Generacja przypadków obciążeniowych od sprężenia (beton wstępnie sprężony)

W programie Robot istnieje możliwość generacji obciążeń pochodzących od sprężenia w elementach betonowych (beton wstępnie sprężony). Obliczenie strat w elementach wstępnie sprężonych może być przeprowadzone zgodnie z następującymi normami:

• Amerykańska norma ACI 318
• normą EuroCode 2 (ENV 1992-1 : 1999)
• polską normą PN-B-03264:2002
• francuską normą BAEL 91.

Po wybraniu jednej z wymienionych norm (opcja Preferencje zadania / Normy w menu Narzędzia), wybraniu elementu konstrukcji betonowej i wybraniu opcji Analiza / Analiza elementów wstępnie sprężonych z menu uruchamiany jest odpowiedni arkusz systemu Spreadsheet Calculator umożliwiający obliczanie i generację obciążenia od sprężenia. Do arkusza są przekazywane dane z wybranego elementu konstrukcji (długość elementu oraz wymiary przekroju) za pomocą interfejsu COM. Po obliczeniach w arkuszu programu Spreadsheet Calculator następuje modyfikacja konstrukcji (dodanie przypadków obciążeniowych).

Uwaga: Aby działała opcja Analiza / Analiza elementów wstępnie sprężonych, obydwa programy Robot i Spreadsheet Calculator muszą być zainstalowane na dysku..

Wymiana danych pomiędzy programami Robot i Spreadsheet Calculator następuje poprzez interfejs COM. Aplikacje (arkusze) są ściśle połączone z programem Robot. Do poprawnego działania arkuszy wymagane jest zabezpieczenie programu Robot umożliwiające korzystanie z interfejsu COM.

Obecnie dostępne są trzy arkusze dotyczące konstrukcji sprężonych (kablobetonowych). Arkusze te obejmują obliczanie i generowanie obciążeń od sprężenia z uwzględnieniem strat natychmiastowych wywołanych:

• Tarciem kabla o ścianki kanału
• Poślizgiem kabla w zakotwieniu
• Sprężystym odkształceniem betonu.

Arkusze pracują niezależnie od siebie. Każdy arkusz współpracuje bezpośrednio z modelem konstrukcji zdefiniowanym w programie Robot. Poszczególne arkusze pozwalają na obliczanie jednej ze strat natychmiastowych:

• Konstrukcje wstępnie sprężone — straty od tarcia

  Arkusz pozwala na przeprowadzenie obliczeń oddziaływania sił sprężających na element oraz strat wywołanych tarciem kabla o ścianki kanału. Rezultatem obliczeń jest wartość strat tarcia w (n) przekrojach oraz dwa przypadki obciążeniowe wygenerowane w programie Robot.

  Przypadki te zawierają obciążenia wywołane sprężeniem (bez uwzględniania strat) oraz stratami pochodzącymi od tarcia. Zsumowanie oddziaływań od tych przypadków daje końcowe obciążenie od sprężenia z uwzględnieniem strat od tarcia. Wyróżnienie przypadków od strat i sprężenia umożliwia tworzenie dowolnych przypadków obliczeniowych za pomocą generatora kombinacji dostępnego w programie Robot (uwzględnione mogą zostać różne wartości współczynników bezpieczeństwa). (Należy pamiętać o weryfikacji oraz wskazać sposób uzyskania dostępu do generatora kombinacji. Jeżeli generator kombinacji jest ukryty, wówczas informacja o nim nie jest potrzebna.)

• Konstrukcje sprężone — Straty na skutek poślizgu kabla sprężającego w zakotwieniu

  Aplikacja pozwala na przeprowadzenie obliczeń wartości strat wywołanych poślizgiem kabla sprężającego w zakotwieniu. Rezultatem obliczeń jest wartość strat na skutek poślizgu w (n) przekrojach oraz przypadek obciążeniowy wygenerowany w programie Robot.

