Οδηγός Χρήσεως pi-design

Transcript

1

2 pi-systems 1

3 Οδηγός Χρήσεως ΑΘΗΝΑ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΣ pi-systems

4 Περιεχόμενα 1.1 ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΟΣ ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ Ελάχιστος Εξοπλισμός ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΤΟ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Υποστυλώματα Δοκοί Πλάκες ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΕΠΕΞΗΓΗΣΗ ΣΥΜΒΟΛΙΣΜΩΝ ΕΚΤΥΠΩΣΕΩΝ pi-systems 3

5 1.1 Απαιτούμενος Εξοπλισμός Ελάχιστος Εξοπλισμός 1. Λειτουργικό σύστημα: o Windows 2000 Service Pack 3 (SP3) ή νεώτερο o Windows XP Service Pack 2 (SP2) ή νεώτερο o Windows Vista o Windows 7 2. Μνήμη συστήματος: 256MB RAM (1024MB RAM προτεινόμενη) 3. Επεξεργαστής: Pentium IV 1800MHz ή μεταγενέστερος. 4. Κάρτα Γραφικών: o NVIDIA GFORCE 4 (64MB RAM) ή μεταγενέστερη o ATI 9000 (64MB RAM) ή μεταγενέστερη. 5. Ανάλυση Οθόνης 1024 x 768 (χρώματα: 16 bit). Προτεινόμενη ανάλυση: 1280 x 1024 (32 bit) 6. 1GB ελάχιστος ελεύθερος χώρος στο σκληρό δίσκο (4GB προτεινόμενος ελεύθερος χώρος) 4 pi-systems

6 1.2 Εισαγωγή To Pi Design είναι πρόγραμμα αυτόματης διαστασιολόγησης στοιχείων οπλισμένου σκυροδέματος τα οποία υπόκεινται σε αξονικές δυνάμεις (Ν) και καμπτικές ροπές (My και Mz). Αντιμετωπίζει: Υποστυλώματα διατομής: ορθογώνιας, γάμμα, ζήτα, ταυ, κυκλική, τετράπλευρη, Π και ασανσέρ, με συγκεντρωμένους και διανεμημένους οπλισμούς, σε μονοαξονική και διαξονική κάμψη. οκούς διατομής: ορθογωνικής, πλακοδοκού και ζήτα με εφελκυόμενο και θλιβόμενο οπλισμό. Πλάκες με απλό και διπλό οπλισμό. Tο πρόγραμμα υπολογίζει τα απαραίτητα τετραγωνικά εκατοστά οπλισμού (As,req) με δεδομένα τα εντατικά μεγέθη Μy, Μz, N (και το αντίθετο) και δημιουργεί τα απαραίτητα διαγράμματα τάσεων παραμορφώσεων. Υποστηρίζει μεγάλη ποικιλία διατομών, οι ιδιότητες των οποίων μπορούν εύκολα να τροποποιηθούν μέσα από ένα πολύ εύχρηστο περιβάλλον εργασίας. pi-systems 5

7 Υποστηρίζει: Κανονισμοί EC2 ΕΚΩΣ 2000 παλιό Γερμανικό DIN 1045 (ονομαστικές αντοχές Bn και ΒSt) επιτρεπόμενες τάσεις (παλιές αντοχές B και St) Υλικά Σκυρόδεμα από C12 έως C90 Όλες τις ποιότητες χάλυβα Όλα τα υπολογιζόμενα μεγέθη και αποτέλεσμα ταξινομούνται σε κατάλληλους προς εκτύπωση πινάκες. Τα διαγράμματα απεικονίζονται τόσο σε 2 διαστάσεις όσο και σε τρισδιάστατο περιβάλλον εργασίας για ευκολότερη κατανόηση και παρουσίαση. Συνδεσιμότητα: Συνδέεται αμφίπλευρα μέσω τυποποιημένων αρχείων μορφής XML. Ειδικά με τα StereoSTATIKA συνδέεται αυτόματα. 6 pi-systems

