Oferuje moduł STAL-3D do wy-
miarowania prętów przestrzen-
nych konstrukcji stalowych wg
PN-90/B-03200 i pod kontrolą

programu RM-3D, a przeznaczony do użyt-
kowania na komputerach typu IBM/PC wy-
posażonych w system Windows ’98 / NT /
2000 / XP

C H A R A K T E RY S T Y KA P ROGR A MU

Moduł STAL-3D przeznaczony jest do wymiarowania pr

ę

tów

przestrzennych konstrukcji stalowych

ś

ci

ś

le wg postanowie

ń

oraz

zalece

ń

normy PN-90/B-03200 - Konstrukcje stalowe. Oblicze-

nia statyczne i projektowanie. Jest on zintegrowanym składni-
kiem pakietu programów oznaczonych skrótow

ą

nazw

ą

RM-3D

przeznaczonych do analizy statycznej i kinematycznej oraz wymia-
rowania przestrzennych konstrukcji pr

ę

towych o dowolnym sche-

macie statycznym.

Integralno

ść

modułu STAL-3D z programem głównym RM-3D

polega na tym,

ż

e wyniki analizy statycznej i kinematycznej doko-

nywanej przez program RM-3D s

ą

przekazywane do modułu.

Oznacza to,

ż

e moduł STAL-3D nie mo

ż

e by

ć

u

ż

ywany jako auto-

nomiczny program u

ż

ytkowy. Ka

ż

da zmiana danych zwi

ą

zanych z

wymiarowaniem - a maj

ą

ca wpływ na prac

ę

statyczn

ą

całej kon-

strukcji - powoduje automatyczne wykonanie analizy statycznej
oraz uaktualnienie wyników oblicze

ń

dla wszystkich warunków

wymiarowania.:

Do podstawowych atutów modułu STAL-3D nale

żą

:

pełna zgodno

ść

z wymaganiami i zaleceniami normy PN-90/B-

03200,

wymiarowanie pr

ę

tów dowolnie zło

ż

onych przekrojów jednogał

ę

-

ziowych,

wymiarowania pr

ę

tów o przekrojach wielogał

ę

ziowych o ró

ż

nej

konfiguracji i rodzaju kształtowników gał

ę

zi,

automatyczne okre

ś

lanie niektórych aspektów normowych wyni-

kaj

ą

cych ze stanu sił przekrojowych w pr

ę

cie oraz typu jego

przekroju,

automatyczne wskazywanie najbardziej miarodajnego warunku

no

ś

no

ś

ci pr

ę

ta,

wizualne sygnalizowanie przekroczenia warunków no

ś

no

ś

ci

pr

ę

ta,

łatwa lokalizacja pr

ę

ta o najniekorzystniejszym warunku no

ś

no

ś

ci,

indywidualne i grupowe zadawanie danych wymiarowania

prostot

ę

posługiwania si

ę

jego opcjami i funkcjami,

graficzn

ą

wizualizacj

ę

danych i wyników oblicze

ń

,

generowanie tabeli warunków normowych wraz z diagramem

stopni wykorzystania no

ś

no

ś

ci pr

ę

tów konstrukcji z mo

ż

liwo

ś

ci

ą

selekcjonowania i sortowania wg wskazanego klucza,

całkowit

ą

swobod

ę

tworzenia dokumentacji graficzno-tekstowej

dzi

ę

ki korzystaniu z gotowych arkuszy, opracowanych w kon-

wencji oblicze

ń

r

ę

cznych, automatycznie przesyłanych do za-

awansowanych edytorów tekstu (WordPad, MS Word , MS
Works, StarOffice, OpenOffice).

Dzi

ę

ki tym cechom moduł STAL-3D jest wyj

ą

tkowo sprawnym i

efektywnym narz

ę

dziem warsztatu projektanta konstrukcji w zakre-

sie wymiarowania pr

ę

tów przestrzennych konstrukcji stalowych.

