC5 – qk1 – vsa polja Sl. 28: LC6 – qk1 – levo sredina
Sl. 29: LC7 – qk1 – desno sredina Sl. 30: LC8 – qk1 – sredina
Sl. 31: LC9 – qk1 – levo Sl. 32: LC10 – qk1 – desno
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 25
Sl. 33: LC11 – qk1 – 1-3
Sl. 34: LC12 – qk1 – 2-3 4-5 Sl. 35: LC13 – qk1 – 1-2 3-4 5-6
Sl. 36: LC14 – qk1 – 2-4 5-6 Sl. 37: LC15 – qk1 – 1-2 3-5
Tabela 3: Obtežne skupine
Stran 26 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Tabela 4: Obtežni primeri
3.4.2 Kombinacija obtežb za mejno stanje nosilnosti (MSN)
V isti mapi, kjer smo prej izbrali pomočnika za obtežbe, bomo sedaj odprli pomočnika za
kombinacije obtežb pod imenom »Combinations«. S pritiskom na »New« bomo iz desne
strani, kjer imamo podane obtežne primere, ki smo jih prej definirali, prenesli na desno
stran. Tukaj jih bomo uporabili za kombinacijo mejnega stanja nosilnosti (MSN). Pod
»Name« vpišemo ime kombinacije, pod »Type« pa vrsto kombinacije, ki jo želimo. Ker
nas trenutno zanima mejno stanje nosilnosti bomo izbrali »EN – ULS (STR)«.
Sl. 38: Določitev kombinacije MSN iz obtežnih primerov
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 27
Pri mejnem stanju nosilnosti lahko programu določimo katero formulo naj uporabi glede
na SIST-EN. To nastavitev najdemo v »Projects« → »Combinations« → »Code setup«.
Sl. 39: Izbira enačbe za izračun kombinacij za MSN po EC-EN
Tukaj izberemo enačbo za izračun kombinacij glede na Eurocode – Osnove projektiranja
konstrukcij, [8]:
Sl. 40: Eurocode – Osnove projektiranja konstrukcij
Vse koeficiente, ki jih vsebujejo enačbe 6.10, 6.10a in 6.10b lahko v tem oknu
spreminjamo, privzete vrednosti so po aktivnem standardu.
Če želimo preveriti vse možne kombinacije, ki nam jih generira računalnik po SIST-EN,
lahko to preverimo s funkcijo »Explode to linear«, ki jo najdemo v spodnjem desnem kotu
okna. Ta nam prikaže vse možne kombinacije, ki jih dobimo s podanimi obtežnimi primeri.
Pri izbrani kombinaciji MSN12, vidimo da so upoštevani koeficienti po SIST-EN.
Stran 28 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 41: Linearne kombinacije po MSN glede na SIST-EN
Poudariti je treba, da za izračun ni potrebno uporabiti ukaza »Explode to linear«, saj
računalnik že sam upošteva vse možne kombinacije. To možnost uporabimo le, če želimo
preveriti kombinacije ali če želimo te linearne kombinacije uporabiti za nelinearno analizo.
Na enak način dobimo tudi kombinacije za mejno stanje uporabnosti.
Sl. 42: Primer kombinacij MSU-quasi generirane s »Explode to linear«
3.4.3 Vnos obremenitev glede na obtežne primere
V projektu bomo uporabili samo ploskovne obtežbe, zato drugih ne predstavljamo.
Če odpremo meni »Load« se nam prikaže podmeni za vnos obtežb. Tukaj lahko definiramo
točkovne, linearne, ploskovne, temperaturne, momentne obtežbe in pomike. Torej kakršno
koli obtežbo želimo postaviti na našo konstrukcijo, (Sl. 43).
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 29
Sl. 43: Vrste obtežb
V 3D modelu nam ni potrebno podajati lastne obtežbe konstrukcije, saj se ta upošteva v
»LC1«, ki smo jo definirali kot lastno težo.
V SCIA Engineer je vnašanje obtežb enostavno. Ko začnemo vnašati obtežbe moramo
najprej izbrati pripadajoči obtežni primer, ki ga najdemo v meniju »Load«. Izberemo
»Surface load« → »On 2D member«, vstavimo obtežbo, smer obtežbe in koordinatni
sistem, kot vidimo na Sl. 44 ter označimo ploščo.
Sl. 44: Nastavitve za vnos ploskovne obtežbe
Za primere koristnih obtežb, ko obtežba ne zavzema celotnega 2D elementa moramo
uporabiti »Surface load« → »Free«. Tukaj z direktnim vnašanjem točk definiramo
Stran 30 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
globalno obtežbo, nato jo s »Select« dodamo želenemu 2D elementu, na koncu pa
uporabimo ukaz »Generate Load«, ki nam generira obtežbo direktno na ploščo.
3.5 Prednapenjanje
Modul »Prestressing« aktiviramo pod »Functionality«, kjer ga potrdimo. S tem se na desni
strani okna odprejo dodatne opcije, Sl. 45. Za naš projekt bo dovolj da potrdimo
»Advanced«.
Sl. 45: Aktiviranje modula za prednapenjanje
Najprej bomo narisali eno kabelsko linijo, ki jo bomo nato prekopirali po obeh ploščah na
razdalji a=40 cm.
Sl. 46: Potek kabelske linije v [1]
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 31
Izberemo »Structure« → »Tendons« → »Post-tensioned internal tendon«.
Odpre se nam okno v katerem bomo definirali geometrijo kabelske linije, material in ostale
nastavitve. Na Sl. 47 vidimo osnovne nastavitve za kabelsko linijo, ki jo bomo uporabili v
projektu.
Sl. 47: Prikaz osnovnih nastavitev za kabelsko linijo
3.5.1 Geometrija kabelske linije
Kabelsko linijo v 2D element lahko narišemo le z direktno metodo.
Sl. 48: Kabelska linija izrisana z direktno metodo
Sedaj smo vnesli točke in dobili ravne linije med točkami. Ker so kabelske linije v
prelomih krožne ali parabolične, moramo tem prelomom določiti še tip krivulje. To
Stran 32 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
naredimo tako, da označimo kabelsko linijo in izberemo »Actions« → »Tabel edit
geometry«. Odpre se nam tabela, kjer je tabelarično vnešena naša kabelska linija. Tukaj
določimo »Curve type« in »Curve parameter«. SCIA Engineer pozna naslednje tipe
zaokrožitev:
Sl. 49: Krog + tangenta; krog + polmer Sl. 50: simetrična parabola + tangenta
Naši kabelski liniji odgovarja tip »Circle + radius«, zato ga izberemo in dobimo rezultat
Tabela 5.
Tabela 5: Tabela kabelske linije po vnosu tipov zaokrožitev
Ko izrišemo kabelsko linijo moramo kabel dodeliti strukturnemu elementu, v našem
primeru plošči. To naredimo z ukazom »Allocation«. Na levi strani se prikažejo
razpoložljivi elementi. Ime naše plošče je S25, zato jo dodamo tudi na desno stran.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 33
Sl. 51: Dodelitev kabelske linije plošči S25
Lastnosti vsakega elementa, ki ga označimo, se pokažejo na desni strani v okencu
»Properties«. Tukaj najdemo vse nastavitve, ki so povezane z izbranim elementom. Če
izberemo kabelsko linijo, ki smo jo prej določili, lahko vse lastnosti te linije upravljamo iz
desnega okna.
Pod mapo »Material« bomo dodali material naše kabelske linije, z ozirom na SIST-EN. S
klikom na »…« v mapi »Material« se nam odpre okno, ki služi kot urejevalnik materialov
v SCIA Engineer. Ker imamo izbrano kabelsko linijo za prednapenjanje, nam program
avtomatično filtrira materiale, ki niso primerni za ta element, tako da tukaj ne bomo našli
npr. lesa. Ko odpremo »System database« lahko izberemo veliko število pred-pripravljenih
kablov, ki so v skladu s SIST-EN. V bazi izberemo kabel »Y1770S7-15,3« in ga
skopiramo v naš projekt. Tako se nam prikaže v urejevalniku materialov. Na Sl. 52 vidimo
nastavitve, ki jih lahko spreminjamo za ta material.
Stran 34 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 52: Lastnosti za materiala »suspa-15,3«
To so kabli, ki so definirani glede na zahteve SIST-EN in veliko parametrov tukaj ni
mogoče spreminjati. Lahko pa naredimo nov material za kabel, kjer so vsi parametri
nastavljivi. Za naš projekt smo modificirali material »Y1770S7-15,3« toliko, da smo
namesto fp0,1k = 1560 MPa vnesli fp0,1k = 1500 MPa. Sedaj ustreza materialu v [1] na str.
184.
Pogledamo si lahko tudi tabelo relaksacije jekla, ki jo lahko ob kliku na »User relaxation«
tudi spreminjamo.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 35
Sl. 53: Diagram napetost – deformacije za »suspa – 15,3«
Tabela 6: Tabela relaksacije jekla
Stran 36 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Final relaxation loss at infinite time
Final relaxation loss to tendon stress
Tendon stress/char. Tensile
strength
Sl. 54: Diagram končnih izgub zaradi relaksacije jekla v neskončnem času
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 37
Development of relaxation loss in time
Relaxation loss/Final relaxation loss
Time [sec]
Sl. 55: Diagram izgub zaradi relaksacije v določenem času
Ob potrditvi materiala moramo vnesti še nekaj nastavitev, ki jih prikazuje Sl. 56.
Sl. 56: Nastavitve za material
V »Stressing« bomo vstavili podatke za napenjanje.
Sl. 57: Nastavitve za napenjanje
Stran 38 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Tipov prednapenjanja, ki jih lahko uporabimo v SCIA Engineer je pet in sicer:
Sl. 58: Tip 1 Sl. 59: Tip 2
Sl. 60: Tip 3 Sl. 61: Tip 4
Sl. 62: Tip 5
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 39
Izbrali smo tip 4, ki ustreza prednapenjanju za naš primer iz [1]. Pod »Prestressing from«
imamo štiri možnosti, ki jih prikazuje Sl. 63:
Sl. 63: Izberemo prednapenjanje na začetku »Begin«
Konstrukcijo bomo napenjali izmenično. Enega na začetku drugega na koncu. Tako za
vsak sodi kabel določimo »Begin« za lihi pa »End«.
Ostali koeficienti in podatki, ki so nam še preostali za vnos so naslednji:
Coefficient of friction in curved part of tendon – koeficient trenja kablov µ=0,06; v
programu je vidno 0.1, ker kaže samo eno število za decimalno vejico.
