Pane automate între ferme
Acest articol explică cum se amplasează în StatiCAD, cu expertul pentru pane, pane din lemn, din oțel sau din oțel ușor între tălpile superioare ale fermelor selectate. Pentru construirea fermelor, consultați articolul Expertul pentru ferme de acoperiș.
1. Despre acest articol
Expertul găsește profilul tălpii superioare a fermelor selectate, calculează pozițiile panelor pe ferma de referință și construiește câte o grindă separată din lemn sau din oțel (pană) pentru fiecare travee dintre ferme.
Explicația se bazează pe exemplul din articolul Expertul pentru ferme de acoperiș: cinci ferme Howe la 2 m una de alta, construite pe o clădire de 10 × 8 m (deschidere de 8 m, pantă de 30%, streașină de 40 cm).
Ediție: Expertul pentru pane poate fi folosit în toate edițiile StatiCAD. Capturile de ecran au fost realizate cu StatiCAD Ultimate V.10.0.1.0.
2. Cum funcționează?
2.1. Recunoașterea fermelor
Expertul recunoaște ferma după geometrie, nu după nume sau grup. Grinzile aflate în același plan vertical (cu o dreaptă comună în plan) și legate între ele sunt considerate un grup. Un grup care conține cel puțin un element înclinat intră în listă ca fermă (sau grindă înclinată, căprior). De aceea funcționează atât la fermele construite cu expertul pentru ferme, cât și la cele desenate prin metoda veche (desenate în plan și rotite în jurul axei X).
Profilul tălpii superioare este înfășurătoarea superioară a elementelor din plan. Înfășurătoarea se simplifică cu o toleranță de 2 cm; abaterile de desen, precum depășirea tălpii de către contrafișă cu un-doi cm, nu deformează profilul. Elementele aflate în aceeași aliniere, dar nelegate de fermă (de ex. căpriorul de șopron care începe cu 10 cm sub fermă), sunt considerate un grup separat.
2.2. Poziții
Pozițiile panelor se calculează de-a lungul tălpii superioare a primei ferme (de referință) bifate în listă. La celelalte ferme se folosește punctul care corespunde aceleiași proporții din același segment de pantă. La fermele identice, panele sunt orizontale și perpendiculare pe ferme; la fermele diferite, capetele panelor se află pe talpa proprie a fiecărei ferme.
2.3. Modelul de analiză
În StatiCAD, panele nu sunt doar elemente care transmit încărcări: ele sunt grinzi din lemn sau din oțel care participă la modelul de analiză și sunt proiectate. Fiecare travee dintre ferme este o grindă separată. Capetele ei se află pe dreapta tălpii superioare a fermei și, în modelul cu elemente finite, se îmbină în același nod cu talpa.
3. Deschiderea expertului
Expertul se deschide cu Desenare › Pană (între ferme)..., Macro-uri › Expertul pentru pane... sau cu butonul Pană din bara de instrumente din stânga. Dacă la etajul activ nu există cel puțin două ferme paralele, se afișează un avertisment.
4. Selecția fermelor
Fermele pe care se vor pune pane pot fi selectate înainte de deschiderea expertului. Talpa superioară a fermei este greu de selectat în plan, deoarece tălpile, talpa inferioară și zăbrelirea se suprapun în plan. Folosiți în schimb fereastra 3D:
- Apăsați butonul mod selecție din bara de instrumente 3D (încadrat cu roșu în Figura 4).
- Faceți clic pe câte un element (de ex. talpa superioară) al fiecărei ferme pe care se vor pune pane; elementul selectat apare în galben. Imaginea rămâne fixă între clicuri.
- Deschideți expertul pentru pane. Fermele care conțin elemente selectate apar bifate în listă.
Figura 4 – Modul de selecție în fereastra 3D: au fost selectate tălpile superioare ale celor cinci ferme (galben)
În lista Ferme din stânga ferestrei expertului se află toate fermele și grinzile înclinate de la etaj. Pe fiecare rând sunt scrise poziția fermei (x sau y), lungimea (L, inclusiv streșinile), cota de vârf și tipul (fermă: cu două pante; grindă înclinată: cu o singură pantă). Bifele pot fi modificate manual. Butonul Preia din selecție bifează fermele care conțin elementele selectate în acel moment în plan sau în 3D. Există și butoanele Toate și Niciunul.
Fără selecție: Dacă la deschiderea expertului nu există elemente selectate, vine bifat cel mai mare grup din aceeași familie de profil (ferme ale căror intervale s se suprapun și care au același număr de segmente de pantă; familia cu lungimea totală cea mai mare). De exemplu, într-un proiect de utilizator, 12 ferme principale vin bifate, în timp ce cei 18 căpriori de șopron aflați pe aceeași direcție rămân nebifați.
5. Fila Amplasare
Figura 5 – Amplasare: distanța maximă 100 cm → 5 intervale pe pantă (92 cm), 11 linii de pane
În partea de sus a previzualizării din mijloc se desenează vederea fermei de referință: profilul tălpii superioare în roșu, celelalte elemente în gri, secțiunile panelor în portocaliu; se scriu distanțele dintre pane (de-a lungul pantei, în cm). În partea de jos se desenează planul: fermele bifate în roșu, celelalte în gri, panele în portocaliu, prelungirile în portocaliu închis. Cel mai jos se scriu numărul de ferme, de linii de pane și de grinzi-pană, lungimea totală și volumul.
