Încărcările Podurilor Rulante, Masele Seismice Suplimentare și R–D Diferite
Acest articol tratează trei subiecte specifice structurilor industriale prefabricate: masele suplimentare care participă la sistemul structural numai ca masă seismică, încărcările podurilor rulante și coeficienții R și D diferiți pentru partea superioară și cea inferioară la clădirile cu nivel intermediar. Pentru pașii de modelare, consultați articolul Modelarea Structurilor Prefabricate.
1. Masele panourilor de fațadă și ale podului rulant (masă seismică suplimentară)
Pentru masele care trebuie să participe la sistemul structural nu ca greutate, ci numai ca masă seismică, cum sunt panourile de fațadă suspendate de stâlpi sau podul rulant:
- Selectați în plan stâlpii pe care acționează masa și deschideți fereastra Macro-uri → Adaugă nod predefinit.... Cu opțiunea Pe axa montanților/stâlpilor selectați, nodul se plasează la capătul superior al stâlpului (cota jgheabului) sau la cota absolută Z dată (de exemplu, consola podului rulant); în caseta Masă seismică suplimentară scrieți masa în tone (= kN·s²/m). Pentru un punct din afara stâlpului, folosiți opțiunea Prin coordonate (X, Y, Z). Nodurile apar în plan cu un simbol de pătrat gol.
- Pentru a modifica ulterior valoarea, faceți clic dreapta pe simbolul nodului și deschideți fereastra Proprietăți joint predefinit; în caseta Masă Seismică Suplimentară din fila General, scrieți masa în tone. În fila Forțe a aceleiași ferestre se introduc încărcările nodului (kN, kN·m; axe globale, Z în sus), iar în fila General gradele de libertate ale reazemului.
În analiză, nodul este legat de nodul de element finit cu coordonate coincidente. Dacă nodul se află în intervalul de nivel al unui stâlp și în interiorul secțiunii lui, stâlpul este divizat la acea cotă. Masa unui punct care nu poate fi legat de niciun nod intră numai în totalul nivelului și este raportată în lista de avertismente a analizei.
Masa suplimentară participă la masa seismică a nivelului în care se află joint-ul, la matricea de masă a analizei modale, la forța seismică echivalentă, la indicatorul de ordinul doi și la rapoartele părții superioare/inferioare. Deoarece nu este greutate, nu se adaugă la încărcările verticale și la încărcările de fundație. Atribuirea nivelului se face după cota joint-ului.
Dacă se selectează mai multe joint-uri și caseta este lăsată goală, valorile existente sunt păstrate. Utilizare tipică: jumătate din greutatea panoului (cota preluată de conexiunea superioară) în capetele stâlpilor de la cota jgheabului. Nu introduceți separat aici masa podului rulant: opțiunea Scrie masa podului din fereastra podului rulant scrie masa totală a podului (greutatea podului / g), împărțită în mod egal, în nodurile de consolă ale stâlpilor de masă (Secțiunea 2); dacă cele două căi se folosesc împreună, masa este numărată de două ori.
2. Încărcările podurilor rulante
Fereastra Macro-uri → Încărcări din poduri rulante... calculează, pornind de la reacțiunile roților, forțele de proiectare ale grinzii de rulare și forțele verticale și orizontale transmise stâlpilor; scrie încărcările podului rulant în model ca încărcări predefinite separate. Programul rezolvă aceste încărcări separat în analiză și creează el însuși combinațiile de pod rulant. Fereastra nu este permanentă: cât timp este deschisă, puteți selecta stâlpi în plan.
În ce ediție, cu ce organizare a încărcărilor? Încărcările podului rulant funcționează în ediția StatiCAD Ultimate și cu încărcările și combinațiile predefinite (combinațiile TBDY): în Setări Generale Proiect → Combinații de Încărcări trebuie să fie selectată opțiunea Folosește combinațiile de încărcări pentru beton armat și zidărie. Cât timp este selectată opțiunea Folosește combinațiile de încărcări pentru structuri din lemn (organizare a încărcărilor definită de utilizator), încărcările podului rulant nu pot fi aplicate.