8 1.3 Το περιβάλλον εργασίας Το περιβάλλον εργασίας του προγράμματος χωρίζεται σε δυο μέρη. Το αριστερό κομμάτι της οθόνης περιέχει τα εργαλεία περιγραφής και εισαγωγής των δεδομένων. Το υπόλοιπο τμήμα της οθόνης περιέχει την απεικόνιση των αποτελεσμάτων τόσο σε γραφική μορφή όσο και με την μορφή δεδομένων. ιαγράμματα Εισαγωγή δεδομένων Αποτελέσματα pi-systems 7

9 1.4 Εισαγωγή δεδομένων Το αριστερό τμήμα της οθόνης εργασίας περιέχει τα απαραίτητα εργαλεία ώστε ο χρήστης να περιγράψει αναλυτικά και πολύ γρήγορα το δομικό στοιχείο το όποιο θέλει να διαστασιολογήσει. ξκξη Ανάλογα με τον τύπο του δομικού στοιχείου (υποστύλωμα, δοκός, πλάκα) η οθόνη διαφοροποιείται ώστε να προσφέρει τις εξειδικευμένες παραμέτρους κάθε στοιχείου. Τα περισσότερα δεδομένα εισάγονται από έτοιμες γραφικές επιλογές ώστε να διευκολύνεται η εισαγωγή τους και να μειώνεται η πιθανότητα σφαλμάτων. εν υπάρχει περιορισμός στον αριθμό των δομικών στοιχείων που μπορούν να εισαχθούν σε κάθε μελέτη. Ο χρήστης μπορεί να μετακινείται στα διαφορετικά στοιχεία επιλέγοντας τα. Τα αποτελέσματα των επιλύσεων ανανεώνονται αυτόματα και είναι διαθέσιμα άμεσα προς απεικόνιση και εκτύπωση. Προσοχή Όταν τροποποιήσουμε ένα πεδίο θα πρέπει να κλικάρουμε με το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού εκτός του πεδίου αυτού ώστε να γίνει αυτόματα η ενημέρωση των επιλύσεων. 8 pi-systems

10 1.4.1 Υποστυλώματα Πατώντας την επιλογή Προσθήκη, εισάγεται ένα νέα υποστύλωμα ανάλογα με τον τύπο που έχει επιλεγεί, με προκαθορισμένες αρχικές διαστάσεις. Στην συνέχεια ο χρήστης μπορεί να τροποποιήσει κατάλληλα όλες τις παραμέτρους του υποστυλώματος. Το πρόγραμμα διαθέτει όλους τους γνωστούς τύπους διατομών οι όποιες επιλέγονται γραφικά πατώντας με το ποντίκι πάνω στο εικονίδιο της κάθε διατομής. Ανάλογα με την διατομή που θα επιλεγεί, θα παρουσιαστεί το κατάλληλο σκαρίφημα με σημειωμένες πάνω του τις διαστάσεις καθώς και το σταθερό σημείο τις διατομής. Οι αρχικές διαστάσεις της διατομής τροποποιούνται επιλέγοντας τες με το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού. Το υποστύλωμα μπορεί να περιστραφεί γύρω από τον άξονα του επιλέγοντας τα κατάλληλα εικονίδια ώστε να έρθει στην θέση που επιθυμεί ο χρήστης Έχουμε την δυνατότητα να τροποποιήσουμε τις αρχικές παραμέτρους επίλυσης. Όσες αλλαγές γίνουν θα ισχύουν μόνο για το συγκεκριμένο δομικό στοιχείο. Για γενική τροποποίηση των παραμέτρων θα πρέπει να επιλέξουμε τις Γενικές παραμέτρους στοιχείων από το μενού παράμετροι. d1 - η απόσταση του οπλισμού από την εξωτερική παρειά της διατομής. pi-systems 9