5.1. Tipul de amplasare
| Opțiune | Descriere |
|---|---|
| Distanța maximă (de-a lungul pantei) | Fiecare segment de pantă se împarte în părți egale, astfel încât distanța să nu depășească valoarea dată (în exemplu 459 cm → 5 × 92 cm). |
| Număr pe pantă | Pe fiecare segment de pantă se așază numărul dat de pane, la distanțe egale (capetele incluse). |
| La nodurile tălpii superioare a fermei | Panele se așază în punctele în care elementele zăbrelirii se leagă de talpa superioară (cu toleranță de 5 cm). În talpă nu apare încovoiere locală; este amplasarea cea mai potrivită structural pentru o grindă cu zăbrele. |
Figura 6 – Amplasarea la noduri: panele se află în punctele de panou ale fermei Howe (104 cm); câte o pană la capătul streașinii și deasupra reazemului
5.2. Pane de capăt
Dacă este bifată Pana de streașină (de capăt de fermă), se pune câte o pană la capetele tălpii superioare. Dacă se dă Distanța panei de streașină față de capăt, această pană este mutată spre interior cu valoarea respectivă, de-a lungul pantei. Dacă este bifată Pana de coamă (de vârf), se pune o singură pană la vârful în care se întâlnesc cele două pante.
6. Fila Secțiune
Figura 7 – Secțiune: C24, 10 × 12 cm, articulată, pe axa tălpii
| Câmp | Descriere |
|---|---|
| Tipul materialului | Lemn, Oțel (Secțiunea 6.1) sau Oțel ușor (Secțiunea 6.2). Opțiunea Oțel există în edițiile StatiCAD Ultimate și Hybrid, opțiunea Oțel ușor numai în ediția StatiCAD Ultimate. |
| Material | La lemn, clasele de lemn din proiect și din bibliotecă, la oțel și la oțel ușor clasele de oțel (S235, S275, S355 ...); dacă nu există în proiect, se adaugă din bibliotecă. |
| Lățime b, Înălțime h | Lemn: secțiunea dreptunghiulară a panei (cm). |
| Familia de profile, Profil | Oțel: familia (IPE, IPN, HE A, HE B, UPN, UPE ...) și profilul din catalogul de profile laminate la cald. Oțel ușor: familia (CC, ZZ, SIGMA, CPLUS, SIGMAPLUS) și profilul din biblioteca de profile de oțel ușor predefinite. |
| Talpa superioară prinsă cu șuruburi de învelitoare | Numai la oțel ușor: talpa superioară a panei este considerată reținută lateral (Secțiunea 6.2). |
| Conexiune | Articulată: fiecare travee este o grindă simplu rezemată (M2 și M3 libere la capete). Continuă: pana trece continuu peste ferme. |
| Poziție | Pe axa tălpii (nod): axa panei se află pe linia nodurilor tălpii superioare și, în modelul cu elemente finite, împarte același nod cu talpa. Reazemă pe talpă: pana se așază pe fața superioară a tălpii (excentric); legătura este realizată de modulul de contact al grinzilor, de aceea în Verificare geometrie trebuie să fie activă opțiunea „leagă automat grinzile care se intersectează/se ating”. |
În verificarea săgeții, panele sunt marcate cu tipul de element pană.
6.1. Pană din oțel
Când la Tipul materialului se alege Oțel, în locul casetelor b și h apar Familia de profile și Profil. Panele sunt construite ca grinzi din oțel cu profil din catalog; secțiunea profilului este adăugată în biblioteca de secțiuni și în proiect, iar în modelul cu elemente finite aria și momentele de inerție sunt preluate din catalog. Rândul de rezumat indică greutatea totală (kg) în locul volumului.
Figura 8 – Pană din oțel: S235, IPE 140, articulată, pe axa tălpii
- Inima profilului este verticală; la încărcări verticale lucrează axa tare.
- În verificarea elementelor din oțel, lungimea nesprijinită lateral Lb (pentru flambajul lateral cu torsiune) este deschiderea panei; Cb se calculează din diagrama de momente (1,14 la pana articulată cu încărcare uniform distribuită). Limita săgeții este L/200 (pană).
- În sistemul de ferme, pana poate prelua și forță axială; verificarea elementelor din oțel ia în considerare flambajul sub compresiune axială (lungimea de flambaj este deschiderea) și interacțiunea forță axială–încovoiere (ÇYTHYE 11.3).
- Rezultatele se văd după analiză în raportul elementelor din oțel; o pană din oțel necorespunzătoare este inclusă în numărul de elemente insuficiente afișat în titlul ferestrei de editare a grupului salvat.
Profile U: Sunt verificate și panele UPN și UPE (regulile pentru secțiunile de tip canal). Profilul U a cărui talpă nu este compactă (b/tf > 0,38·√(E/Fy); la profilele U din catalog nu apare până la S355) apare ca necorespunzător, cu explicația „henüz desteklenmiyor” (încă neacceptat). La profilul U, flambajul prin torsiune–încovoiere nu se calculează separat.
