CURS UTILIZARE

ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS PROFESSIONAL 2009

STRUCTURA DE BETON ARMAT

ing. DANIEL MOCANUing. LIVIU BAJENARU

În exemplul următor vom prezenta o structură de beton armat realizată în mare parte din cadre de beton armat, cât şi din pereţi de beton armat.

PROPRIETATI STRUCTURA

Configuraţia structurii de b.a. este următoarea:− regimul de înălţime este de P+4;− trei deschideri de 6m;− 4 travei de câte 4,5m plus pereti b.a. pe 7,5m;− înalţimea parterului este de 5m, iar înălţimea de etaj este de 3,5m.

Cladirea va fi amplasată în zona Bucureşti.Încărcările aplicate pe structură sunt următoarele:− Greutatea proprie a elementelor (tip permanent) – este calculată în mod automat de către program în

momentul definirii primului caz de încărcare permanentă.− Greutate finisaje (tip permanent) − Încărcare utilă (tip live)− Încărcare din zăpadă(tip variabil Zăpadă)− Încărcare din seism: caracterisicile spectrului seismic se vor introduce conform normativului P100-2006.

Pentru Bucureşti, pentru acest tip de structură avem următoarele valori:1. ag/g=0,242. q=4 (factorul de comportament – funcţie de tipul structurii)3. factor de importanţă = 14. β0=2,755. Tb=0,166. Tc=1,6s7. Td=2

Pentru calculul şi dimensionarea structurii se vor crea combinaţii de incărcări în două moduri:1. Combinaţii manuale: conform normativului CR0-2005 se vor crea combinaţii de către utilizator.2. Combinaţii automate: create de către program conform normativului EN1990:2002.

SETARI GENERALE

La pornirea programului se deschide fereastra de mai jos, în care utilizatorul trebuie sa aleagă tipul de structură ce urmează a fi calculat.

În cazul de faţă de va alege a doua pictogramă de pe rândul 2, tip de calcul ce se pretează pentru orice tip de structură: cadre, pereţi structurali, structuri mixte.

Înainte de începerea modelării structurii se vor alege opţiunile din Preferinţe si din Preferinţe de lucru. Acest lucru se poate face prin accesarea comenzilor Preferinţe si Preferinţe lucru din meniul Unelte (Tools).

Pentru selectarea limbii de lucru, a setărilor regionale şi a limbii de generare a documentaţiei se accesează fereastra de Preferinţe:

În afară de opţiunile de limbă, în partea stângă a ferestrei se regăsesc mai multe opţiuni ce permit personalizarea ecranului de lucru în program. Pentru mai multe detalii legate de aceste opţiuni se poate consulta modulul de ajutor din program.

Vom detalia în continuare opţiunile disponibile în fereastra de Preferinţe de lucru:În fereastra de mai jos se pot selecta unităţile de măsură pentru dimensiuni.

În aceasta fereastră se pot selecta unităţile de măsură pentru forţe:

În fereastra următoare se pot selecta unităţile de măsură pentru alte mărimi folosite în Robot.

Pentru toate unităţile de măsură, se poate selecta în dreptul fiecăreia precizia de afişare a acestora.De asemenea există posibilitatea de editare a unitătilor de măsură sau chiar de a adăuga alte unităţi de

măsură, precizându-se şi raportul de transformare între acestea. Acest lucru se poate realiza în fereastra următoare:

Pentru alegerea materialelor ce vor fi folosite în proiectul curent se va accesa din partea stângă, din strctura arborescentă opţiunea de materiale. Fereastra preferinţe de lucru va afişa următoarele opţiuni:

Pentru selectarea materialelor aferente unei anumite ţări se selectează în câmpul Materiale, baza de date aferentă ţării unde este proiectată structura. În partea dreapta se pot selecta calitatea implicită a materialelor ce vor fi folosite pentru definirea tipurilor de elemente oţel, beton, aluminiu sau lemn. Pe parcursul proiectului aceste materiale pot fi modificate fară a fi nevoie să se acceseze această fereastră.