| Intrare | Descriere | Valoare implicită (carte) |
|---|---|---|
| Capacitate de ridicare (kN) | Capacitatea podului rulant | 200 |
| R1max, R1min, R2max, R2min (kN) | Reacțiunile roților din tabelul producătorului: partea încărcată (R1) și partea opusă (R2); valorile maxime și minime pentru două poziții ale căruciorului | 153 / 49 / 134 / 30 |
| Distanța dintre roți a (m) | Distanța dintre cele două roți de pe o grindă de rulare | 3,84 |
| Multiplicator dinamic ψ | Amplifică forțele verticale și orizontale ale podului rulant | 1,40 |
| Deschiderea grinzii de rulare L (m) | Distanța dintre axe | 7,5 |
| Grindă + șină q (kN/m) | Greutatea proprie a grinzii de rulare și a șinei | 5,1 |
| Cota superioară a consolei Z (cm, absolută) | Cota consolei podului rulant; încărcările se scriu la această cotă în nodul de pe axa stâlpului (stâlpul este divizat la acea cotă). Z trebuie să fie între cota inferioară și cea superioară a stâlpilor căii de rulare | 800 |
| Excentricitatea consolei e (cm) | Distanța de la axa șinei la axa stâlpului. Consola se consideră orientată spre șina opusă, iar semnul este automat (dacă șinele sunt pe direcția X, MX = −V·ey; dacă sunt pe direcția Y, MY = +V·ex) | 0 |
| Direcția șinei | Direcția șinelor în plan (X sau Y). Forța orizontală pe direcția podului (Rkol/10) se ia perpendicular pe șină, iar forța de frânare (Rkol/7) pe direcția șinei | X |
| Forța orizontală pe șina opusă cu încărcarea minimă pe roată (carte) | Dacă este bifat, forța orizontală se calculează pe șina încărcată din Rkol,max, iar pe șina opusă din Rkol,min, în același sens; dacă nu este bifat, pe ambele șine se ia valoarea maximă (în favoarea siguranței) | bifat |
| KG: greutatea proprie a podului în combinațiile seismice | Greutatea proprie a podului (ΣR − capacitate) intră, ca încărcare separată, numai în combinațiile seismice | bifat |
| γK (coeficientul combinațiilor de pod rulant) | Coeficientul pentru KV și KH în combinațiile de pod rulant (TS 500, încărcarea variabilă a podului rulant) | 1,6 |
| Scrie masa podului | Masa podului (greutatea podului / g) este scrisă ca masă seismică suplimentară, împărțită în mod egal între stâlpii de masă (Secțiunea 1) | bifat |
- Calculează: Se listează greutatea proprie și masa podului, forțele concentrate din greutatea proprie a consolei, momentele și forțele tăietoare ale grinzii de rulare (Md, Vd, Md orizontal), reacțiunile pe stâlpi (șina încărcată / șina opusă) și forțele orizontale pe stâlp. Grinda de rulare se proiectează separat cu aceste valori. Cu datele din carte: ΣR = 366 kN, greutatea podului 166 kN (16,92 t), reacțiunea pe stâlp 305,7 kN pe șina încărcată și 89,1 kN pe șina opusă; forța orizontală pe stâlp (șina încărcată / opusă) pe direcția podului 30,6 / 8,9 kN, pe direcția șinei 43,7 / 12,7 kN.
- În plan, selectați stâlpii care reazemă pe o șină și apăsați Ray A ← stâlpii selectați, apoi selectați stâlpii șinei opuse și apăsați Ray B ← stâlpii selectați. Stâlpii pe care se vor distribui greutatea proprie a podului (KG) și masa lui se atribuie cu Masă ← stâlpii selectați; dacă nu există atribuire, KG și masa se împart în mod egal între stâlpii tuturor șinelor. Butoanele preiau stâlpii selectați la toate nivelurile: la alte niveluri nu trebuie să rămână stâlpi selectați.
- Aplică încărcările podului rulant: Pe axa fiecărui stâlp de șină și de masă, la cota consolei, se deschide un nod predefinit (sau se folosește nodul existent) și se scriu încărcările. La reaplicare, încărcările și masele anterioare ale podului rulant sunt mai întâi șterse (nu se produce dublă însumare). Apoi rulați din nou analiza.
- Elimină podul rulant: Încărcările podului rulant și nodurile deschise de aplicarea podului rulant (fără alte date) sunt șterse; masa nodurilor în care s-a scris masa podului revine la valoarea de dinainte de pod rulant. Datele de intrare ale ferestrei și atribuirile de stâlpi sunt păstrate.
Datele de intrare și opțiunile din fereastră sunt preluate în proiect numai la apăsarea butonului Aplică încărcările podului rulant: după modificarea unei date de intrare, reaplicați podul rulant; dacă apăsați doar Calculează și închideți fereastra, modificarea nu se păstrează. Atribuirile Ray A, Ray B și Masă se salvează în momentul apăsării butonului. Definiția podului rulant și încărcările podului rulant se salvează odată cu proiectul. Aplică încărcările podului rulant și Elimină podul rulant pot fi anulate printr-un singur pas Anulează (Undo).