6.2. Pană din oțel ușor
Când la Tipul materialului se alege Oțel ușor, panele sunt construite ca grinzi din oțel ușor, cu profile de oțel ușor formate la rece (Z, C, Σ, C+, Σ+), și trec prin verificarea elementelor din oțel ușor (HCBTİE; lățime efectivă, flambaj distorsional). Profilul implicit este ZZ Z200x60x15x2, clasa S235. Profilele U (de ghidaj) nu există în lista pentru pane.
Figura 8a – Pană din oțel ușor: S235, ZZ Z200x60x15x2, talpa superioară prinsă cu șuruburi de învelitoare
- Dacă este bifată opțiunea Talpa superioară prinsă cu șuruburi de învelitoare (reținută lateral) (implicit), talpa superioară este considerată reținută continuu: la moment pozitiv (încărcare verticală, talpa superioară comprimată) nu apare flambajul lateral cu torsiune. La sucțiunea din vânt și la momentul de reazem al panei continue, lungimea de flambaj a tălpii inferioare comprimate este deschiderea. Dacă învelitoarea nu este prinsă cu șuruburi, debifați caseta; atunci și talpa superioară este considerată nereținută pe deschidere.
- Reținerea la rotire dată de învelitoare (kφ) nu este luată în considerare (în favoarea siguranței); limita săgeții este L/200 (pană).
- Rezultatele se văd după analiză în raportul elementelor din oțel ușor; o pană insuficientă este inclusă în numărul de elemente insuficiente afișat în titlul ferestrei de editare a grupului.
7. Fila Prelungire
Figura 9 – Prelungire: 30 cm în afara primei și ultimei ferme (streașina laterală a acoperișului în două ape); 66 de grinzi-pană
Prelungirea de la prima/ultima fermă prelungește panele în afara primei și ultimei ferme sub formă de consolă (streașina laterală a acoperișului în două ape). Părțile în consolă se leagă rigid de fermă; chiar dacă se alege articulat, nu se formează mecanism, deoarece capătul consolei este liber.
Panele fiecărei operații sunt adunate într-un grup de selecție separat (prefixul grupului de selecție + număr de ordine: ASIK-01, ASIK-02 ...). Prin selectarea grupului, toate panele operației respective se selectează, se șterg sau se copiază împreună.
8. Construirea și rezultatul
Cu Construiește panele, panele sunt adăugate la etajul activ și se afișează un mesaj-rezumat. Operația poate fi anulată într-un singur pas cu Anulare. Expertul reține ultimele setări utilizate pe durata sesiunii.
Figura 10 – Rezultat: 11 linii de pane, 66 de grinzi-pană între cele 5 ferme (ASIK-01), în total 94,60 m, volum 1,135 m³
Figura 11 – Panele construite în plan (grinzi albastre perpendiculare pe ferme) și în vedere 3D
9. Analiza
În analiză, panele sunt rezolvate și proiectate ca grinzi obișnuite din lemn. Capetele lor sunt într-un nod comun cu talpa superioară a fermei; capătul unei pane care ajunge într-un punct interior al tălpii împarte talpa în acel punct. În analiza modelului-exemplu nu există elemente în aer.
Figura 12 – Analiza modelului cu pane (avertismentele din listă se referă la greutatea volumică a materialului peretelui din exemplu)
Încărcări: Expertul nu poate atribui încărcări panelor. Încărcările din învelitoarea acoperișului și din zăpadă se dau cu instrumentele programului pentru încărcări de acoperiș/planșeu sau cu încărcări suplimentare ale grinzilor. Greutatea proprie a panelor se calculează din material.
10. Limite și sugestii
- Pana se construiește cu secțiune dreptunghiulară din lemn, cu profil din oțel laminat la cald sau cu profil din oțel ușor format la rece. Axele secțiunii sunt verticale; pana nu este rotită după panta acoperișului (încovoierea oblică nu este luată în considerare).
- Se folosesc împreună numai ferme paralele între ele (pe aceeași direcție); la acoperișul în patru ape, fiecare direcție se tratează separat.
- Fermele se caută la etajul activ; panele devin elemente ale aceluiași etaj.
- Setările panelor se salvează în fișierul proiectului. Dacă expertul este deschis cu un element de pană selectat, vin setările și fermele acelui grup; Actualizează panele reconstruiește grupul sub același nume (operația poate fi revocată cu Anulare).
- Dacă legăturile zăbrelirii pe talpa superioară a fermei se abat cu mai mult de 5 cm de dreapta tălpii, amplasarea „la noduri” sare peste acele puncte.
- La fermele duble foarte apropiate (de ex. două ferme la 10 cm una de alta, care cuprind stâlpul pe cele două laturi), și travea scurtă dintre ele se construiește ca o piesă de pană separată.
Modelul și secțiunile din exemplu au caracter ilustrativ; corectitudinea distanței dintre pane, a secțiunii și a conexiunilor revine inginerului responsabil al proiectului.