Prin apăsarea butonului Modificare se pot vizualiza, modifica şi adăuga materiale la baza de date cu materiale selectată. Acest lucru se va face în fereastra următoare:

După cum se poate observa, în partea superioară a ferestrei sunt disponibile mai multe panele selectabile. În fiecare dintre acestea se pot vizualiza, după cum indică şi titlurile acestora, caracteristicile tipurilor uzuale de materiale: oţel, beton, aluminiu şi lemn. În ultimul panel se pot introduce de către utilizator şi alte tipuri de materiale cum ar fi

cărămidă, BCA, etc. În fereastra următoare se pot selecta bazele de date pentru secţiuni ce se vor folosi pentru definirea

elementelor de tip bară.

Prin apăsarea butonului se pot adăuga şi alte baze de date de secţiuni. Robot Structural Analisys Professional se are predefinite o gamă largă de baze de date de profile folosite în toată lumea.

Tot în această structură arborescentă, subordonate opţiunii baze de date se pot alege bazele de date pentru încărcări mobile, încărcări standard, soluri, şuruburi, şuruburi de ancorare, bare de armătură şi plase sudate.

În fereastra următoare se pot selecta codurile de dimensionare ce vor fi folosite pentru calculul elementelor definite în structură. După cum se poate observa, în Robot sunt disponibile codurile româneşti pentru dimensionarea elementelor din oţel (STAS 10108/0-78) şi beton armat (STAS 10107/0-90). Îmbinările metalice se pot calcul cu ajutorul codului EN 1993-1-8:2005 (Eurocode 3).

Pentru selectarea normativelor de încărcări ce se vor folosi în proiect se va selecta din structura arborescentă opţiunea Încărcări, subordonată celei de Coduri dimensionare. În fereastra Preferinţe lucru vor apare următoarele opţiuni:

Prima opţinune din fereastră se referă la codul conform căruia se vor realiza combinaţiile automate de încărcări. Aferent acestui cod se atribuie încărcărilor şi coeficientul de siguranţă ce va fi luat în calcul.

A doua opţiune permite selectarea normativului pentru calculul automat al încărcărilor din zăpadă si vânt. Calculul automat al acestor încărcări se poate realiza numai pornind în fereastra de start a programului de al o structura de tip cadru 2D. Daca se selectează orice alt tip de structură, această opţiune nu mai este disponibilă.Modulul de generare automată a încărcărilor din zăpadă şi vânt se pretează pentru structuri de tip hală. Pentru alte tipuri de structuri sau pentru structuri care nu au o geometrie regulată se recomandă calculul şi modelarea manuală a încărcărilor din zăpadă şi vânt. După cum se poate observa în Robot au fost implementate ultimele normative româneşti pentru zăpadă (CR1-1-3:2005) şi vânt (NP082-04).

Ultima opţiune din această fereastră permite selectarea normativului pentru calculul seismului. În Robot este disponibil atât normativul P100-2006 cât şi normativul vechi de seism P100-92 (poate fi util pentru verificarea unor structuri calculate înainte de apariţia normativului în vigoare).

În fereastra următoare se pot selecta opţiunile pentru analiza structurii:

În această fereastră se poate selecta medoda de rezolvare a sistemului de ecuaţii. În mod implicit este selectată opţiunea Auto. În acest fel programul selectează metoda de rezolvare adecvată şi cea mai rapidă pentru calculul structurii, în funcţie de tipul acesteia.

Observaţie: În unele cazuri, de exemplu când la calcul se obţine mesaj de instabilitate dar fără a se preciza nodul în care această intabilitate apare, se recomandă selectarea metodei Skyline. În acest mod se identifică unde apare instabilitatea şi se pot lua măsuri pentru eliminarea acesteia. După rezolvarea problemei de instabilitate se recomandă selectarea optiunii Auto pentru a se putea calcula cât mai rapid structura.

În structura arborescentă din partea stângă, subordonate opţiunii Analiza structurii se regăsesc ferestrele în care se aleg parametri impliciţi pentru Analiza modală, Analiza neliniară şi Analiza seismică. Aceste opţiuni vor fi prezentate într-un curs avansat. Pentru mai multe informaţii se poate accesa opţiunea de Ajutor din Robot.