O g ó l n a k o n c e p c j a d z i a ł a n i a m o d u ł u S T AL - 3 D

Przedmiotem procesu wymiarowania dokonywanego przy po-

mocy modułu STAL-3D jest dowolny pr

ę

t lub grupa pr

ę

tów prze-

strzennej konstrukcji stalowej (wykreowanej w trybie Schemat
programu RM-3D) o przekrojach jednogał

ę

ziowym lub wielogał

ę

-

ziowym, o stałych lub liniowo zmiennych wzdłu

ż

osi pr

ę

ta wymia-

rach, któremu został przypisany materiał z grupy ”stal”. Oznacza
to,

ż

e przedmiotem wymiarowania mog

ą

by

ć

pr

ę

ty o nast

ę

puj

ą

cych

typach przekrojów:

przekroje składane jednokształtownikowe wszystkich typów

mo

ż

liwych do zadeklarowania w programie RM-3D,

przekroje wielogał

ę

ziowe zadeklarowane jako "stalowe - wielo-

gał

ę

ziowe”,

przekroje składane wielokształtownikowe zbudowane z wielu

kształtowników poł

ą

czonych ze sob

ą

spawami, z wyj

ą

tkiem

przekrojów zawieraj

ą

cych rur

ę

okr

ą

gł

ą

,

przekroje wielomateriałowe, je

ś

li tzw. materiałem podstawo-

wym przekroju jest "stal",

przekroje zawieraj

ą

ce otwory wprowadzane w trybie definiowa-

nia przekroju programu RM-3D.

Dla przekrojów składaj

ą

cych si

ę

z kilku kształtowników wyko-

nanych z ró

ż

nych gatunków stali, przyjmowany jest jeden rodzaj

stali okre

ś

lony przez materiał podstawowy przekroju. Podczas

wymiarowania pr

ę

tów stalowych kształty b

ę

d

ą

ce otworami oraz te,

którym przypisano inny materiał ni

ż

stal, s

ą

pomijane.

Pod poj

ę

ciem przekroju jednogał

ę

ziowego nale

ż

y rozmie

ć

,

oprócz przekrojów składaj

ą

cych si

ę

z jednego kształtownika (skła-

dane jednokształtownikowe}, równie

ż

przekroje składaj

ą

ce si

ę

z

wielu kształtowników (składane wielokształtownikowe), w których
wszystkie kształtowniki s

ą

ze sob

ą

poł

ą

czone spawami. Aby wielo-

kształtownikowe przekroje składane mogłyby by

ć

dopuszczone do

wymiarowania, musz

ą

one spełnia

ć

nast

ę

puj

ą

ce warunki:

B

B

B

B

I U R O

I U R O

I U R O

I U R O

K

K

K

K

O M P U T E R O W E G O

O M P U T E R O W E G O

O M P U T E R O W E G O

O M P U T E R O W E G O

W

W

W

W

S P O M A G A N I A

S P O M A G A N I A

S P O M A G A N I A

S P O M A G A N I A

P

P

P

P

R O J E K T O W A N I

R O J E K T O W A N I

R O J E K T O W A N I

R O J E K T O W A N I A

A

A

A

U L

. S

K R A J N A

1 2

4 5 - 2 3 2 O

P O L E

T

E L

. / F

A X

: 0 7 7 4 5 5 0 4 2 8

http://

w w w . c a d s i s . c o m . p l

e - m ai l :

c a d s i s @ c a d s i s . c o m . p l

Nie mog

ą

zawiera

ć

ż

adnego pojedynczego kształtownika, który

nie jest poł

ą

czony co najmniej jednym spawem z pozostałymi

kształtownikami przekroju.

Nie mog

ą

zawiera

ć

kształtowników typu "rura okr

ą

gła" i "trójk

ą

t"

poniewa

ż

dla tego typu kształtowników norma nie precyzuje

sposobu okre

ś

lania smukło

ś

ci

ś

cianek, co jest konieczne dla

ustalenia klasy przekroju.

Poszczególne kształtowniki nie mog

ą

si

ę

wzajemnie przenika

ć

powierzchniami.