• Konstrukcje sprężone — straty od sprężystego odkształcenia betonu

  Arkusz pozwala na przeprowadzenie obliczeń wartości strat wywołanych sprężystym odkształceniem betonu. Straty te wynikają ze sprężystego skrócenia elementu betonowego w wyniku jego obciążenia siłą zewnętrzną (sprężeniem). Rezultatem obliczeń jest wartość strat od sprężystego odkształcenia betonu w (n) przekrojach oraz przypadek obciążeniowy wygenerowany w programie Robot reprezentujący siły pochodzące od tych strat.

Szczegóły działania wymienionych arkuszy można znaleźć w opisach tych arkuszy (pomocy) znajdujących się w programie Spreadsheet Calculator.

Uwaga:

• Generacja obciążeń od sprężenia możliwa jest jedynie na elementach prętowych
• Przebieg trasy kabla może być zmienny jedynie w jednej płaszczyźnie
• Generacja obciążenia jest możliwa na jednym, wybranym pręcie (nie jest możliwe wybranie kilku prętów)
• Projektowanie oparte jest na tak zwanym kablu wynikowym.

Podstawowe zasady obliczeń

1. Zasady obliczeń Podstawy teoretyczne obliczeń

   Jeżeli w normie podane są odpowiednie wzory dotyczące obliczeń zagadnienia dotyczącego projektowania konstrukcji sprężonych, to są one wykorzystywane bezpośrednio w arkuszach programu Spreadsheet Calculator. Wzory te są opatrzone odpowiednim numerem odnoszącym się do wzoru normowego. Jeżeli norma nie podaje odpowiedniego wzoru, to wykorzystywane zostaną reguły zaczerpnięte z literatury lub wyprowadzone na podstawie założeń opisanych w normie. W takiej sytuacji zagadnienie jest dokładnie opisane w pliku pomocy arkusza programu Spreadsheet Calculator.

2. Układy z większa ilością kabli w przekroju – zasady postępowania

   W przypadku projektowania elementów sprężanych więcej niż jednym kablem, co jest najczęstszym przypadkiem, możliwe są dwie metody postępowania. Pierwsza opiera się na kablu wypadkowym, druga na kilkukrotnym wykorzystaniu arkusza.

   • Kabel wynikowy — W metodzie tej założono, że można wykonać obliczenia sprowadzając trasę kabli do trasy wynikowej. Metoda ta jest często używana do projektowania ze wstępnym naprężeniem konstrukcji. Błędy wynikające z takiego założenia w typowych przypadkach nie są duże i mogą być wykorzystywane przynajmniej we wstępnej fazie projektowania konstrukcji.

     Metoda polega na wyznaczeniu wypadkowych charakterystyk i wypadkowej trasy na podstawie danych z pojedynczych kabli lub w fazie wstępnego projektowania założenia tych charakterystyk i trasy, a następnie wytrasowania pojedynczych kabli tak, aby ich trasa wypadkowa i charakterystyki były zgodne z założonymi na początku.

   • Wielokrotne obliczenia — ponieważ arkusze umożliwiają zmianę nazwy przypadków obciążeniowych i trasy kabla, możemy kolejno wykonywać operacje obliczania i generacji sił w programie Robot. Jeżeli za przy każdej generacji zmieniane będą nazwy przypadków, to uzyskane zostaną przypadki obciążeniowe odpowiadające kolejno wszystkim kablom. Pozwoli to na użycie standardowego mechanizmu relacji w programie Robot służącego do stworzenia grupy odpowiadającej za całkowite sprężenie z uwzględnieniem odpowiednich strat. Dodatkowo taki sposób generacji obciążeń ułatwia analizę przypadków wyjątkowych - zerwania pojedynczego kabla.

     W przypadku gdy nie będą zmieniane nazwy przypadków, po kilkukrotnej generacji obciążeń możemy uzyskać jeden przypadek z dużą ilością rekordów obciążeniowych odpowiadających za poszczególne kable. Zbiorcze zestawienia strat możemy uzyskać poprzez łączenie wielu arkuszy w jeden skoroszyt będący analizą całego elementu, gdzie arkusze dotyczą pojedynczych kabli.