11 dis - ποσοστό κατανομής του οπλισμού στις γωνίες και στις πλευρές. (Πχ για dis=0.5 έχουμε κατανομή 50% στις γωνίες και 50% στις πλευρές). Ο χρήστης μπορεί να ορίσει την θέση στο υποστύλωμα όπου θα γίνει η εφαρμογή των εντατικών μεγεθών. Με την επιλογή Προσθήκη μπορούμε να εισάγουμε επιπλέον θέσεις υπολογισμού. Κάθε θέση θα έχει βέβαια τον δικό της συνδυασμό ροπών αντοχής και αξονικών δυνάμεων. Στο πεδίο όνομα εισάγουμε το όνομα του συνδυασμού. Στο πεδίο My και Mz εισάγουμε τις καμπτικές ροπές στους αντίστοιχους άξονες ενώ στο πεδίο N εισάγουμε την αξονική δύναμη. Μπορούμε να εισάγουμε μεγάλο αριθμό συνδυασμών ώστε να προσεγγίσουμε όσον τον δυνατόν περισσότερο την λύση που επιθυμούμε. Αφού εισάγουμε όλους τους συνδυασμούς μπορούμε να υπολογίσουμε αυτόματα την δυσμενέστερη λύση από το μενού Εργαλεία επιλέγοντας Υπολογισμός δυσμενέστερης έντασης. Η εισαγωγή των εντατικών μεγεθών γίνεται στο πλαίσιο διάλογου που εμφανίζεται επιλέγοντας προσθήκη από το περιοχή Απεικόνισης των συνδυασμών. Με την επιλογή επεξεργασία μπορούμε να τροποποιήσουμε έναν υπάρχοντα συνδυασμό. Αντίστοιχα ενεργούμε εάν θέλουμε να υπολογίσουμε τη ροπή αντοχής (Mrd) γνωρίζοντας το τετραγωνικά εκατοστά οπλισμού As και την αξονική δύναμη Ν. 10 pi-systems

12 1.4.2 οκοί Πατώντας την επιλογή Προσθήκη, εισάγεται μια νέα δοκός ανάλογα με τον τύπο που έχει επιλεγεί, με προκαθορισμένες αρχικές διαστάσεις. Στην συνέχεια ο χρήστης μπορεί να τροποποιήσει κατάλληλα όλες τις παραμέτρους της δοκού. Το πρόγραμμα διαθέτει όλους τους γνωστούς τύπους διατομών οι οποίες επιλέγονται γραφικά πατώντας με το ποντίκι πάνω στο εικονίδιο της κάθε διατομής. Ανάλογα με την διατομή που θα επιλεγεί, θα παρουσιαστεί το κατάλληλο σκαρίφημα με σημειωμένες πάνω του τις διαστάσεις. Οι αρχικές διαστάσεις της διατομής τροποποιούνται επιλέγοντας τες με το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού. έχει βέβαια τον δικό της συνδυασμό. Ο χρήστης μπορεί να ορίσει την θέση στη δοκό όπου θα γίνει η εφαρμογή των εντατικών μεγεθών. Με την επιλογή Προσθήκη μπορούμε να εισάγουμε επιπλέον θέσεις υπολογισμού. Κάθε θέση θα Έχουμε την δυνατότητα να τροποποιήσουμε τις αρχικές παραμέτρους επίλυσης. Όσες αλλαγές γίνουν θα ισχύουν μόνο για το συγκεκριμένο δομικό στοιχείο. Για γενική τροποποίηση των παραμέτρων θα πρέπει να επιλέξουμε τις Γενικές παραμέτρους στοιχείων από το μενού παράμετροι. d1 η απόσταση του κάτω οπλισμού από την κάτω παρειά της δοκού. pi-systems 11