Ultima fereastră de opţiuni din Preferinţe de lucru se numeşte Parametri de lucru, şi prezintă următoarele setări:

În această fereastră se pot selecta opţiunile implicite pentru generarea discretizării. Se recomandă selectarea tipului de discretizare Normal, şi bifarea opţiunii de Ajustare discretizare automată. După ce se ajustează toate aceste preferinţe, se poate selecta opţiunea Înregistrare parametri curenţi ca impliciţi. În acest fel preferinţele selectate se vor păstra şi pentru următoarele proiecte ce se vor realiza în program. Nu mai este nevoie să se ajusteze de fiecare dată aceste opţiuni la pornirea unui nou proiect. După această scurtă prezentare a preferinţelor de lucru din Robot, putem trece la generarea modelului de calcul.

• GEOMETRIE STRUCTURA

Definirea axelor

Primul pas este generarea geometriei structurii. Pentru aceasta este necesară definirea unui sistem de axe de coordonate ce ne va permite modelarea elementelor structurale prin definirea lor grafică la intersecţia de axe. Această fereastră conţine 3 panele, cate unul pentru fiecare direcţie a sistemului de coordonate X,Y şi Z.

Pentru axele pe direcţia X se vor introduce datele din fereastra de mai jos. Similar se vor introduce şi axele pe celelalte direcţii. După introducerea datelor pentru generarea axelor pe cele trei direcţii se apasă pe butonul Aplicare. În acest moment în fereastra principală sunt afişate axele structurale.

În partea stângă a ferestrei principale se poate activa prin click cu mouse-ul bara de butoane ce permite defilarea prin axele structurii:

Definirea secţiunilor

În acest moment se poate începe definirea elementelor de tip bară ce compun structura de rezistenţă. Elementele de tip bară se definiesc prin accesarea din meniul Geometrie a comenzii Bare.. sau prin apăsarea pe butonul

Folosind fereastra Bare se definesc pe rând elementele cadrului, selectând tipul de bară şi sectiunea pentru fiecare element în parte.

Stâlpi au fost rotiţi cu ajutorul comenzii Unghi gama din meniul Geometrie/Proprietăţi. Aceeaşi comandă se mai poate accesa si din bara de butoane Geometrie structură, prin selectarea pictogramei .

Aplicarea barelor tip stâlp. Elementele se definesc grafic în fereastra principală cu ajutorul intersectiilor de axe.

Aplicarea barelor tip grindă

Translatia cadrului. Folosind comanda Translaţie din meniul Editare/Editare sau prin apăsare pe butonul se copiază cadrul in axele structurii.

Cadrele unui nivel. După definirea cadrelor transversale, se realizeaza cele longitudinale in acelasi fel.

Definirea grosimii placilor si pereţilor

Definirea peretelui

Definirea plăcilor

Completarea unui etaj curent

Aplicarea decalărilor la grinzi

Completarea etajelor superioare ale structurii. Prin comanda Translatie se copiază pe verticala etajul curent, pornind de la cadrul de fronton.

Aplicare reazeme

• ÎNCARCARI SI COMBINATII

Definire tip încărcări

Selecţie elemente

Editare în fereastră nouă

Definire încărcare

Definire tip analiză

Parametrii analiză modală

Parametrii seism

Parametrii seism directie

Definire analiză modală si seismică

Conversie încărcări în mase

Definire combinaţii

Tabel încărcări

Tabel combinaţii

Combinaţii automate

GENERARE MODEL SI CALCUL

Opţiuni discretizare

Opţiuni discretizare – metode

Opţiuni discretizare – avansat

Model discretizat

Verificare structură

Generare model

Generare calcule

Fereastra analiză statică

Fereastră analiză modală

Fereastră analiză seismică

REZULTATE TABULARE SI GRAFICE

Rezultate analiză dinamică

Deplasări

Rezultate reduse panele

Rezultate reduse panele – rezultate

Rezultate reduse panele – decupaje

Selectie elemente

Izolare elemente

Afişare My

Afişare My cu etichete

Afişare My cu etichete pentru un nivel

Afişare Fz cu etichete pentru un nivel

Afişare Fx cu etichete pentru stâlpii unui nivel

Deformată modală - mod 1

Deformată modală - mod 2

Deformată modală - mod 3

DIMENSIONARE ELEMENTE

Dimensionare grindă beton armat

Calculul elementelor tip grindă de beton armat se realizează prin selectarea elementelor componente ale unei grinzi continue şi apelarea comenzii Analiză > Dimensionare elemente structură BA > Dimensionare grinzi BA.