Unintentional angular displacement [rad/m] – koeficient neravnosti kablov k=0,5 ͦ /m →
0,008726646 rad/m
Anchorage set – zdrs v sidru ∆lsl=5 mm
Initial stress – begin [MPa] – začetna napetost v kablu, na začetku pred vnosom sile
Overhang of tendon not included in structural model – begin, end
Sl. 64: Razdalja od podpore do konca plošče
Distance between sections for output - razdalja med prerezi v katerih bodo prikazani
rezultati.
Ko smo definirali kabelsko linijo, jo lahko skopiramo po plošči na razdalji a=40 cm.
Kopirali smo od sredine na vsako stran. Nato označimo vse kable in jih skopiramo še v
zgornjo ploščo. Tukaj moramo paziti da popravimo »Allocation«, saj po kopiranju ostane
dodelitev na ploščo S25. Torej spremenimo dodelitev na S26.
Stran 40 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
3.6 Mreža končnih elementov
Sl. 65: Nastavitve za generiranje mreže končnih elementov
Mrežo končnih elementov smo definirali, kot nam prikazuje Sl. 65. Te nastavitve so
globalne za vso konstrukcijo. Če želimo v kakšnem območju določenega elementa zgostiti
mrežo, uporabimo ukaz »Local mesh refinement«, s katerim lahko določimo fino lokalno
mreženje v robovih, točkah, ploščah itd.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 41
Sl. 66: Mreža končnih elementov celotne konstrukcije
Sl. 67: Lokalno korigiranje mreže končnih elementov
Stran 42 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
3.7 Modul za analizo
Sl. 68: Nastavitve »solver-ja«
Nastavitve modula za analizo nismo posebej nastavljali, saj so nam ustrezale privzete
nastavitve.
3.8 Zagon izračuna
Pri kompleksnih konstrukcijah, kjer imamo veliko obtežb je smiselno uporabiti ukaz »2D
data viewer«, kjer lahko preverimo vse obtežbe, če so bile pravilno vnesene. Sl. 69 nam
prikazuje lastno težo plošče, ki nam jo program izračuna sam. Na tak način lahko
preverimo vse obtežne primere.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 43
Sl. 69: Prikaz lastne teže plošče S25
Izračun poženemo s ukazom »Calculation«. Obstajata dva ukaza, ki pa se razlikujeta samo
v tem, da eden pokaže postopke izračuna, drugi pa ne.
Odpre se nam okno Sl. 70, kjer lahko izberemo katero analizo naj nam program izvede. Za
enkrat nam zadošča linearna analiza. Tukaj še vedno lahko spreminjamo nastavitve mreže
in modula za analizo. Če predhodno ne naredimo mreže, nam jo ob izračunu program
avtomatično kreira, saj brez nje ne more narediti izračuna.
Stran 44 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 70: »FE analysis« ali modul za analizo
Sl. 71: Kratko poročilo po uspešnem izračunu
Po končanem izračunu nam program prikaže okno Sl. 71, kjer nam izpiše maksimalne
pomike, maksimalne rotacije in sporoči, da je vsota vseh obtežb in reakcij v redu.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 45
4 DIMENZIONIRANJE POSAMEZNIH ELEMENTOV
KONSTRUKCIJE
Po zagonu izračuna se pokaže »Results«, kjer lahko najdemo vse rezultate statične analize.
Sl. 73: Okno »Results«
Sl. 72: Okno z rezultati
Stran 46 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
4.1 Točkovni temelj B – F1
V verziji SCIA Engineer 2008.1. še ni vključenega dimenzioniranja točkovnega
temelja, zato smo morali temelj narediti kot ploščo na elastični podlagi.
4.1.1 Obtežbe na steber
Sl. 74: Tloris in naris točkovnega temelja iz [1] str. 87
4.1.1.1 Obtežba na steber iz [1] str. 88
Lastna obtežba: 566 kN
Spremenljiva obtežba: 294 kN
VeD = 1,35 x 566 + 1,50 x 294 = 1205 kN
4.1.1.2 Obtežba na steber iz 3D modela v programu SCIA Engineer
Tabela 7: Osna sila v stebru, ki deluje na točkovni temelj
Ned = VEd = -953,16 kN
Pod »Case«, v tabeli, nam število MSN/1 pove, po kateri kombinaciji MSN nam je
program izračunal maksimalno silo N. Ta podatek lahko dobimo iz dinamičnih
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 47
dokumentov v obliki tabele, če dodamo »Combination key«. Tako lahko natančno vidimo,
po kakšni kombinaciji je program prišel do tega rezultata.
Tabela 8: Kombinacija za MSN/1
4.1.2 Momenti Mx in My v temelju B – F1
4.1.2.1 Momenti izračunani v [1] str. 89
Momenti so bili izračunani s enačbo:
81
MeD,x = 289 kNm
MeD,y = 249 kNm
4.1.2.2 Momenti izračunani v programu SCIA Engineer
Za izračun uporabimo »2D member« → »Internal forces«. Na Sl. 75 vidimo, da dobimo
velik koničast moment v obeh smereh v območju, kjer deluje steber.
Sl. 75: M eD,x=393,77 kNm/m Sl. 76: M eD,y=499,85 kNm/m
Stran 48 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Ta moment smo prerazporedili na celoten temelj tako, da smo uporabili ukaz »Averaging
strip«. Označili smo središčno točko temelja.
Sl. 77: Prerazporeditev momentov s uporabo ukaza »Averaging strip«
Sl. 78: MeD,x = 108,78 kNm/m
Sl. 79: MeD,y = 110,09 kNm/m
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 49
4.1.3 Kontaktnih napetosti v temelju B – F1
4.1.3.1 Izračun kontaktnih napetost v [1] str. 89
1205
2,3 2,3228 /
4.1.3.2 Izračun napetosti v temelju v programu SCIA Engineer
Kontaktne napetosti najdemo v »Results« → »2D member« in se imenujejo »Contact
stresses«.
Sl. 80: σz,max=202,178 kN/m2
Za elastično podlago smo izbrali zemljino s katero smo dobili podobne kontaktne
napetosti, kot so podane v [1] str. 89.
4.1.4 Dimenzioniranje točkovnega temelja
Zaščitni sloj beton: XC2; cmin = 20 mm; ∆c=35 mm; cnom=55 mm
Kvaliteta betona: C30/37; fcd = 17 MN/m2
Armatura (normalno duktilna): Bst 500 M (B); fyd = 435 MN/m2; Es=200000 MN/m2
Stran 50 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
4.1.4.1 Izračun armature po [1] str. 90
45 5,5 , 38,90 39 …statična višina v smeri x
3 45 5,5 3 , 37,70 38 …statična višina v smeri y
,
, ,0,049…
0,050, 456,5…
· · · 16,70 …teoretična armatura
4.1.4.2 Izračun potrebne armature s programom SCIA Engineer
Servis »Concrete« nam omogoča dimenzioniranje AB konstrukcije. Sestavljen je iz »1D
member«, »2D member« in »Punching«.
»1D member« je namenjen dimenzioniranju stebrov in nosilcev, medtem ko »2D member«
uporabljamo za ploskovne elemente, predvsem za dimenzioniranje plošč.
»Setup« se uporablja za globalne nastavitve betona, kjer lahko spreminjamo vrednosti v
zvezi s dimenzioniranjem glede na standard.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 51
Sl. 81: Nastavitev modula za beton
Teksti v »Setup« oknu so označeni s tremi barvami. Barve imajo naslednji pomen.
Črna: Opcija je splošna in velja za vsak element
Modra: Opcija je omogočena tudi v »Member data«
Zelena: Opcija se nanaša na izbran standard
Stran 52 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 82: Primer modrega teksta Sl. 83: Primer zelenega teksta
Sl. 84: Okno s nastavitvami za »Member data«
Tukaj najdemo nekatere nastavitve, ki so enake, kot v »Setup«. Iste so v »Setup« obarvane
modro tekstu. Namen tega ukaza je, da lahko uporabimo za različne elemente različne
nastavitve. Nastavitve v »Member data« imajo višjo prioriteto kot »Setup«.
Pri notranjih statičnih momentih smo izrisali območje razporeditve momentov čez celoten
temelj z »Averaging strip«. Da bi to območje upoštevali tudi pri izračunu armature,
moramo funkcijo označiti preden se izvede izračun armature.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 53
Sl. 85: Kje označiti »Averaging strip«
Za izračun armature v točkovnem temelju bomo uporabili »Member data«, kjer bomo
nastavili priporočene parametre, katere naj program pri izračunu armature uporablja.
Sl. 86: Nastavitve v »Member data« za izračun armature
Stran 54 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Izračun nam izvede ukaz »Concrete« → »2D member« → »Member design – Design –
ULS« .
Sl. 87: Armatura spodaj v smeri x; As,x=19,10 cm2/m
Sl. 88: Armatura spodaj v smeri y; As,y=18,24 cm2/m
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 55
Sl. 89: Armatura zgoraj v smeri x; As,x=8,63 cm2/m
Sl. 90 Armatura zgoraj v smeri y; As,y=9,35 cm2/m
Stran 56 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
4.1.5 Izračun potrebne armature zaradi preboja v temelju
4.1.5.1 Izračun potrebne armature zaradi preboja v [1]
Sl. 91: Tloris in prerez temelja iz [1]
Razporeditev obtežbe in osnovni kontrolni obseg po DIN 1045-1
38 … srednja statična višina
1,5d = 0,57 m…osnovni kontrolni obseg
µkrit = 4,68 m …kritični obseg
Acrit = 1,72 m2…kritična površina
, 0,5 · · 1009 …efektivna vertikalna sila zmanjšana za
50 % zaradi vpliva kontaktnih napetosti
Podatki za izračun striga pri preboju
Ed ≤ Rd,ct
· , ·
,216 / …največja strižna napetost, kadar je reakcija
podpore ekscentrična na kontrolni obseg.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 57
Rd,ct = 167 kN/m… je projektna vrednost projektne strižne odpornosti brez strižne
armature za preboj vzdolž obravnavanega kontrolnega prereza
Rd,max = 1,5 Rd,ct = 251 kN/m … je projektna vrednost največje prebojne strižne
odpornosti pri preboju vzdolž obravnavanega kontrolnega prereza.
Izračun palice s krivljenimi palicami po kotom 45 ͦ
, ,1,3 · · ·
, ,
0,5d = 0,19 m…osnovni kontrolni obseg
2 · 0,35 2 · 0,2 0,38 · 2,29
,1,0 · 10092,29
441 /
, , ·1,3 · ·
0,441 0,167 · 2,29 · 101,3 · 45 · 435
15,7
4.1.5.2 Izračun potrebne armature zaradi preboja s programom SCIA Engineer
Mapa »Concrete« → »2D member« → »Punching« je namenjena izračunu prebojev v
plošči. Za izračun preboja moramo najprej izračunati teoretično armaturo v plošči, drugače
nam program ne bo hotel izračunati preboja.