2.1 Încărcările podului rulant
Când se aplică podul rulant, numărul de încărcări ale proiectului crește de la 13 la 20; încărcările podului rulant se adaugă cu numerele 13–19 și se văd în tabelul Proprietăți joint predefinit → Forțe al nodului. La proiectele fără pod rulant definit, numărul de încărcări, combinațiile și rezultatele nu se schimbă.
| Încărcare | Conținut |
|---|---|
| KV1 / KV2 | Reacțiuni verticale pe stâlpi și moment pe consolă: la KV1, Rkol,max la stâlpii șinei A și Rkol,min la stâlpii șinei B; la KV2, invers. Rkol,max = ψ·(R1max + R2max·(L − a)/L), Rkol,min = ψ·(R1min + R2min·(L − a)/L) (grinda de rulare simplu rezemată, cu linia de influență) |
| KHX1 / KHX2 | Forțe orizontale pe direcția globală X; KHX1 este asociată poziției KV1 (șina A încărcată), KHX2 poziției KV2 |
| KHY1 / KHY2 | Forțe orizontale pe direcția globală Y, cu aceeași asociere |
| KG | Greutatea proprie a podului W = ΣR − capacitate (statică, fără ψ; numai pentru combinațiile seismice); se împarte în mod egal între stâlpii de masă |
Într-o încărcare, toți stâlpii fiecărei șine sunt încărcați simultan (o singură poziție a podului rulant). Încărcările podului rulant se rezolvă cu aceeași rigiditate și cu aceeași regulă de diafragmă ca G și Q.
2.2 Combinațiile de pod rulant
Cât timp există încărcări de pod rulant, programul adaugă la sfârșitul listei de combinații cel mult zece combinații de pod rulant: 1,4G + 1,6Q + γK·KVi, 1,4G + 1,6Q + γK·KVi ± γK·KHXi și 1,4G + 1,6Q + γK·KVi ± γK·KHYi (i = 1, 2). Combinația de pod rulant preia întocmai coeficienții combinației 1,4G + 1,6Q; KHX și KHY nu intră în aceeași combinație; zăpada (S) nu este inclusă.
- Combinațiile de pod rulant nu sunt considerate combinații seismice: nu intră în forța axială cu seism la stâlpi și pereți structurali (limita 0,40·fck·Ac la stâlp); intră în forțele de proiectare TS 500 și în înfășurătoarea forței tăietoare.
- În combinațiile seismice (TBDY Ec. 4.11 și 4.12) nu intră încărcările podului rulant; se adaugă numai KG, cu coeficientul G al combinației respective (1,0 / 0,9).
- La proiectarea stâlpilor, grinzilor, pereților structurali, fundațiilor și radierului, la verificarea tensiunii în teren și în înfășurătoarea combinațiilor pentru solicitările conexiunilor prefabricate se folosesc și combinațiile de pod rulant.
- La masa seismică participă numai greutatea proprie a podului, nu și sarcina ridicată (TBDY 4.5.9.2).
Podul rulant se modelează cu o singură poziție; nu există parcurgerea pozițiilor podului rulant și nici poduri rulante multiple. Încărcările podului rulant nu intră în verificarea săgeții grinzilor și în eforturile interne din elementele shell ale planșeelor. La combinațiile pentru clădiri cu risc seismic (RBTE) nu se generează combinații de pod rulant; la combinațiile de încărcări pentru structuri din lemn sau într-o ediție alta decât Ultimate, încărcările podului rulant nu intră în analiză (ambele situații sunt raportate în lista de avertismente a analizei; masa podului continuă să participe la masa seismică). Consola podului rulant este proiectată dacă este definită ca consolă scurtă în fila Consolă a ferestrei de proprietăți a stâlpului: efortul ei este preluat automat din nodul podului rulant, însă forța seismică a masei podului nu intră în efortul orizontal (vezi Proiectarea Consolelor Scurte). Rezumatul calculului podului rulant nu este transferat în raport.