13 d2 η απόσταση του άνω οπλισμού από την άνω παρειά της δοκού. ρ /ρ - ο λόγος του ποσοστού του θλιβομενου οπλισμού προς το ποσοστό του εφελκυόμενου οπλισμού. Βέλτιστο ποσοστό οπλισμού ρ /ρ - το πρόγραμμα υπολογίζει αυτόματα το βέλτιστο ποσοστό ρ /ρ. Η εισαγωγή των εντατικών μεγεθών γίνεται στο πλαίσιο διάλογου που εμφανίζεται επιλέγοντας προσθήκη από το περιοχή Απεικόνισης των συνδυασμών. Με την επιλογή επεξεργασία μπορούμε να τροποποιήσουμε έναν υπάρχοντα συνδυασμό. Αντίστοιχα ενεργούμε αν θέλουμε να υπολογίσουμε τη ροπή αντοχής γνωρίζοντας το τετραγωνικά εκατοστά οπλισμού As και την αξονική δύναμη Ν. 12 pi-systems

14 1.4.3 Πλάκες Πατώντας την επιλογή Προσθήκη, εισάγεται μια νέα πλακά, με προκαθορισμένες αρχικές διαστάσεις. Στην συνέχεια ο χρήστης μπορεί να τροποποιήσει κατάλληλα όλες τις παραμέτρους της πλακάς. Ανάλογα με την διατομή που θα επιλεγεί, θα παρουσιαστεί το κατάλληλο σκαρίφημα με σημειωμένες πάνω του τις διαστάσεις. Οι αρχικές διαστάσεις της διατομής τροποποιούνται επιλέγοντας τες με το αριστερό πλήκτρο του ποντικιού. Ο χρήστης μπορεί να ορίσει την θέση στη πλακά όπου θα γίνει η εφαρμογή των εντατικών μεγεθών. Με την επιλογή Προσθήκη μπορούμε να εισάγουμε επιπλέον θέσεις υπολογισμού. Κάθε θέση θα έχει τον δικό της συνδυασμό δράσεων. Η εισαγωγή των εντατικών μεγεθών γίνεται στο πλαίσιο διάλογου που εμφανίζεται επιλέγοντας προσθήκη από το περιοχή Απεικόνισης των συνδυασμών. pi-systems 13

15 Έχουμε την δυνατότητα να τροποποιήσουμε τις αρχικές παραμέτρους επίλυσης. Όσες αλλαγές γίνουν θα ισχύουν μονό για το συγκεκριμένο δομικό στοιχείο. Για γενική τροποποίηση των παραμέτρων θα πρέπει να επιλέξουμε τις Γενικές παραμέτρους στοιχείων από το μενού παράμετροι. d1 η απόσταση του κάτω οπλισμού από την κάτω παρειά της πλάκας. d2 η απόσταση του άνω οπλισμού από την άνω παρειά της πλάκας. ρ /ρ - ο λόγος του ποσοστού του θλιβόμενου οπλισμού προς το ποσοστό του εφελκυόμενου οπλισμού. Βέλτιστο ποσοστό οπλισμού ρ /ρ - το πρόγραμμα υπολογίζει αυτόματα το βέλτιστο ποσοστό ρ /ρ. Με την επιλογή επεξεργασία μπορούμε να τροποποιήσουμε έναν υπάρχοντα συνδυασμό. Αντίστοιχα ενεργούμε ένα θέλουμε να υπολογίσουμε τη ροπή αντοχής γνωρίζοντας το τετραγωνικά εκατοστά οπλισμού As και την αξονική δύναμη Ν. 14 pi-systems