Osnovne globalne nastavitve za preboj nastavimo v »Setup«, Sl. 92.
Stran 58 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 92: Nastavitve za preboj po SIST-EN
Izberemo »Punching data«, kjer podobno kot prej v »Member data« določimo lokalne
nastavitve za določen element. S tem ukazom izberemo točko, kjer se stikata steber in
točkovni temelj. V oknu nastavimo vse parametre za izračun preboja, Sl. 93.
Sl. 93: Okno s lastnostmi preboja
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 59
Za kontrolo preboja lahko uporabimo okno »Preview«, kjer se prikazujejo vsi rezultati
tabelarično ali pa ukaz »Single check«, ki nam pokaže podrobnejšo kontrolo preboja.
Sl. 94: »Actions« → »Single check«
Glede na to, da obravnavamo 3D model, lahko nastavimo le tip stebra, lokacijo stebra
glede na ploščo, debelino plošče, možnost uporabe kapitela in dodajanje lukenj v ploščo.
Ostali parametri so že avtomatično definirani glede na 3D model in jih ne moremo
spreminjat.
Stran 60 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 95: Kontrola preboja v »Single check«
Tabela 9: Prikaz rezultatov iz »Punching check«, brez uporabe »Single check«
Ker velja Ed < Rd,c …strižna armatura za preboj ni potrebna.
4.2 Steber B – S1
Razred izpostavljenosti: XC1
Minimalni zaščitni sloj: 10 mm
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 61
Dodatni zaščitni sloj: ∆c=10 mm
Cnom = 10+10 = 20 mm
, 0,5 20 2,0 1,0 0,5 · 1,6 16,2 16
4.2.1 Obtežba na steber
4.2.1.1 Obtežba v [1] na str. 166
Obtežba na steber je izračunana iz kombinacije: 1,35 · 1,5 ·
NEd = -468 kN … maksimalna sila v stebru
Med01 = -6,8 kN … moment spodaj
Med02 = 13,7 kN … moment zgoraj
4.2.1.2 Obtežba na steber iz programa SCIA Engineer
Steber je obtežen s horizontalno silo, vertikalno silo in momentoma v dveh smereh. Če
želimo dobiti sile v točki, kjer se stikajo steber, nosilec in plošča, uporabimo ukaz
»Connection forces«. Preden pa uporabimo ta ukaz, moramo s »Connection input« določiti
točko v kateri želimo sile videti.
Tabela 10: Sile v stebru spodaj in zgoraj
Stran 62 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Tabela 11: »Combination key« za steber B12
4.2.2 Notranje statične količine (NSK)
4.2.2.1 NSK glede na obtežne primere iz [1] str. 163
Sl. 96: Notranje statične količine glede na lastno in koristno obtežbo
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 63
4.2.2.2 NSK glede na obtežne primere iz SCIA Engineer
Rezultate statične analize za 1D elemente najdemo v »Beams«.
»Internal forces on beam« - izračun NSK
»Deformation on beam« - izračun vseh pomikov in rotacij
»Relative deformation« - izračun relativnih deformacij
»Member Stress« - normalne napetosti v nosilcu
»Shear stress« - strižne napetosti
Zaradi primerjave z [1], smo uporabili enake obtežne primere za NSK:
Lastna + stalna obtežba gk:
Sl. 97: NSK - gk
Za določitev maksimalne osne sile in maksimalnega momenta glede na obtežni primer
koristne obtežbe smo morali najprej narediti kombinacijo vseh obtežnih primerov koristne
obtežbe. Tako smo dobili tabelo z, maksimalnimi vrednostmi glede na kombinacijo
maksimalne koristne obtežbe. S pogledom v tabelo »Combination key« lahko vidimo,
kateri obtežni primer nam daje maksimalno vrednost.
Stran 64 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Tabela 12: Maksimalne vrednosti NSK glede na koristno obtežbo
Tabela 13: »Combination key« - tako vidimo katera kombinacija koristnih obtežb daje
največje NSK
4.2.3 Vitkost stebra
4.2.3.1 Vitkost iz [1] str. 163:
· 1,0 · 4,75 4,75 …uklonska dolžina
, · ,
, · ,47…vitkost okoli y osi
, · ,
, · ,82…vitkost okoli z osi
Potrebno je opomniti, da je y(iz [1]) = z (SCIA Engineer) zaradi drugačnega lokalnega
koordinatnega sistema.
4.2.3.2 Vitkost s programom SCIA Engineer:
Vitkost stebra preverjamo s ukazom »Concrete slenderness«.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 65
Tabela 14: Kontrola vitkosti stebra
Program avtomatično preveri vitkost in sporoči, če ne zadostuje pogoju:
< min=lim
To pomeni, da bomo morali poleg momenta 1. reda upoštevati tudi moment 2. reda in
moment zaradi imperfekcije. Če označimo steber in v lastnostih stebra odpremo »Buckling
and system length« se pokaže sistem za izračun uklonskih dolžin.
Sl. 98: Okno za definiranje uklonskih dolžin
S klikom na »Edit« lahko definiramo uklonske in relativne dolžine Sl. 99.
Stran 66 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 99: Nastavitve za izračun uklonskih dolžin
Faktor nam program izračuna, lahko pa ga tudi vpišemo. (Tabela 1Tabela 14).
Tako smo dobili izračunane uklonske vrednosti:
y = 84,65
z = 52,43
Potrebno je opomniti da je y(iz knjige) = z (SCIA Engineer) zaradi drugačnega
lokalnega koordinatnega sistema.
Razlika nastaja zaradi tega, ker je program koeficiente izračunal. Tako je:
y = 1,03
z = 1,12
4.2.4 Dimenzioniranje stebra
4.2.4.1 Dimenzioniranje stebra na tlak in enoosni upogib [1]
Zaščitni sloj betona: XC1; cmin = 10 mm; ∆c=10 mm; cnom=20 mm
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 67
Kvaliteta betona: C30/37; fcd = 17 MN/m2
Armatura (normalno duktilna): Bst 500 M (B); fyd = 435 MN/m2; Es=200000 MN/m2
Vzdolžna armatura
Upoštevan samo enoosni upogib!
420
0,2
· ·42,6 · 10
0,35 · 0,2 · 170,18
· ·468 · 10
0,35 · 0,2 · 170,39
·
, · · 0,2 · 20 · 35 ·17435
5,47
Izbrana vzdolžna armatura:
416 (As = 8,0 cm2)
Minimalna vzdolžna armatura:
, 0,15 · 0,003 ·
1,6cm2 < 2,1 cm2
Maksimalna vzdolžna armatura:
, 0,09 · 63
12mm < ds,potr = 16
Stran 68 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Strižna armatura
Teorija I. reda:
VEd = 5,1 kN
Ned = -416,5 kN
Dodatek prečne sile zaradi II. Teorije:
∆VEd = 28 kN
VEd,tot = 5,1 + 28 = 33 kN
VRd,ct = 70,90 kN >> VEd,tot = 33 kN … Maksimalna sile brez armature je večja kot
maksimalna prečna sila v stebru.
Normalna napetost zaradi prečne sile:
σ NE·
,
, · ,5,95 MN/m …
spotr = b – 2d1 = 27 cm
smax = 30 cm > spotr
4.2.4.2 Dimenzioniranje stebra v SCIA Engineer
Pred izračunom moramo stebru dodati še »Member data«, kar pomeni, da mu bomo
dodelili nekaj nastavitev, ki bodo veljale samo za ta element.
Sl. 100: Nastavitev za vzdolžno armaturo stebra in stremena
Premer vzdolžnih palic spremenimo na 16mm, število palic pa pustimo 0, saj nam bo tako
program sam določil število palic.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 69
Sl. 101: Nastavitev izračuna stebra
Zelo pomembna opcija je »Use buckling data«. Če imamo to opcijo označeno, nam
program ob upoštevanju vitkosti izračuna tudi moment 2. reda. »Type of calculation«
pustimo na »automatic«. Program pozna tri vrste analize stebra:
»Uni – Axial« - enoosni upogib
»Circular« - za krožne preseke
»Bi-Axial« - dvoosni upogib
Sl. 102: Metode izračuna stebra
Tabela 15: Prikaz momentov v smeri y 1. in 2. reda
Stran 70 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Tukaj imamo podane vse momente zaradi imperfekcije.
My,recal = etot,z x N
M0ED,y – moment 1. reda s upoštevanjem imperfekcije
M2,y – moment 2. reda s upoštevanjem imperfekcije
etot,z – skupna ekscentričnost
eo,z – ekscentričnost 1. reda
e2,z – ekscentričnost 2. reda
Tabela 16: Prikaz momentov 1. in 2. Reda v smeri z
Če ne vemo kaj pomeni kateri simboli, gremo s miško čez simbol in se nam spodaj izpiše
opis.
Tabela 17: Dizajnirane notranje statične količine za dvoosni upogib
4.2.4.3 Izračun potrebne vzdolžne armature – dvoosni upogib
Najprej izračunamo vzdolžno armaturo glede na dvoosni upogib, ki se pojavi v naši 3D
konstrukciji. Glede na to, da je v knjigi upoštevan enoosni upogib, bomo naredili za
primerjavo tudi izračun s enoosnim upogibom.
Kot vidimo na Sl. 103 uporabimo ukaz »Member design – Design«.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 71
Sl. 103: »Member design – Design« Sl. 104: Nastavitve za izračun
Z ukazom »Member data« smo nastavili lokalne nastavitve za dimenzioniranje stebra in
sicer:
Sl. 105: Diagram vzdolžne armature
Sl. 106: Numerični rezultati izračuna vzdolžne armature
»Calc. type« - tip izračuna, ki je bil uporabljen (Bi – Axial)
Stran 72 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
»Interaction check« - interakcija po formuli:
»Ratio y/z« - delež količine armature glede na os y in z
Sl. 107: V »Setup« nastavitvah lahko tudi sami nastavimo delež razdelitve armature
»As,req« - količina armature, glede na osnovni premer podan v »Setup«
»Reinfreq« - Armatura glede na osi:
10(8/6)x16
10: skupna količina palic
8: število palic v smeri y
6: število palic v smeri z
16: premer palic
»Reinftot« - skupna količina armature
»W/E« - »warnings and errors«, tukaj nam program sporoča opozorila in napake, ki so se
pojavile med dimenzioniranjem
V oknu lastnosti, za ukaz »Design« pomenijo simboli za »Values« sledeče:
» As tot req« - teoretična armatura, ki jo program izračuna
»As user« - v primeru, da smo v »Member data« določili število palic, nam program
prikaže diagram teh palic
»As add. req.« - v primeru, da smo pri »As user« določili število palic, nam prikaže koliko
armature nam še manjka glede na »As user«, da bo zadoščeno vsem pogojem
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 73
4.2.4.4 Izračun potrebne vzdolžne armature – enoosni upogib
Sedaj v »Member data« spremenimo nastavitev tip izračuna iz dvoosnega v enoosni
upogib.