W przeciwnym razie wymiarowanie pr

ę

ta nie b

ę

dzie mo

ż

liwe.

Podstaw

ą

wszelkich oblicze

ń

zwi

ą

zanych z wymiarowaniem

pr

ę

ta s

ą

:

charakterystyka przekroju pr

ę

ta okre

ś

lana w programie głów-

nym,

schemat i geometria pr

ę

ta oraz jego uwarunkowanie kinema-

tyczne wynikaj

ą

ce z jego powi

ą

zania z innymi pr

ę

tami konstruk-

cji, okre

ś

lane w programie głównym,

wyniki oblicze

ń

statycznych dla obliczeniowych i charaktery-

stycznych warto

ś

ci obci

ąż

e

ń

dostarczanych przez program

główny dla kombinacji aktywnych (wł

ą

czonych do oblicze

ń

) grup

obci

ąż

e

ń

,

równania i wyra

ż

enia wynikaj

ą

ce wprost z postanowie

ń

i zalece

ń

normy PN-90/B-03200.

Zasada działania modułu STAL-3D polega na operowaniu tzw.

kontekstami wymiarowania - wła

ś

ciwymi dla konkretnej sytuacji

statycznej i kinematycznej pr

ę

ta. a mianowicie:

Przekrój

Długo

ś

ci wyboczeniowe

Ł

ą

czniki (dla pr

ę

tów o przekrojach wielogał

ę

ziowych)

Zwichrzenie

Stan graniczny no

ś

no

ś

ci, a w nim:

−

Stateczno

ść

miejscowa (9)

−

Napr

ęż

enia (Tab. 5)

−

Warunek (32)

−

Ś

ciskanie (39)

−

Ś

cinanie

−

Zginanie (54)

−

Zginanie ze

ś

cinaniem (55)

−

Ś

ciskanie ze zginaniem (58)

−

Ś

rodnik pod obci

ąż

eniem skupionym (98)

−

Ś

rodnik w stanie zło

ż

onym (24)

−

No

ś

no

ść

ł

ą

czników (dla pr

ę

tów o przekrojach wielogał

ę

ziowych)

Stan graniczny u

ż

ytkowania

Lista kontekstów jest ustalana przez moduł STAL-3D automa-

tycznie i nie wszystkie konteksty wymiarowania s

ą

wykazywane na

tej li

ś

cie, lecz tylko te, które s

ą

merytorycznie wła

ś

ciwe dla wymia-

rowanego pr

ę

ta, a wynikaj

ą

ce z jego stanu pracy statycznej, uwa-

runkowa

ń

kinematycznych, kształtu i charakterystyki geometrycz-

nej przekroju. Wi

ę

kszo

ść

kontekstów wymiarowania jest dodatko-

wo opatrzona numerem wzoru zwi

ą

zanego z konkretnym warun-

kiem w okre

ś

lonym w normie.

T w o r z e n i e d o k u m e n t a c j i

Tworzenie dokumentacji wymiarowania jest całkowicie swo-

bodne i mo

ż

e by

ć

dokonywane w dwóch formach:

Tekstowo-graficzna - dla pojedynczego pr

ę

ta, generowana w

konwencji oblicze

ń

prowadzonych r

ę

cznie (komentarze, wzory,

podstawienia, rysunki) i mo

ż

e by

ć

o dwóch stopniach szczegó-

łowo

ś

ci - pełnej i skróconej.

Tabelaryczna - dla grupy pr

ę

tów, generowana jako zestaw tabel

zawieraj

ą

cych podstawowe dane i wyniki wymiarowania dla po-

szczególnych pr

ę

tów grupy. Ta forma ma równie

ż

dwa stopnie

szczegółowo

ś

ci.

Przykłady dokumentów

Przykład dokumentu szczegółowego w formie pełnej:

Pr

ę

t nr 8

Zadanie: Przykład hali stalowej.rm3

Przekrój: 1 - słupy ram
Wymiary przekroju:

h=200,0 s=75,0 g=8,8 t=11,5 r=11,5 ex=20,1

.