16 1.5 Παρουσίαση αποτελεσμάτων Το δεξιό τμήμα της επιφάνειας εργασίας του προγράμματος είναι σχεδιασμένο κατάλληλα για την απεικόνιση, γραφική και μαθηματική, των αποτελεσμάτων της διαστοσιολόγησης. Το πάνω τμήμα της οθόνης παρουσιάζει το διάγραμμα τάσεων παραμορφώσεων του δομικού στοιχείου που εχει επιλυθεί. Χρησιμοποιώντας τα κατάλληλα εικονίδια από την δεξιά καθετή μπάρα επιλογών μπορούμε να τροποποιήσουμε το επίπεδο Zoom του γραφήματος, να το προβάλουμε σε πλήρη οθόνη και να το εκτυπώσουμε. Η επεξήγηση των γραφημάτων γίνεται αναλυτικότερα στο εγχειρίδιο θεωρητικής τεκμηρίωσης του προγράμματος. pi-systems 15

17 Με την επιλογή 3D είναι δυνατή η τρισδιάστατη απεικόνιση των διαγραμμάτων για ακόμα καλύτερη κατανόηση τους. Η περιήγηση στο τρισδιάστατο περιβάλλον γίνεται είτε με το ποντίκι είτε χρησιμοποιώντας τα βελάκια από το πληκτρολόγιο. Πατώντας Shift + πάνω ή κάτω βελάκι κινούμαστε κάθετα στο επίπεδο αναφοράς (με το ποντίκι η αντίστοιχη κίνηση επιτυγχάνεται κρατώντας πατημένο το μεσαίο πλήκτρο του ποντικιού) ενώ πατώντας Ctrl + πάνω ή κάτω βελάκι αλλάζουμε την γωνία θέασης (με το ποντίκι η αντίστοιχη κίνηση επιτυγχάνεται κρατώντας πατημένο το αριστερό πλήκτρο). 16 pi-systems

18 Με την κατάλληλη επιλογή από το μενού view της τρισδιάστατης απεικόνισης έχουμε την δυνατότητα στερεοσκοπικής απεικόνισης των διαγραμμάτων. Με την βοήθεια των ειδικών γυαλιών (μπλε κόκκινο) μπορούμε έτσι να παρακολουθήσουμε τα διαγράμματα σε πραγματικά 3D περιβάλλον (με πραγματική αίσθηση του βάθους στην εικόνα). Στερεοσκοπική απεικόνιση διαγράμματος. Απαιτούνται τα ειδικά γυαλιά για σωστή απεικόνιση pi-systems 17

19 1.6 Παράμετροι Κανονισμοί Υλικά Σκυρόδεμα - Ευρωκώδικες Τύπος - η ποιότητα του σκυροδέματος Συντελεστής ασφάλειας γc - επιμέρους συντελεστής ασφαλείας σκυροδέματος (τυπική τιμή 1.5) Όριο αντοχής ecu2 - η παραμόρφωση θραύσης του σκυροδέματος Όριο διαρροής ec2 - το όριο διαρροής του σκυροδέματος fck - χαρακτηριστική θλιπτική αντοχή σκυροδέματος. fcd - θλιπτική αντοχή σχεδιασμού σκυροδέματος. acc - ο συντελεστής που συνεκτιμά μακροχρόνιες επιδράσεις στην θλιπτική αντοχή και δυσμενείς επιρροές που προκύπτουν από τον τρόπο που επιβάλλεται το φορτίο. n - ο εκθέτης του καμπύλου τμήματος του διαγράμματος τάσεων παραμορφώσεων. Αναλύεται στο εγχειρίδιο θεωρητικής τεκμηρίωσης σελ 5 Χάλυβας Ευρωκώδικες Τύπος - η ποιότητα του χάλυβα Συντελεστής ασφάλειας γs - επιμέρους συντελεστής ασφάλειας του χάλυβα (τυπική τιμή 1.15) Όριο αντοχής eud - η παραμόρφωση σχεδιασμού θραύσης του χάλυβα Μετρό ελαστικότητας Εs το μετρό ελαστικότητας του χάλυβα fyk - χαρακτηριστική αντοχή του χάλυβα fyd - αντοχή σχεδιασμού χάλυβα ft/fy ο λόγος αντοχής θραύσης/αντοχή διαρροής εuk όριο παραμόρφωσης θραύσης του χάλυβα 18 pi-systems