Sl. 108: Za enoosni upogib uporabimo »Uni-axial (sum)«
Razlika med »Uni-axial (sum)« in »Uni-axial (max)«:
»Uni-axial (sum)«:
- Asy je izračunana na sile NEd in MEd,y
- Asz je izračunana na sile NEd in MEd,z
»Uni-axial (max)«:
- če je MEd,y > MEd,z → As=Asy je izračunana na NEd in MEd,y
- če je MEd,z > MEd,y → As=Asz je izračunana na NEd in MEd,y
Z obema tipoma smo dobili enake rezultate.
Sl. 109: Diagram vzdolžne armature s enoosnim upogibom
Končna armatura izražena s palicami je enaka armaturi v [1] na str. 177, kjer je dobljena
armatura 416. Glej poglavje 4.2.4.1.
Stran 74 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
4.2.4.5 Izračun potrebne strižne armature
SCIA Engineer še ne računa strižne armature za stebre. Izračuna jo glede na SIST-EN in to
glede na vzdolžni razmak stremen in premer, ki ga določimo v »Member data«.
Tabela 18: Strižna armatura izračunana glede na standard SIST EN
V numeričnih rezultatih vidimo, da program ni izračunal VRd,c in Vrd, max.
V [6] str. 39 priporočajo, da če imamo steber s enoosnim upogibom, naj spremenimo le tip
elementa na »beam«. Spremenili smo tip izračuna na »Uni-axial (max)« in tip elementa na
»Beam« ter dobili naslednje rezultate:
Sl. 110: Diagram strižne armature stebra obravnavanega, kot tip »beam«
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 75
Tabela 19: Numerični rezultati izračunane strižne armature
Tukaj lahko vidimo izračunan VRd,c in Vrd, max. Izberemo stremena 8/10/20 cm.
4.3 Nosilec B – UZ1
Pri prenosu konstrukcije iz programa Allplan BIM v SCIA Engineer se nosilci prenesejo
kot navadni nosilci v SCIA Engineer, ki pa jih ne moremo uporabiti kot T nosilce v plošči.
Program ima zato poseben element, ki se imenuje »Rib«. Nnavadnih nosilcev še ne
moremo pretvoriti v »Ribs« nosilce, zato je potrebno obstoječe nosilce izbrisati in narisati
nove. To naredimo tako, da najprej označimo vse nosilce, pritisnemo desno tipko na miški,
kjer najdemo ukaz »delete«. Da narišemo nosilce v plošči izberemo »Structure« → »2D
member« → »2D member components« in izberemo ukaz »Rib«. S pritiskom na ukaz nas
najprej vpraša kateri plošči bo nosilec pripadal. Označimo ploščo nad pritličjem in pokaže
se nam okno z nastavitvami.
Stran 76 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 111: Nastavitve za »Rib« nosilce
Ob pogledu na Sl. 111 vidimo, da je potrebno nastaviti kar nekaj nastavitev. Prerez lahko
uporabimo enak, kot smo ga uporabili pri prenesenem nosilcu. Za poravnavo uporabimo
»bottom«, saj bo nosilec pod ploščo, lahko pa je tudi v sredini ali nad ploščo. Pod »Shape
of rib« izberemo kakšne oblike naj bo naš nosilec. Notranja dva bosta oblike T, zunanja
dva pa oblike L. Ker nam program še ne zna izračunati sodelujoče širine pasov, moramo to
narediti ročno.
Sl. 112: EC2 5.3.2.1 (2)
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 77
Sl. 113: EC2 5.3.2.1 (3)
,
Levi razpon:
0,85 0,85 5,0 4,25
Pod podporo:
0,15 , , 0,15 5,0 5,0 1,50
Desna stran:
0,70 , 0,70 5,0 3,50
Levi razpon:
, 0,202,152
0,1 4,25 0,64
0,2 4,25 0,85
, 0,207,1752
0,1 4,25 1,14
0,2 4,25 0,85
, 0,64 0,85 0,35 1,84
Pod podporo:
, 0,202,152
0,1 1,50 0,37
Stran 78 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
0,2 1,50 0,30
, 0,207,1752
0,1 1,50 0,87
0,2 1,50 0,30
, 0,30 0,30 0,35 0,95
Desna stran:
, 0,202,152
0,1 3,50 0,57
0,2 3,50 0,70
, 0,207,1752
0,1 3,50 1,07
0,2 3,50 0,70
, 0,57 0,70 0,35 1,62
Tako dobimo, da je beff = 1,84 m.
Izberem »Effective width« → »width«. Izračunano sodelujočo efektivno širino vpišemo
pod »Int. Forces« in »for check«, saj bomo za statično analizo in dimenzioniranje uporabili
enako sodelujočo širino. Za naše nosilce v plošči določimo še novo ravnino, ostalo pa
pustimo privzeto.
Sedaj moramo vrisati te nosilce v plošči tam, kjer smo prej izbrisali navadne nosilce.
Prerezi nosilcev se po privzetih nastavitvah ne vidijo, zato kliknemo desno tipko na prazen
prostor v risalni površini in odpremo »Set view parameters for all« →»Structure→
»Structure« →»Draw cross-section«. Tako lahko preverimo, če smo pravilno definirali
nosilce.
Sl. 114: Primer prikaza prereza robnega nosilca v plošči
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 79
4.3.1 Notranje statične količine
4.3.1.1 NSK iz [1]
Sl. 115: Med in Ved ( leva simetrična stran nosilca)
4.3.1.2 NSK iz SCIA Engineer
Sl. 116: Maksimalne prečne sile in momenti dobljeni brez upoštevanja zaokrožitve
momentov
Sl. 117: Maksimalne prečne sile in momenti dobljeni s upoštevanjem zaokrožitve
momentov
Stran 80 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Tabela 20: Tabela s maksimalnimi NSK količinami glede na obtežni primer
Tabela 21: »Combination key« za maks. NSK
Pri izračunu My je bila upoštevana zaokrožitev momentov po enačbi:
∆ .
8
bsup - program avtomatično vzame širino glede na steber oziroma kakšen drug element, ki
podpira nosilec. Če imamo standardno podporo, potem v podpori določimo, kakšna naj bo
širina podpore, ki jo bo nato program uporabil za prerazporeditev momentov.
Sl. 118: Primer določitve velikost podpore pri točkovni podpori
4.3.2 Dimenzioniranje nosilca
4.3.2.1 Dimenzioniranje nosilca v [1] na str. 46
Zaščitni sloj beton: XC1; cmin = 10 mm; ∆c=10 mm; cnom=20 mm
Kvaliteta betona: C40/50; fcd = 22,70 MN/m2; fctm = 3,5MN/m2; Ecm=34500 MN/m2
Armatura (normalno duktilna): Bst 500 M (B); fyd = 435MN/m2; Es=200000 MN/m2
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 81
Vzdolžna armatura As v polju
As = 13,6 cm2
Izbrano 716 (14,1 cm2)
Vzdolžna armatura As v podpori (dvojno armiranje)
As1 = 13,2 cm2
Izbrano 916 (14,1 cm2)
As2 = 2,1 cm2
Izbrano 316 (6,03 cm2)
Strižna armatura Asw
VRd,c = 0,112 MN
VEd,w = 0,292 MN
VRd,max = 0,944 MN
8,83 /
Izbrano 10/15 (=10,48 cm2)
Stran 82 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
4.3.2.2 Dimenzioniranje s SCIA Engineer
Vse osnovne nastavitve dimenzioniranja nastavljamo v »Setup« oknu.
Sl. 119: Nastavitve v »Setup« pod zavihkom »Calculations«
V »Setup« bomo uporabili nastavitve, kot jih vidimo na Sl. 119. »Moment/Shear capping
at supports« je opcija za zaokrožitve momentov oziroma strižnih sil. Za strižne sile imamo
še dodatno možnost kje naj upošteva zmanjšano strižno silo. V izračunu bomo upoštevali
tudi prerazporeditev momentov, ki jih bomo izračunali glede na [5], poglavje 5.5.4.
Izračun As vzdolžne in Ass strižne armature
Pred izračunom bomo nosilcu dodali še lokalne lastnosti za dimenzioniranje z »Member
data«, kjer bomo nastavili palice za vzdolžno in strižno armaturo.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 83
Sl. 120: Priporočila, katere naj uporabi program pri izračunu armature
Teoretično armaturo izračunamo s »Concrete« → »1D member« → »Member design« →
»Design«.
Sl. 121: Nastavitev za izračun teoretične armature As in Ass
Stran 84 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 122: Diagrami maksimalnih As in Ass brez upoštevanja pravil detajliranja armature po
[5]
Diagrami na Sl. 122 so rezultati NSK, izračunanih na nosilcu. Pri tem so bile upoštevane
nastavitve, ki jih lahko vidimo na Sl. 119. Naslednji izračun armature bomo izvedli z
upoštevanjem vseh pravil detajliranja armature, ki jih lahko vidimo na Sl. 123.
Sl. 123: »Detailing provisions« - pravila detajliranja armature
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 85
Sl. 124: Diagrami maksimalnih As in Ass s upoštevanjem pravil detajliranja armature po
[5]
Dobili smo armaturo za maksimalne vrednosti v prerezu. Najprej nam program izpiše
teoretično armaturo, nato število palic in premer, ki smo ga določili v »Setup« oz.
»Member data«.
Vzdolžna armatura:
Teoretična negativna armatura: 15,14 cm2
Teoretična negativna armatura izražena s palicami: 816 (16,08 cm2)
Teoretična armatura v polju: 8,88 cm2
Teoretična armatura v polju izražena s palicami: 516 (10,05 cm2)
Strižna armatura:
Teoretična armatura nad podporami: 11,84 cm2
Teoretična armatura izražena s palicami: 10/13,3 cm (11,84 cm2)
Teoretična armatura v polju: 6,28cm2
Teoretična armatura izražena s palicami: 10/25 cm (6,28 cm2)
Nosilec lahko tudi detajlno analiziramo s »Single check«. Tukaj najdemo rezultate v
izbranih prerezih za armaturo, deformacije, napetosti, sile in σ- diagram v prerezih
nosilca.