Charakterystyka geometryczna przekroju:
Jxg=21138,4 Jyg=3820,0 A=64,40 ix=18,1 iy=7,7.

Materiał: St3S (X,Y,V,W)

.

Wytrzymałość fd=215 MPa dla g=11,5.

Siły krytyczne:

N

EJ

l

x

w

=

=

π

2

2

3,14²×205×21138,4

3,056²

10

-2

= 45795,1 kN

N

EJ

l

y

w

=

=

π

2

2

3,14²×205×3820,0

3,052²

10

-2

= 8297,5 kN

Poł

ą

czenie gał

ę

zi

::::

Przyjęto, że gałęzie połączone są przewiązkami o szerokości b = 150,0 mm i grubości g = 12,0 mm
w odstępach l

1

= 571,4 mm, wykonanymi ze stali St3S (X,Y,V,W).

Smukłość gałęzi:

λ

ν

=

λ

1

= l

1

/ i

1

= 571,4 / 21,4 = 26,70

λ

p

d

=

f

84 215 /

=

84× 215 / 215

= 84,00

Współczynniki redukcji nośności:
Współczynnik niestateczności dla ścianki przy ściskaniu wynosi

ϕ

p

= 1,000. Współczynnik niestateczności

gałęzi wynosi:

λ

=

λ

1

/

λ

p

= 26,70 / 84,00 = 0,318 ⇒

ϕ

1

= 0,950

W związku z tym współczynniki redukcji nośności wynoszą:

- dla zginana względem osi X:

ψ

x

= 0,950

- dla zginana względem osi Y:

ψ

y

= 1,000

- dla ściskania:

ψ

o

= 0,950

Smukłość zastępcza pręta:
- dla wyboczenia w płaszczyźnie prostopadłej do osi X

λ

= l

wx

/ i

x

= 3056,0 / 181,2 = 16,87

λ

λ

λ

ν

m

m

=

+

=

2

2

2

/

16,87² + 26,70²× 2/2

= 31,584

λ

λ

λ

ψ

m

m

p

o

=

=

31,58

84,00

× 0,950

= 0,366

Stateczno

ść

lokalna.

xa = 0,000; xb = 4,000.

Przekrój spełnia warunki przekroju klasy

4

.

Rozstaw poprzecznych usztywnień ścianki a = 4000,0 mm.

Warunek stateczności ścianki dla ścianki najbardziej narażonej na jej utratę (9):

σ

C

/

ϕ

p

f

d

=

1,115 > 1

Przyjęto, że przekrój wymiarowany będzie w stanie krytycznym.
Współczynniki redukcji nośności przekroju:

- dla zginana względem osi X:

ψ

x

=

ϕ

p

= 0,950

- dla zginana względem osi Y:

ψ

y

=

ϕ

p

= 1,000

- dla ściskania:

ψ

o

=

ϕ

p

= 0,950

No

ś

no

ść

przekroju na zginanie:

xa = 0,000; xb = 4,000

.

- względem osi X

M

R

=

ψ

W

c

f

d

= 0,950

×

1056,9

×

215

×

10

-3

= 215,9 kNm

- względem osi Y

M

R

=

ψ

W

c

f

d

= 1,000

×

382,0

×

215

×

10

-3

= 82,1 kNm

Współczynnik zwichrzenia dla

λ

L

= 0,000 wynosi

ϕ

L

= 1,000

Warunek nośności (54):

+

Rc

N

N

M

M

x

L

Rx

ϕ

+

M

M

y

Ry

=

131,5

1315,4

+

230,1

1,000×215,9

+

0,7

82,1

=

1,174 > 1

No

ś

no

ść

(stateczno

ść

) pr

ę

ta

ś

ciskanego i zginanego

::::

Składnik poprawkowy:
- dla zginania względem osi X:

M

x max

= 230,1 kNm

β

x

= 1,000

∆

x

x

x

x

x

Rx

Rc

M

M

N

N

=

=

1 25

2

,

max

ϕ λ β

1,25×0,976×0,366²×

1,000×230,1×131,5

215,9×1315,4

= 0,018

∆

x

= 0,018

- dla zginania względem osi Y:

M

y max

= 0,7 kNm

β

y

= 0,550

∆

y

y

y

y

y

Ry

Rc

M

M

N

N

=

=

1 25

2

,

max

ϕ λ β

1,25×0,881×0,472²×

0,550×0,7×131,5

82,1×1315,4

= 0,000

∆

y

= 0,000

Warunki nośności (58):
- dla wyboczenia względem osi X:

N

N

M

M

M

M

x

Rc

x

x

L

Rx

y

y

Ry

ϕ

β

ϕ

β

+

+

=

max

max

131,5

0,976×1315,4

+

1,000×230,1

1,000×215,9

+

0,550×0,7

82,1

=

1,175 > 0,982

= 1 - 0,018 = 1 -

∆

x

- dla wyboczenia względem osi Y:

N

N

M

M

M

M

y

Rc

x

x

L

Rx

y

y

Ry

ϕ

β

ϕ

β

+

+

=

max

max

131,5

0,881×1315,4

+

1,000×230,1

1,000×215,9

+

0,550×0,7

82,1

=

1,186 > 1,000

= 1 - 0,000 = 1 -

∆

y

Przykład dokumentu tabelarycznego w formie pełnej:

Wyniki wymiarowania wg PN-90/B-03200
Nazwa pliku: Przykład hali stalowej.rm3

α

Obci

ąż

enia: CW Sn St Wl

Nr pr

ę

ta:

Grupa:

Przekrój:

Warunek decyduj

ą

cy:

No

ś

no

ść

:

5

Rama-2

1 - słupy ram

Ś

ciskanie ze zginaniem (58)

1,014

6

Rama-2

2 - rygle ram

Zginanie (54)

0,825

7

Rama-2

2 - rygle ram

Zginanie (54)

0,963

8

Rama-2

1 - słupy ram

Ś

ciskanie ze zginaniem (58)

1,196

Obci

ąż

enia: CW Sn St Wl

Nr pr

ę

ta:

SGN:

Napr

ęż

enia:

Warunek

(32):

Ś

ciskanie

(39):

Ś

cinanie:

Zginanie

(54):

Zginanie

(55):

5

0,949

0,960

0,091

0,109

0,160

0,999

0,999

6

0,761

0,782

0,047

0,100

0,282

0,825

0,825

7

0,893

0,918

0,048

0,101

0,298

0,963

0,963

8

1,115

1,125

0,097

0,115

0,177

1,174

1,174

Obci

ąż

enia: CW Sn St Wl

Nr pr

ę

ta:

Ś

ciskanie ze zgin.

(58):

Ś

rodnik pod

obc. skup.:

Ś

rodnik

w stanie zło

ż

.:

No

ś

no

ść

ł

ą

czników:

SGU:

5

1,014

0,000

0,862

0,971

0,334

6

0,814

0,102

0,593

0,421

7

0,951

0,103

0,800

0,334

8

1,196

0,000

1,191

1,069

0,416

Przykład dokumentu tabelarycznego w formie skróconej:

Wyniki wymiarowania wg PN-90/B-03200
Nazwa pliku: Przykład hali stalowej.rm3

α

Obci

ąż

enia: CW Sn St Wl

Nr pr

ę

ta:

Grupa:

Przekrój:

Warunek decyduj

ą

cy:

No

ś

no

ść

:

5

Rama-2

1 - słupy ram

Ś

ciskanie ze zginaniem (58)

1,014

6

Rama-2

2 - rygle ram

Zginanie (54)

0,825

7

Rama-2

2 - rygle ram

Zginanie (54)

0,963

8

Rama-2

1 - słupy ram

Ś

ciskanie ze zginaniem (58)

1,196

x

X

y

Y

400

200