La iniţierea acestui modul, întâmpinarea este facută de fereastra Parametri pentru elemente BA. Aici utilizatorul are posibilitatea de a alege între Cazuri simple şi Combinaţii manuale. Alegând prima variantă, programul va efectua

automat combinaţile bazându-se pe cazurile simple introduse de utilizator. A doua variantă este destinată exclusiv combinaţilor manuale realizate în prealabil.

Controlul modului de dimensionare al grinzilor de beton armat se realizează prin bara de unelte Parametri grindă. Aici putem defini o sectiune Tip secţiune transversală grindă, Definire dimensiuni, Deschidere. Programul ne oferă şi posibilitatea de a redefinii forţele implicate prin butonul de Definire încărcare.

Cele mai folosite opţiuni în cazul preluării grinzii dintr-un model analizat vor fi: Parametrii nivel, Opţiuni calcul şi Dispunere armare. Pentru vizualizarea şi modificarea rezultatelor conform dorinţelor utilizatorului sunt disponibile opţiunile de: Armare, Notă de calcul, Desene, Parametrii desenare, Actualizare structură, etc.

În fereastra Opţiuni de calcul se oferă posibilitatea de a seta tipul betonului, al armăturii longitudinale şi transversale, ductilitatea necesară elementului, etc.

În fereastra Dispunere armare, utilizatorul utilizează opţiunile de diametre preferate şi minime de armatură, numarul de rânduri pe care acestea sa fie amplasate, forma armăturii transversale, etc.

După ce toate toate setările au fost realizate se poate trece la calculul elementului prin fereastra de Analiză > Calcul set opţiuni,. Fereastra care se va deschide în urma calculului este în funcţie de bifarea uneia din optiunile de Fereastră curentă, Rezultate, Armare, Desenare.

În fereastra de Grinzi – Rezultate sunt prezentate înfăşurătorile grinzii ale momentelor şi forţelor tăietoare capabile, de dimensionare, teoretic, etc. Prezentarea acestor rezultate se poate face printr-un mod foarte detaliat, în functie de o serie variantă de parametri: grupări, armături, săgeţi, cazuri simple, etc.

În fereastra de Grinzi – Armare sunt dispuse armăturile, atât cele longitudinale, cât si cele transversale cu posibilitatea de modificare tabelară a acestora pe fiecare porţiune în parte.

După stabilirea finala a armăturii din grinda (continuă sau simplă), se poate trece la realizarea desenelor prin acţionarea acestei opţiuni. Ele pot fi exportate în modului RSA de realizare a acestora sau direct în Autocad Structural Detailing pentru unele modificari de formă. Notele de calcul sunt si ele la dispoziţia proiectantului, accesarea lor fiind facilă, iar prezentarea foarte bine structurată.

Editare armături grindă

Desene finale grindă

Dimensionare stâlpi beton armat

Calculul elementelor tip stâlp de beton armat se realizează prin selectarea elementelor componente ale unei grinzi continue şi apelarea comenzii Analiză > Dimensionare elemente structură BA > Dimensionare stâlpi BA.

Şi la iniţierea acestui modul, întâmpinarea este facută de fereastra Parametri pentru elemente BA. Aici utilizatorul are aceleasi opţiuni ca şi în cayul grinzilor: Cazuri simple sau Combinaţii manuale.

Controlul modului de dimensionare al stâlpilor de beton armat se realizează prin bara de unelte Parametri stâlp. Aici putem defini o sectiune Tip secţiune transversală stâlp, Definire dimensiuni, Deschidere, Tip flambaj. Programul ne oferă şi posibilitatea de a redefinii forţele implicate prin butonul de Definire încărcare.