Stran 86 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 125: Primer prikaza 3D napetosti v prerezu
4.3.3 Deformacije
Deformacije bomo izračunali z uporabo »Code Dependent Deflection«, kjer bomo dobili
elastične, nelinearne deformacije in deformacije zaradi lezenja.
Za izračun deformacij z uporabo Code Dependent Deflection« potrebujemo izračunano
teoretično armaturo nosilca in obtežnostne kombinacije v »Concrete combinations«.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 87
Tabela 22: Vnesli bomo tri kombinacije CC1, CC2 in CC3
CC1 – kombinacija za trenutno elastično deformacijo
CC2 – kombinacija za lezenje
CC3 – kombinacija za maksimalno deformacijo
Po izračunu potrebne teoretične armature nosilca odpremo »Calculation« in izberemo, kot
vidimo na Sl. 126.
Stran 88 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 126: Izberemo »Concrete – Code Dependent Deflections«
Z ukazom »Deformation« dobimo rezultate za vse kombinacije, ki smo jih izdelali v
»Concrete combination«.
Sl. 127: Rezultate, ki jih lahko dobimo za deformacije odvisne od časa
Sl. 128: Linearna deformacija v kombinaciji CC3
Sl. 129: Nelinearna deformacija v kombinaciji CC3
Sl. 130: Nelinearna + deformacija zaradi lezenja v kombinaciji CC3
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 89
Rezultat na Sl. 130 je nerealen, saj ne more biti deformacija s prisotnostjo lezenja
pozitivna.
4.4 Plošča B – D1
Plošča je monolitna prednapeta konstrukcija s nepovezanimi kabli v ceveh.
4.4.1 Notranje statične količine
4.4.1.1 NSK izračunane v [1] str. 183
Sl. 131: Momenti in prečne sile v smeri y, zaradi lastne obtežbe g1
Sl. 132: momenti in prečne sile v smeri y, zaradi lastne obtežbe g2
Stran 90 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 133: Momenti in prečne sile v smeri y, zaradi spremenljive obtežbe q
Sl. 134: Momenti in osne sile zaradi prednapenjanja
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 91
4.4.1.2 NSK izračunane v programu SCIA Engineer
Sl. 135: Momenti in prečne sile v smeri y, zaradi lastne obtežbe g1
Sl. 136: Momenti in prečne sile v smeri y, zaradi lastne obtežbe g2
Sl. 137: Momenti in prečne sile v smeri y, zaradi spremenljive obtežbe q
Stran 92 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 138: Momenti zaradi prenapenjanja
Sl. 139: Osna sila zaradi prednapenjanja Pm0
Sl. 140: Maksimalni pozitivni momenti po MSN
Sl. 141: Maksimalni negativni momenti po MSN
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 93
4.4.2 Izgube prednapenjanja neodvisne od časa
4.4.2.1 Izgube prednapenjanja v [1] str. 183
Koeficienti podani v [1] str. 184
µ = 0,06…koeficient trenja
k = 0,5 ͦ /m = 0,00872 rad/m… koeficient neravnosti kabla
∆lsl = 5 mm… zdrs v sidru
Izgube sile prednapenjanja zaradi trenja kablov in zdrsa v sidru
Sl. 142: Diagram izgub zaradi trenja v kablu in zdrsa v sidru
Stran 94 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
4.4.2.2 Izgube prednapenjanja v SCIA Engineer
Izgube sile prednapenjanja zaradi trenja kablov in zdrsa v sidru
Sl. 143: Izgube zaradi trenja kablov in zdrsa v sidru
4.4.3 Napetosti v kablu
Sl. 144: Diagram napetosti v kablu
»SAT« - napetost po vnosu sile
»LED« - izgube zaradi elastične deformacije in zaporednem prednapenjanju
»LCS« - izgube zaradi krčenja, lezenja in relaksacije jekla
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 95
»Lmin« - minimalne izgube zaradi žive obtežbe
»Lmax« - maksimalne izgube zaradi žive obtežbe
»MinStress« - minimalna napetost v fazi
»MaxStress« - maksimalna napetost v fazi
SCIA Engineer ne omogoča kontrol na omejitev napetosti za 2D elemente.
4.4.4 Časovne izgube prednapenjanja
SCIA Engineer še ne omogoča izračuna časovnih izgub prednapenjanja v 3D modelu za
2D elemente. Računamo lahko le 1D elemente z uporabo modulov »TDA« in
»Construction stages«.
4.4.5 Dimenzioniranje plošče
4.4.5.1 Dimenzioniranje plošče v [1] na str. 206
Zaščitni sloj beton: XC1; cmin = 10 mm; ∆c=10 mm; cnom=20 mm
Kvaliteta betona: C40/50; fcd = 22,70 MN/m2; fctm = 3,5 MN/m2; Ecm=34500 MN/m2
Armatura (normalno duktilna): Bst 500 M (B); fyd = 435 MN/m2; Es=200000 MN/m2
Prednapeto jeklo (visoko duktilno): St 1570/1770; fp0,1k = 1500 MN/m2; fpk = 1770
MN/m2; fpd = 1304 MN/m2; Es=195000 MN/m2
V polju:
,1· · 10
,1435
·0,0930,209
0,385 · 10 1,4 /
Nad podporo:
,1435
·0,1080,209
0,385 · 10 3,1 /
Stran 96 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Vzdolžna armatura v nosilcu zaradi striga v stiku med stojino in pasnico:
· ·
0,069 · 10435 · 0,39 · 1,0
4,1 /
as,1(v polju) = 1,4 cm2/m < 4,1/2 = 2,1 cm2/m
as,1(nad podporo) = 3,1 cm2/m > 4,1/2 = 2,1 cm2/m
4.4.5.2 Dimenzioniranje plošče s SCIA Engineer
Izračun armature za ploščo poteka enako, kot smo to naredili v 4.1.4.2.
Diagrami armature v plošči brez upoštevanja pravil detajliranja armature po [5]:
Sl. 145: Pozitivna armatura v smeri x
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 97
Sl. 146: Pozitivna armatura v smeri y
Sl. 147: Negativna armatura v smeri x
Stran 98 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 148: Negativna armatura v smeri y
Diagrami armature v plošči s upoštevanem pravil detajliranja armature po [5] :
Sl. 149: Pravila detajliranja armature po [5]
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 99
Sl. 150: Pozitivna armatura v x – smeri
Sl. 151: Pozitivna armatura v y – smeri
Stran 100 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 152: Negativna armatura v x - smeri
Sl. 153: Negativna armatura v y – smeri
Pri izrisu vseh diagramov nam program javi opozorilo št. 154, ki pravi, da so v strukturni
analizi in preverjanju armature bile upoštevane sile, nastale zaradi prednapenjanja. Ni pa
bila upoštevana armatura prednapenjanja.
Sl. 154: Opozorilo 154
SCIA Engineer še nima tolikšne podpore za 2D elemente, kot za 1D elemente pri
prednapenjanju. Tako so bile pri izračunu upoštevane samo izgube zaradi trenja in zdrsa v
sidru.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 101
5 KONSTRUIRANJE ARMATURE
5.1 Konstruiranje armature v SCIA Engineer
Program SCIA Engineer omogoča avtomatično generiranje armature z modulom
»Automatic member reinforcement design«, glede na izračunano teoretično armaturo,
lahko pa jo položimo tudi sami in nato preverjamo če zadostuje vsem pogojem.
Možno je tudi prenesti element z že izrisano armaturo, ga primerno obremeniti in preveriti
če zadostuje armatura, ki je bila izrisana v Allplan BIM.
Praktična armatura se uporablja za kontrolo armature, razpok, fizikalne nelinearne analize
ali fizikalne in geometrične analize.
5.1.1 Ročno armiranje s »Redes (without As)«
Tukaj lahko polagamo vzdolžno armaturo in stremena neodvisno od izračunane armature.
Ko bomo npr. položili stremena, ne bodo položena glede na izračunan strig, ampak glede
na naše nastavitve.
Sl. 155: »Redes modul za ročno polaganje armature
Za polaganje lahko uporabimo »New reinforcement«, kjer polagamo stremena in vzdolžno
armaturo hkrati. Lahko pa polagamo najprej stremena, potem pa vzdolžno armaturo z
»New stirrups« in »New longitudinal reinforcement«
Stran 102 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
5.1.2 Avtomatično armiranje z »Automatic member reinforcement design«
To je modul za avtomatično konstruiranje potrebne armature glede na izračunano
teoretično armaturo, ki smo jo dobili z izračunom.
Avtomatično armiranje upošteva interakcijo upogibnega momenta, osne in prečne sile, ne
upošteva pa torzije in uklona.
V mapi najprej izberemo »Member data«, ki je vezan le na »Automatic member
reinforcement design«.
Sl. 156: Prikaz nastavitev za avtomatično armiranje
Z ukazom »Reinforce design« zaženemo avtomatično armiranje. Če je armiranje
uspešno, nam program izriše potrebno armaturo in zeleni diagram, ki prikazuje
»check < 1«, kar program označi kot »OK«.
Če je armiranje neuspešno, nam program ne izriše armature in nam pokaže rdeči
diagram, kjer je »check > 1«, kar program označi kot »Not OK«. Program ob rdečem
diagramu prikaže tudi številko napake.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 103
Sl. 157: Primer rdečega in zelenega diagrama
5.1.3 Temelji B – F1
Najprej bomo izrisali armaturo v temelju z rebrastimi palicami kvalitete B500A.
Izberemo ukaz »Reinforcement 2D« in nastavimo parametre v oknu, kot vidimo na Sl. 158.
Sl. 158: Nastavitve za 2D armiranje
V oknu nastavljamo tip armature, kvaliteto, premer, razmak in način vnosa armature. Te
nastavitve imamo za spodnjo in zgornjo armaturo. Program nam ob vnosu premera in
razmaka palic že sam izračuna armature tako, da glede na prejšnje diagrame vnesemo le
takšne dimenzije, da ustreza teoretični armaturi.
Stran 104 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Za spodnjo armaturo smo izbrali:
- Smeri x: As = 19,10 cm2/m → 16/10 cm ( 20,11 cm2/m)
- Smer y: As = 18,24 cm2/m → 16/10 cm ( 20,11 cm2/m)
Za spodnjo armaturo smo izbrali:
- Smeri x: As = 8,63 cm2/m → 16/10 cm ( 20,11 cm2/m)
- Smer y: As = 9,35 cm2/m → 16/10 cm ( 20,11 cm2/m)
Temelj označimo s poligonom. Izrisana je spodnja armatura. Na enak način izrišemo še
zgornjo armaturo.