3. R și D diferiți în partea superioară și inferioară (TBDY 4.3.6)
La clădirile în care partea inferioară (de ex. partea cu nivel intermediar) are un sistem structural diferit de cel al părții superioare, se folosește fereastra Macro-uri → R-D diferiți în partea superioară/inferioară (TBDY 4.3.6).... Analiza se efectuează pentru întreaga clădire cu coeficienții părții superioare (R, D din Setări Generale Proiect); eforturile interioare ale elementelor părții inferioare sunt corectate cu coeficientul ν din normativ.
| Intrare | Descriere | Implicit |
|---|---|---|
| Aplică coeficienți R și D diferiți în partea superioară/inferioară | Activează opțiunea | dezactivat |
| Ultimul nivel al părții inferioare (nr. nivel) | Acest nivel și cele de sub el sunt considerate „partea inferioară” | 1 |
| R partea inferioară (X), R (Y) | Coeficientul de comportare al sistemului structural al părții inferioare (TBDY Tabelul 4.1) | 8 |
| D partea inferioară (X), D (Y) | Coeficientul de suprarezistență al părții inferioare (TBDY Tabelul 4.1) | 3 |
| νsup (X), νsup (Y) | Raportul dintre forța tăietoare de bază a părții superioare și forța tăietoare de bază totală; dacă se introduce 0, se calculează automat din greutățile și înălțimile nivelurilor | 0 |
Butonul Calculează / Afișează arată valorile νsup, νinf, ν, (R̄a)inf și D̄inf.
În analiză: eforturile interioare ductile ale elementelor părții inferioare, provenite din încărcările seismice, sunt amplificate cu ν; comportamentul neductil (calculele de capacitate la forță tăietoare) se efectuează cu D̄inf; deplasarea relativă de nivel a părții inferioare se calculează cu (R̄a)inf. Setarea se salvează împreună cu proiectul.
Exemplu (clădirea din carte): Partea superioară R = 3, D = 2; partea inferioară R = 5, D = 2,5; ultimul nivel inferior 1; νsup = 0,408 (X) / 0,406 (Y) → ν = 0,763 / 0,762, (R̄a)inf = 3,93, D̄inf = 1,81. Dacă este necesară o comparație exactă, valoarea νsup poate fi introdusă și manual.
4. Situații frecvente
| Simptom | Soluție |
|---|---|
| Butonul „Aplică încărcările podului rulant” este inactiv. | În Setări Generale Proiect → Combinații de Încărcări este selectată opțiunea Folosește combinațiile de încărcări pentru structuri din lemn. Selectați Folosește combinațiile de încărcări pentru beton armat și zidărie, închideți fereastra podului rulant și deschideți-o din nou (Secțiunea 2). |
| În avertismentele analizei apare mesajul „Projede gezer vinç (kren) yüklemeleri tanımlı ancak analize katılmadı” (în proiect sunt definite încărcări de pod rulant, dar nu au participat la analiză). | Sunt selectate combinațiile de încărcări pentru structuri din lemn sau ediția nu este Ultimate. Selectați Folosește combinațiile de încărcări pentru beton armat și zidărie și repetați analiza; dacă podul rulant nu este necesar, rulați Elimină podul rulant în fereastra podului rulant. |
| Combinațiile de pod rulant lipsesc din listă. | Podul rulant nu a fost aplicat sau a fost eliminat; înainte de analiză trebuie rulat Aplică încărcările podului rulant. Când se folosesc combinațiile pentru clădiri cu risc seismic (RBTE) (la determinarea clădirilor cu risc sau când în Setări Generale Proiect, pentru Combinarea Efectelor Seismice, este selectat „Aplică separat direcțiile seismice numai pe direcțiile X și Y”), combinațiile de pod rulant nu se generează. |
| Avertismentul „Ray A ve ray B aynı hatta görünüyor” (Ray A și Ray B apar pe aceeași linie); momentul consolei nu a fost scris. | Direcția șinei nu coincide cu direcția șinelor în plan sau au fost atribuiți șinei A și șinei B stâlpi aflați pe aceeași linie. Corectați direcția șinei sau atribuirile de stâlpi și reaplicați podul rulant. |
| Mesajul „Köprü özağırlığı (ΣR − kapasite) sıfır: KG ve kütle yazılmadı.” (greutatea proprie a podului (ΣR − capacitate) este zero: KG și masa nu au fost scrise). | Capacitatea de ridicare trebuie să fie mai mică decât suma reacțiunilor roților (ΣR); verificați dacă valorile R1/R2 din tabelul producătorului includ greutatea podului. |
| Masa seismică totală este mai mare decât cea așteptată. | Masa podului a fost scrisă atât manual (Masă Seismică Suplimentară), cât și cu fereastra podului rulant. Debifați Scrie masa podului și reaplicați podul rulant, sau eliminați masa introdusă manual. |
| Masa suplimentară nu apare în încărcările de fundație. | Este comportamentul așteptat: masa seismică suplimentară nu este greutate, participă numai la calculul seismic. |