20 Υπολογισμοί Ακριβής υπολογισμός ουδέτερης γραμμής - είναι οι υπολογισμοί που βρίσκουν την κατεύθυνση του ουδέτερου άξονα από την ισορροπία των δυνάμεων και ροπών. Στην προσεγγιστική μέθοδο,λαμβάνεται η κατεύθυνση του ουδέτερου άξονα κάθετα στην διεύθυνση της συνισταμένης των ροπών. Αυξημένο επίπεδο ακρίβειας - η ακρίβεια των υπολογισμών αυξάνεται από 10-5 σε Μέγιστος αριθμός προσπαθειών για εύρεση γωνίας ουδέτερου άξονα - με βάση τις δεδομένες ακρίβειες υπολογισμών. Ο αριθμός αυτός έχει νόημα μόνον για ακριβείς υπολογισμούς. Ευαισθησία σε διορθώσεις κατανομής οπλισμού ( 0 έως 100) - τιμή μικρότερη του 100 πρέπει να εφαρμόζεται μόνον οταν προκύπτουν φαινόμενα αοριστίας κατά τη λύση λόγω δημιουργίας ζεύγους αντιθέτων δυνάμεων. Κάτι τέτοιο μπορεί να συμβεί σε μονοαξονική κάμψη δοκών και πλακών καθώς και σε διαξονική κάμψη υποστυλωμάτων με πλήρως σημειακή κατανομή οπλισμού. Η γωνία απόκλισης της καθετής στον ουδέτερο άξονα από την κατεύθυνση της κάμψης - η γωνία αυτή έχει νόημα μόνον για προσεγγιστικούς υπολογισμούς, ώστε ο χρήστης να μπορεί να προσεγγίσει ο ίδιος την ακριβή λύση με απλή σύγκριση των δυνάμεων και ροπών που δίνει με εκείνες που προκύπτουν από την εκάστοτε λύση. Αριθμός τμημάτων κύκλου για κυκλικές διατομές - ο αριθμός των πλευρών του κανονικού πολυγώνου για την προσομοίωση της κυκλικής διατομής. pi-systems 19

21 1.7 Επεξήγηση συμβολισμών εκτυπώσεων A s,tot ο συνολικός υπολογιζόμενος οπλισμός A s,cor - σημειακός οπλισμός στις γωνίες του υποστυλώματος A s,dir - διανεμημένος οπλισμός στην περίμετρο του υποστυλώματος ρi - ποσοστό οπλισμού, ε c - παραμόρφωση στην ακρότατη θλιπτική ίνα του σκυροδέματος ε s - παραμόρφωση στην ακρότατη εφελκυστική ίνα του χάλυβα φ - η γωνία του ουδέτερου άξονα με τον άξονα y μετρούμενη αριστερόστροφα. x - μήκος θλιβομένης ζώνης μετρούμενο από την ακρότατη θλιπτική ίνα κάθετα στον ουδέτερο άξονα 20 pi-systems

22 d - το ακρότατο μήκος της διατομής μετρούμενο μετρούμενο κάθετα στον ουδέτερο άξονα x/d - ο λόγος μηκών θλιβομένης ζώνης και διατομής μετρούμενα κάθετα στον ουδέτερο άξονα y, z - συντεταγμένες των σημείων εφαρμογής εφελκυστικών ή θλιπτικών δυνάμεων επί σημειακών ή διανεμημένων οπλισμών ε s1, ε s2 - παραμορφώσεις στα άκρα διανομής οπλισμού σ s1, σ s2 - τάσεις στα άκρα διανομής οπλισμού F - η ορθή δυναμη επι διανομής οπλισμού που προκύπτει από την λύση M y, M z - οι συνιστώσες των ροπών επι διανομής οπλισμού που προκύπτουν από την λύση pi-systems 21

23 22 pi-systems

24 pi-systems 23