Sl. 159: Izrisana 2D armatura v SCIA Engineer
Armaturo, ki smo jo položili, bomo sedaj preverili z enakim postopkom, kot smo izračunali
teoretično armaturo, le da bomo sedaj nastavili »Additional reinforcement«. To pomeni, da
nam bo program glede na položeno armaturo javil, če je še kje območje, kjer imamo
premalo armature.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 105
Sl. 160: Dodatna armatura
Program nam prikaže, da ne potrebujemo več dodatne armature. Program žal ne omogoča
razdelitve že položene armature na več delov. Armaturo bi lahko v srednjem delu zgostili v
zunanjih dveh pa bi bile palice na daljšem razmaku. V 2D elemente tudi ne moremo
polagati stremen, zato nam je bilo onemogočeno narediti armaturne koše, ki bi bili
primerni za to vrsto temelja. Verjetno bo možnost pravilnega armiranja točkovnih temeljev
na voljo šele v različici 2010, v katerem bo vključeno tudi dimenzioniranje točkovnih in
pasovnih temeljev.
5.1.4 Steber B – S1
Za steber bomo armaturo samo izrisali, saj nam je ni potrebno kontrolirati glede na
teoretično armaturo, ker je le-ta že izračunana glede na realno armaturo izraženo s premeri
palic.
Za izračun smo izbrali ročno polaganje armature. Najprej smo položili stremena v prerez z
ukazom »New stirrups«. Stremena smo vnesli glede na enoosni upogib stebra, ki smo ga
definirali kot tip nosilca. Stremena so bila izračunana 8/12 cm po celotnem prerezu.
Glede na pogoje SIST-EN bomo v polju izbrali 10/20 cm, v robovih pa 10/10 cm.
Stran 106 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 161: Stremena 10/10/20
Sl. 162: Vzdolžna armatura v prerezu stebra
Sidrna dolžina vzdolžne armature na vrhu je bila določena glede na minimalne zahteve
SIST-EN, ki jo lahko omogočimo v lastnostih vzdolžne armature, kot vidimo na Sl. 166.
Sidrna dolžina ne zadostuje, glede na to, da se steber nadaljuje v drugo etažo. Glede na
SIST-EN smo dobili sidrno dolžino ls=40 cm.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 107
Sl. 163: Izrisana armatura stebra Sl. 164: Nastavitve za sidrno dolžino
5.1.5 Nosilec B – UZ1
Armaturo nosilca B-UZ1 položimo z ročnim polaganjem oziroma s modulom »Redes
(without As)«. Polagali bomo streme in vzdolžno armaturo skupaj, s predhodno izdelano
predlogo.
Glede na diagram Sl. 124, bomo najprej položili stremena 10/25, ki jih bomo ob
podporah zgostili na 10/12. Predloga bo vsebovala U stremena 10/25, vzdolžna
armatura bo 516 spodaj in 816 zgoraj. V predlogi bo tudi konstrukcijsko streme
10/25, ker zgornje vzdolžne armature ne moremo polagati brez stremen. Vzdolžne
konstrukcijske palice bodo 12, kot lahko vidimo na Sl. 165.
Sl. 165: Predloga za osnovno armiranje
Stran 108 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Izberemo »Redes (without As)« → »New Stirrups« . Označimo začetno in končno točko
nosilca in izberemo predlogo, ki smo jo že predhodno izdelali. Konstrukcijsko streme
pozicije 4 ne bomo upoštevali v izračunu, zato bomo označili »Detailing«. Pojavi se
funkcija »Active«, kar pomeni ali naj bodo vidna. Mi bomo pustili neoznačeno.
Sl. 166: Predloga za stremena
S klikom na armaturo se nam v oknu »Actions« pokažejo ukazi za spreminjanje stremen.
Sl. 167: Ukazi za spreminjanje stremen
Z ukazom »Edit stirrups distances« bomo sedaj zgostili stremena nad podporami.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 109
Sl. 168: Okno za spreminjanje polaganja stremen
Polaganje stremen je razdeljeno na cone in dele. Cone se vežejo glede na celotno
polaganje, deli pa na izbrano cono. Vsaki coni bomo dodali po en del, ki bo simetričen in
bo cono razdelil na tri dele. Tako bomo lahko zgostili stremena ob vsaki podpori.
Stran 110 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 169: Dodan nov del v coni položenih stremen
Sedaj bomo položili vzdolžno armaturo glede na izračunano teoretično armaturo. Izberemo
»New longitudinal reinforcement« in označimo področje, kamor jo želimo polagati.
Prikaže se okno, v katerem bomo položili vzdolžno armaturo še v prerez. Izberemo
spodnjo palico in z novo ravnino položimo palice 516 spodaj in 416 zgoraj.
Sl. 170. 3D položena armatura v nosilcu(rdeča stremena so konstrukcijska)
Sedaj bomo preverili ali položena armatura zadošča teoretični armaturi. Postopek
ponovimo, kot bi izračunali teoretično armaturo le, da v »Values« izberemo »As.add.req.«,
kar pomeni, da bo program upošteval praktično armaturo in izrisal diagram dodatne
armature, ki je še potrebna.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 111
Sl. 171: Dodatna manjkajoča vzdolžna armatura
Vidimo, da nam nad notranjimi stebri še povsod manjka 116. Armaturo 116 bomo
položili le nad stebri, v območju zgoščenih stremen 10/12. Uporabili bomo ukaz »Add
longitudinal reinforcement on selected interval«, ki ga najdemo v komandni vrstici pod
risalno ravnino. Z ukazom vnesemo armaturo na enak način, kot smo vnesli prvotno
vzdolžno armaturo.
Sl. 172: Tako smo vnesli dodatno negativno armaturo nad vse stebre
Pri ponovnem preverjanju dodatne armature je bilo zadoščeno teoretični armaturi. Na
koncu še na enak način položimo konstrukcijsko armaturo 412, kot lahko vidimo na
poziciji 1, Sl. 165.
Sl. 173: Armatura nosilca zadoščena izračunani teoretični armaturi
Stran 112 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
5.1.5.1 Omejitev širine razpok
V modulu »Member check« → »Check of non-prestressed concrete« → »Crack control«
lahko kontroliramo:
»w«…račun širine razpok [5] 7.3.4.
»As«…najmanjši prerez armature za omejitev širine razpok [5] 7.3.2
»Max. distance«…največja medosna oddaljenost armaturnih palic glede na omejitev širine
razpok
»Max. diameter«…največji premer palic glede na omejitev širine razpok
Kontrolo lahko izvedemo s teoretično ali praktično armaturo. Pomembno je, da moramo
armaturo pri uporabi teoretične armature najprej izračunati. Šele po tem lahko uporabimo
omejitev širine razpok.
Preden, da začnemo z nadaljnjim računanjem se moramo odločiti katero armaturo bomo
uporabili za kontrolo »Crack proof«. Ker bomo uporabili praktično armaturo, moramo v
»Setup« to tudi izbrati.
Sl. 174: Izbrali smo »Practical As only«
Sl. 175. Nastavitve standarda glede na omejitve širine razpok
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 113
S klikom na »Crack control« se nam kombinacija avtomatično nastavi na »MSU-char.«,
kar pomeni, da program avtomatično določi potrebno kombinacijo glede na kontrolo.
Najprej bomo preverili celotno kontrolo na razpoke, imenovano »Crack proof«.
Sestavljena je iz »w«, »As«, »Max. distance« in »Max. diameter«. Če katera od teh ne bo
zadoščena, se bo v tistem območju prikazal rdeč diagram.
Sl. 176: Kontrola »Crack proof« nam sporoča, da v rdečih območjih prerez ni zadoščen
Tabela 23: Rezultati kontrole omejitve širine razpok
Sedaj preverimo, kje je problem. V »Values« izberemo »More components«, kot vidimo
spodaj:
Sl. 177: Izberemo »More components«, tako da nam bo program izpisal vse kontrole
Stran 114 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 178: Izrisani diagram »w«, »As«, »Max distance« in Max diameter«
Že iz diagrama »w« lahko vidimo, da do razpok ni prišlo, kar nam tudi sporoča opozorilo
»W12«. Kontrola ni bila zadoščena v diagramih »As«, »Max distance« in Max diameter.
Pogledali si bomo numeričen izpis problematičnih kontrol glede na SIST-EN.
Tabela 24: Tabela kontrole glede na najmanjši prerez armature za omejitev razpok
Tabela 25: Največja medosna oddaljenost armaturnih palic glede na omejitev širine
razpok
Tabela 26: Največji premer palic glede na omejitev širine razpok
Kot vidimo nista primerna kontrola za minimalno armaturo in minimalni premer palice. Za
spreminjanje armature smo označili vse 116 palice nad podporami in v lastnostih palic
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 115
spremenili število na 416. Lahko bi tudi uporabili ukaz »Edit reinforcement in section«.
V oba robna konca smo dodali še 516.
Sl. 179: Po uspešno vneseni dodatni armaturi zaradi omejitve razpok
5.1.5.2 »Check response« ali kontrola odzivnosti prereza
»Check response« je kontrola trenutne deformacije v prerezu glede na maksimalno
deformacijo betona in jekla. Ta kontrola je glede na MSN in jo lahko izvajamo samo s
praktično armaturo.
Sl. 180: Diagram »Check value prikaže napako
Ker tega opozorila v ostalih diagramih ni, odpremo »Single check«, kjer si bomo pogledali,
kaj se dogaja v prerezu.
Stran 116 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 181: V prerezu prikaže, da so NSK večje od maksimalnih sil
To smo rešili tako, da smo na desni strani nad stebrom zgostili stremena iz 12 cm na 10
cm. Na levi strani je bil ta prerez v točki, kjer pridejo stremena iz razmaka 25 cm na 12 cm.
Območje armirano z 12 cm smo povečali iz 1,25 m na 1,50 m.
Sl. 182: Diagram »Capacity response« v zelenem
5.1.5.3 »Check capacity« ali kontrola nosilnosti
To je kontrola nosilnosti, ki zajema razmerje med notranjimi statičnimi količinami v
prerezu in maksimalnimi silami.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 117
Sl. 183: »Check capacity« ali kontrola nosilnosti
Vzdolžni armaturi bomo na koncih dodali še kljuke, katerih dolžina bo v skladu s
minimalno dolžino po SIST-EN, ki jo omogočimo pod »Anchorage« in sicer pod
»Pernament code check«.
Sl. 184: Nastavitev za kljuke
Sl. 185: Armatura T nosilca v plošči s kljukami na koncih.
Stran 118 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Pri izrisu armature se pojavi problem, ker program položi armaturo glede na dolžino
sistemske linije nosilca, kar pa za armaturni načrt ni pravilno, saj nam na koncih ostane še
10 cm. To bomo popravili v programu Allplan BIM.
Sl. 186: Vozlišče stebra, nosilca in plošče, kjer vidimo do kam SCIA Engineer izriše
armaturo
5.2 Konstruiranje armature v Allplan BIM
5.2.1 Prenos armature v program Allplan BIM
Izrisano armaturo bomo prenesli v program Allplan BIM, ki je specializiran na področju
izrisa armature, kjer se armatura detajlno izriše in izdela pripadajoč izvleček. SCIA
Engineer za enkrat podpira samo izvoz armature za 1D elemente, zato bomo obdelali
nosilec B-UZ1. Omogoča pa prenos diagramov potrebne armature 2D elementov v *.asf
obliki.
To naredimo tako, da v mapi »Redes (without As)« izberemo ukaz »Export reinforcement
to CAD«. Pod »Action« nato izberemo »Export« in shranimo datoteko kot *.a. V programu
Allplan BIM uvozimo armaturo s ukazom »Preberi armaturo«.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 119
Sl. 187: Prikaz uvoza datoteke *.a
Pri prenosu armature se prenese celoten model v katerem je položena armatura. Model
Allplan BIM prepozna kot opaž, v katerega polagamo armaturo v Allplan BIM. Armaturo,
ki jo prenese prepozna kot Allplan BIM armaturo in jo lahko obdelujemo naprej.
Sl. 188: Pogled prenesene armature v Allplan BIM
Vidimo, da so se med prenosom izgubile kljuke na koncih vzdolžnih palic, ki smo jih
naredili v programu SCIA Engineer. Kljuke stremen pod kotom 180 ͦ so se sicer prenesle,
vendar jih program ne prepozna kot kljuke, zato jih ne moremo več popravljati. Opaž
nosilca je samo spodnji del, saj je zgornji del nosilca v plošči.
Ker smo prvotno nosilec prenesli iz Allplan BIM v SCIA Engineer, lahko sedaj uporabimo
že narisan 3D model in ga pretvorimo v opaž. Tako lahko nepopolni opaž izbrišemo,
armaturo pa imamo sedaj v opažu celotne konstrukcije.
Stran 120 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 189: Armatura v T nosilcu
Na Sl. 186 vidimo, da SCIA Engineer armira nosilec le do sistemske linije, kar privede do
tega, da nam na koncih ostane še 10 cm. To armaturo smo popravili s ukazom »Modificiraj
točke« in raztegnili armaturo za 8 cm tako, da nam ostane še 2 cm zaščitnega betona.
Vzdolžne palice nosilca so dolge 25.16 m in so položene v enem kosu, kar pa ne moremo
uporabiti v praksi saj tako dolgih palic ne moremo položit. Maksimalna dolžina rebrastih
palic, ki se uporabljajo na gradbiščih pri nas je 14 m, kar je tudi privzeta dolžina palic v
programu Allplan BIM.
Sl. 190: Privzete dolžine palic
Vzdolžne palice pozitivne armature bomo morali izbrisati in narisati nove. Palice bomo
polagali po dva polja na enkrat, dolžine 10 m in zadnje polje, ki je dolgo 5 m. Palice bomo
preklapljali nad podporo.
Preden začnemo polagati vzdolžno armaturo, bomo naredili nekaj prerezov, katere bomo
kasneje opisali, uporabili pa jih bomo tudi za polaganje armature v prerezu. Vsako
armaturo, ki jo polagamo v 3D, moramo položiti v dveh pogledih in sicer vzdolžno in nato
v prerez ali obratno.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 121
Sl. 191: Pogledi in detajli
Prereze bomo izdelali nad vsako podporo in v vsakem polju do polovice nosilca. Druga
polovica je simetrična. S ukazom »Pogled iz pogleda« bomo izdelali vzdolžni stranski
pogled nosilca za polaganje vzdolžne armature.
Sl. 192: Tloris, vzdolžni pogled in prerezi
Obstoječe vzdolžne palice izbrišemo s »Izbriši«. Za polaganje novih bomo uporabili » FF
armiranje s palicami«, kjer izberemo predlogo »Vzdolžna palice s kljuko«.
Sl. 193: Izbor oblike krivljenja
Stran 122 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 194: Nastavitve vzdolžne palice med vnosom v vzdolžni pogled
Vzdolžno palico vnesemo s klikom na začetek in konec nosilca. Po vnosu se pokaže okno
za izračun preklopa palic.
Sl. 195: Izračun preklopa za vzdolžne palice
Preklopno dolžino program izračuna glede na parametre, ki jih vidimo na Sl. 195. Po
potrditvi program vpraša kako bomo preklapljali armaturo. Možnosti so:
enaki kraki
ostanek na začetku in koncu poligona
ostanek na sredini poligona
ostanek na koncu poligona
Sl. 196: Preklapljanje armature
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 123
Za preklop smo uporabili opcijo »ostanek na koncu poligona« in priredili dolžine palic
tako, da se pozitivna armatura preklaplja nad podporo.
Po položeni vzdolžni armaturi, moramo armaturo položiti še v prerez. Izbrati moramo
željen pogled ali prerez, kamor vnesemo začetno in končno točko polaganja. V našem
primeru je to spodnja širina prereza 35 cm. Ob vnosu moramo vnesti tudi zaščitni sloj
betona.
Sl. 197: Okno s nastavitvami pri polaganju v prerez
V oknu Sl. 197 vnesemo še število palic polaganja v prerezu in naša vzdolžna armatura je
položena.
Če polagamo vzdolžno armaturo z dejanskimi dolžinami palic, moramo v prerez položiti
vsako palico posebej. Lahko pa položimo tudi vzdolžno palico na tekoči meter, kjer pa
vnesemo koeficient preklopa, ki ga mora program upoštevati pri izvleku. V prerez
položimo eno palico.
Na enak način položimo 416 negativno vzdolžno armaturo, ki poteka čez celoten nosilec.
Sl. 198: Negativna armatura 416
Negativno armaturo bomo preklapljali v polju in uporabili opcijo »Ostanek na sredini
poligona«. Tako bomo uporabili dve palici dolžine 14 m, ki ju bomo preklopili s palico
dolžine 2,62 m na sredini srednjega polja nosilca.
Stran 124 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Sl. 199: Preklapljanje negativne armature
Sl. 200: Manjkajoče kljuke na dodatni negativni armaturi
Kljuke dodamo palicam s »Spremeni kljuko«, kot lahko vidimo na Sl. 201.
Sl. 201: Ukaz »Spremeni kljuko«
Vnesemo kot kljuke in dolžino, ki nam jo program že predlaga glede na premer palice. Ta
postopek ponovimo še na drugem koncu nosilca.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 125
Za opis palic v prerezu uporabimo »Kotiranje / opis polaganja« s katerim lahko označimo
več palic in jih opišemo.
Sl. 202: Okno za izbor opisa položenih palic
Sl. 203: Kotiran in opisan prerez
Potrebno je poudariti, da program opiše samo tiste palice, ki nastopijo v prerezu, ki ga
definiramo v prečni in vzdolžni smeri. Za vzdolžni opis uporabimo isti ukaz, le da za tip
opisa uporabimo kotirno črto brez dolžine.
Sl. 204: Tipi opisa armatur
Za opis vzdolžnih palic lahko uporabimo »Opis«, ta je podoben »Kotiranje / opis
polaganja« vendar za razliko lahko tukaj opišemo le eno palico in ne moremo označiti
palic s območjem. Velikokrat se zgodi, da nam program zazna le eno palico, kljub temu, da
Stran 126 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
jih je v poziciji več. Zato je bolje, da uporabimo ukaz »Kotiranje / opis polaganja« in
označujemo palice z območjem od desne proti levi.
Pri večjih nosilcih, kjer imamo veliko preklopov vzdolžne armature, prihaja do problemov,
ker se v vzdolžnem pogledu ne vidi, kje se palice preklapljajo in kakšen je ta preklop. V
tem primeru uporabimo »Delni izvlek« ali »Skupni izvlek«. Razlika med ukazoma je le, da
pri prvem lahko izberemo palico ali pozicijo za izvlek, pri drugem nam program izvleče
vse pozicije naenkrat. S tem izvlekom program izriše opisano palico, ki jo lahko postavimo
pod nosilec in tako natančno vidimo kjer so preklopi in kolikšni so.
Sl. 205: Prikaz izvleka vzdolžnih palic
V Allplan BIM imamo veliko predlog izvlečkov, ki jih lahko spreminjamo in prilagajamo
glede na potrebe. Izvleček glede na že izdelano predlogo lahko izdelamo tako, da
uporabimo »Izdelaj izvleček« vpišemo osnovne podatke, ki bodo vidni v glavi izvlečka,
izberemo želeno predlogo in označimo palice, ki jih želimo v izvlečku.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 127
Tabela 27: Seznam palic po osnovni predlogi
Stran 128 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
Tabela 28: Seznam palic – krivljenje po že izdelani predlogi
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 129
Imamo možnost izvoza izvlečka na različne načine. Izvleček lahko prilepimo v risalno
ravnino, lahko tiskamo, izvozimo v »Excel« ali preprosto v tekstovno datoteko. Imamo
tudi možnost izdelati excelovo razpredelnico iz predlog, ki so prirejene programu »Excel«.
Za ta postopek uporabimo »Izdelaj Excel razpredelnico«, izberemo predlogo in rezultat
lahko vidimo na Sl. 206.
Sl. 206: Excelova razpredelnica prenesena iz Allplan BIM s predlogo
S prenosom armature se pojavijo nekateri problemi, ki so posledica prenosa modela iz
programa SCIA Engineer v Allplan BIM. Prvi problem se je pojavil že pri prenosu, saj je
imel Allplan BIM problem s prepoznavanjem modela. Problem je v tem, da smo v SCIA
Engineer uporabili nosilec tipa »Rib«, za katerega uporablja kvadratni prerez, pri izračunu
pa se upošteva kot T nosilec. Pri izrisu armature se uporabi prerez T. Na srečo Allplan
BIM, kljub temu da ne prepozna modela (v Allplan BIM je to opaž v katerega izrisujemo
armaturo) armaturo prenese. Naslednji moteč problem je bil, da je Allplan BIM napačno
prepoznal območja polaganja stremen. Stremena, ki so nad podporo na razdalji 5cm jih je
prepoznal kot dve, položeni na razdalji 10 cm z razmikom 5 cm. Ta nepravilnost se je
pojavila samo pri avtomatskem generiranju armature v SCIA Engineer. Ko smo ročno
polagali stremena tega problema ni bilo.
Stran 130 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
6 IZDELAVA DINAMIČNEGA DOKUMENTA
Dokumenti v SCIA Engineer se imenujejo dinamični dokumenti. Ko naredimo spremembo
v konstrukciji, npr. spremenimo obtežbo ali dodamo oziroma odvzamemo kakšen element,
se bo ta takoj posodobila v dokumentu, ki smo ga že prej kreirali v modulu »Documents«.
Deluje pa tudi obratno, če v že kreiranem dokumentu spremenimo koordinato točke, se ta
tudi spremeni v strukturnem modelu.
Sl. 207: Spremenimo koordinato x v dokumentih
Sl. 208: Konstrukcija pred spremembo Sl. 209: Konstrukcija po spremembi
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 131
V dokument lahko vstavimo vse, kar smo v programu uporabili za izračun konstrukcije,
vključno z dobljenimi rezultati in izvlečki armature.
Sl. 210: Vmesnik za izdelavo dinamičnega dokumenta
Obliko dokumenta lahko oblikujemo po meri. Že izdelan dokument nekega projekta lahko
tudi shranimo kot predlogo in uporabimo za druge projekte.
Za enkrat dokumenti še niso v slovenščini, vendar lahko skoraj vse preimenujemo v
urejevalniku dokumentov. Obstajajo pa tudi izjeme, ki jih ne moremo preimenovati in
ostanejo v originalnem jeziku, to so npr. imena obtežnih primerov (load cases), imena
presekov itd..
Problem dinamičnih dokumentov je, da pri veliki količini podatkov, kot so tabele, diagrami
itd., algoritem zahteva precejšno računalniško moč, saj ta po vsakem osveževanju na novo
preračuna celotno konstrukcijo. Tako lahko privede do nestabilnosti programa in dolg
odzivni čas sprememb.
Stran 132 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
7 PRIMERJAVA REZULTATOV
7.1 Temelj B-F1
Element VRSTA
IZRAČUNA
MOMENTI POZITIVNA NEGATIVNA PREBOJMx
[kNm] My
[kNm] Asx [cm2] Asy [cm2] Asx [cm2] Asy [cm2]
As [cm2]
TEMELJ SCIA
Engineer 108,78 110,09 19,1 18,24 8,63 9,35
[1] 289 249 16,7 16,7 ‐ ‐ 15,7
Pri modulu betona dimenzioniranje temeljev ni podprto, zato smo morali točkovni temelj
izdelati, kot temeljno ploščo. Izračun ni popolnoma primerljiv saj je v [1] računan temelj
na togi podpori, mi pa smo uporabili ploskovni element na elastični podlagi. Tako smo
dobili večjo armaturo temelja v spodnji in zgornji coni, kar je vodilo do tega, da za preboj
nismo potrebovali dodatne armature.
7.2 Nosilec B-UZ1
Element VRSTA
IZRAČUNA MOMENTI
PREČNE SILE POLJE PODPORA STREMENA
+My [kNm]
‐My [kNm] Vz As [cm2] As [cm2] Ass [cm2]
NOSILEC SCIA Engineer 160,42 ‐201,42 ‐267,33 8,82 9,54 11,84
[1] 280 ‐349 ‐375 13,6 15,3 10,48
Rezultati so se še posebej razhajali pri nosilcu B-UZ1, kjer so bili momenti manjši za 40%.
Glede na to, da so bili rezultati v plošči dokaj podobni, bi razliko v nosilcih lahko pripisali
vplivu 3D modela, podpor in elastične podpore temeljev. Manjša vzdolžna armatura je
posledica manjših statičnih momentov. Dobili smo popolnoma napačne rezultate pri MSU.
Zaradi prednapete plošče v 3D modelu program izračuna napačne deformacije ali pa jih
sploh ne izračuna, to še posebej velja za verzijo SCIA Engineer 2008.1.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 133
Najbolj izpopolnjeno dimenzioniranje lahko izvedemo na nosilcu, kjer lahko
dimenzioniramo na mejno stanje nosilnosti in mejno stanje uporabnosti. Računamo lahko
tudi prednapete elemente v različnih fazah gradnje, vendar samo kot samostojen element.
7.3 Plošča B-D1
Element VRSTA
IZRAČUNA MOMENTI OSNA SILA POLJE PODPORA
+My [kNm] ‐My [kNm] NeD [Kn] As [cm2] As [cm2]
PLOŠČA SCIA Engineer 48,49 ‐73,08 ‐447,15 1,21 1,7
[1] 56,7 ‐71,7 ‐437 2,1 3,1
Ugotovili smo, da ni podprto prednapenjanje za 2D elemente, kar je bila v našem primeru
plošča. Za ploščo smo lahko izračunali statične momente in izgube v kablu zaradi trenja in
zdrsa v sidru. Program je izračunal tudi potrebno armaturo, pri čemer je uporabil notranje
statične količine, ki jih povzroči osna sila zaradi prednapenjanja. Rezultati so primerljivi,
čeprav [7] navaja, da so lahko rezultati linearne analize 2D elementov, ki vključujejo
prednapenjanje napačni.
7.4 Steber B-S1
Element VRSTA
IZRAČUNA MOMENTI
OSNA SILA
ENOOSNI UPOGIB
DVOSNI UPOGIB STREMENA
My [kNm] Mz [kNm] NeD [Kn] As [cm2] As [cm2] Ass [cm2]
STEBER SCIA Engineer 49 ‐46,03 ‐459,19 7,47 20,11
[1] 42,6 ‐ ‐468 5,47 ‐ 8/10/20
Steber smo kontrolirali na enoosni in dvoosni upogib. Rezultatom iz knjige smo se
približali z enoosnim upogibom. Vzdolžno armaturo smo dobili 7,47 cm2, kar je 416.
Takšna pa je tudi armatura v [1]. Z dvoosni upogibom smo dobili armaturo 20,11 cm2. V
[1] ni bilo upoštevanega dvoosnega upogiba, zato tudi nimamo primerjave. Stremena obeh
izračunov se ujemajo.
Stran 134 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
8 ZAKLJUČEK
V diplomski nalogi smo preizkusili program SCIA Engineer in njegovo zmogljivost v 3D
okolju glede na standard SIST-EN. Rezultate smo primerjali z rezultati iz [1], kjer je bil
celoten 3D model izračunan linijsko, glede na standard DIN 1045-1. Uporabili smo tudi
program Allplan BIM, katerega smo testirali predvsem v kombinaciji z SCIA Engineer.
Zaradi študentskih verzij ni bilo mogoče preveriti izmenjave »Roundtrip engineering«, saj
Allplan BIM ne podpira formata *.esad, ki je demo format za SCIA Engineer.
V program smo prenesli že predhodno izrisan 3D model iz programa Allplan BIM. Izrisa
tega nismo posebej predstavljali. Pri prenosu modela smo v programu SCIA Engineer
uporabili ukaz, ki nam je vse elemente združil v celoto tako, da lahko brez dodatnih
modifikacij generiramo mrežo končnih elementov. Ta vmesnik nam je bil v veliko pomoč,
saj lahko pri združevanju strukturnih elementov brez vmesnika nastanejo veliki problemi,
vzame pa nam tudi veliko časa. Velikokrat je prav to vzrok, da se statik raje odloči izrisati
nov model. Večja pomanjkljivost prenosa je le, da moramo nosilce v plošči narisati
ponovno, saj program nima funkcije pretvarjanja navadnih nosilcev v nosilce s funkcijo
»Rib«. Poleg izrisa smo morali izračunati tudi efektivno širino nosilca, kar naj bi bilo v
naslednji verziji avtomatično. 3D modelu smo določili še obtežbe, podpore, izrisali in
definirali pa smo tudi prednapete kable v plošči. To so bili vsi posegi v model pred statično
analizo.
Pri statični analizi ni bilo problema z izračunom, trajanje izračuna je primerno velikosti
modela. Pomembno je, da pred izračunom še enkrat zaženemo vmesnik za združevanje
točk strukturnih elementov, saj se lahko zgodi, da npr. steber ni povezan s temeljem in tako
dobimo napačne rezultate.
Rezultati so grafični in numerični. Način prikaza si lahko prirejamo, še posebej v
numeričnih rezultatih, kjer si lahko tabele po svoje priredimo.
Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer Stran 135
Praktično armaturo lahko preverimo glede na teoretično armaturo in glede na omejitev
širine razpok. Vse kontrole se nanašajo na izbran standard. Tako dimenzioniramo s
polaganjem armature, ki jo preverjamo na različne kontrole glede na standard.
Izvoz armature v Allplan BIM deluje, vendar še ne tako gladko, kot smo pričakovali. Izvoz
je možen za 1D elemente, za 2D elemente pa je omogočen izvoz diagramov izračunane
teoretične armature. Pojavil se je problem pri opažu T nosilca, saj nam je preneslo le
spodnji del nosilca brez plošče. Tako smo morali uporabiti že izrisan model v Allplan BIM
in ga pretvoriti v opaž.
Izpisi v programu so tako imenovani dinamični dokumenti, s katerimi je SCIA Engineer
prikazala zanimiv pristop k pisanju statičnega poročila. Dokumenti se posodabljajo sami
ob spreminjanju konstrukcije in obratno. Če imamo narejeno splošno predlogo
dinamičnega dokumenta in jo po potrebi različnih projektov modificiramo, se nam ob
izdelavi in analizi konstrukcije izpis piše sam.
SCIA Engineer je v Sloveniji poznana predvsem kot program za jeklo. Glede na njeno
zmogljivost pri dimenzioniranju betona lahko rečemo, da se naglo razvija tudi v tej smeri
in postaja konkurenčna ostalim programom.
Stran 136 Analiza in dimenzioniranje poslovnega objekta s programom SCIA Engineer
9 VIRI
[1] Konrad Zilch, Manfred Curbach, Einfuhrung in die DIN 1045-1, Ernst, 2002
[2] Uradna Slovenska spletna stran ALLPLAN BIM 2008:
http://bim.allplan.si/shared/faqs.htm#frage01
[3] DIN 1045-1: Projektiranje betona, armiranega betona in prednapetega betona
[4] Uradna Slovenska spletna stran za predstavitev SCIA Engineer 2008
http://www.allplan.oria.si/programi_30_opis.php
[5] Eurocode 2: Projektiranje betonskih konstrukcij, del 1 osnove projektiranja, del 2
vplivi na konstrukcije
[6] SCIA Engineer, Design of Concrete Structures, www.scia-online.com
[7] SCIA Engineer, Constructions stages, TDA, Prestressing, www.scia-online.com
[8] Eurocode 1: Osnove projektiranja in vplivi na konstrukcije, del 1-1 splošna pravila
in pravila za stavbe