Cele mai folosite opţiuni în cazul preluării stâlpului dintr-un model analizat vor fi: Parametrii nivel, Opţiuni calcul şi Dispunere armare. Pentru vizualizarea şi modificarea rezultatelor conform dorinţelor utilizatorului sunt disponibile opţiunile de: Armare, Notă de calcul, Desene, Parametrii desenare, Actualizare structură, etc.

În fereastra Opţiuni de calcul se oferă posibilitatea de a seta tipul betonului, al armăturii longitudinale şi transversale, ductilitatea necesară elementului, etc.

În fereastra Dispunere armare, utilizatorul utilizează opţiunile de diametre preferate şi minime de armatură, spaţier minimă şi maximă, forma armăturii transversale, etc.

Întocmai ca în procedeul descris la grinzile de beton armat, după ce toate toate setările au fost realizate se poate trece la calculul elementului prin fereastra de Analiză > Calcul set opţiuni. Fereastra care se va deschide în urma calculului este în funcţie de bifarea uneia din optiunile de Fereastră curentă, Rezultate, Armare, Desenare.

În fereastra de Stâlpi– Rezultate sunt prezentate înfăşurătorile stâlpului pe combinaţii, atât pentru cele fundamentale, cât şi pentru cele accidentale. Prezentarea este realizată sub formă de tabel, dar şi sub formă de curba de interacţiune momente – forţă axială.

În fereastra de Stâlpi – Armare sunt dispuse armăturile, atât cele longitudinale, cât si cele transversale cu posibilitatea de modificare tabelară a acestora pe fiecare porţiune în parte.

După stabilirea finala a armăturilor din stâlpi, se poate trece la realizarea desenelor prin acţionarea acestei opţiuni. Ele pot fi exportate în modului RSA de realizare a acestora sau direct în Autocad Structural Detailing pentru unele

modificari de formă.

Notele de calcul sunt si ele la dispoziţia proiectantului, accesarea lor fiind facilă, iar prezentarea foarte bine structurată.

Verificare nod

Verificarea nodului de beton armat este posibilă prin accesarea opţiunii de Îmbinari > Noduri grindă stâlp.

Aceasta fereastră necesită o atenţie specială asupra numerotării grinzilor şi stâlpilor care se intersectează în nod. De exemplu pentru grinda 38..40, reazemul V2 corespunde punctului comun al grinzilor 38 şi 39, iar pentru grinda 62..65, reazemul V2 corespunde punctului comun al grinzilor 62 şi 63.Stâlpii 14 şi 105 trebui sa aibă acelasi punct comun cu cel de intersecţie al grinzilor.

Verificarea nodului se va realiza în funcţie de clasa de ductilitate propusă pentru structură. Apariţia iniţială a articulaţilor plastice în grinzi este controlată printr-o majorare a momentelor din stâlpi faţă de momentele capabile din grinzi conform cerinţei de mai jos:

În fereastra de mai jos sunt alese combinaţile de verificare pentru fiecare din cele 4 elemente în parte (grinzi transversale, grinzi longitudinale, stâlp superior, stâlp inferior). Verificarea nodului se va realiza doar în funcţie de combinaţile alese de utilizator. Ele pot fi evident modificate, şterse sau adăugate.

Rezultatele ne vor fi distribuite sub forma unor rapoarte supraunitare pentru nodurile si combinaţile corespunzătoare şi subunitare in cazul nodurilor care nu satisfac cerinţele.

Şi acest modul dispune de realizarea automată a unor note de calcul, atât simplificate cât şi detaliate, foarte utile în cazul unei verificari de o terţă persoană. În incheiere voi prezenta un exemplu în acest fel.

Dimensionare fundaţie

Alegere fundaţie

Definire fundaţie

Opţiuni geotehnice

Opţiuni calcul

Model armare

Încărcări fundaţie

Sol fundaţie

Rezultate fundaţie

Armare fundaţie

Desene fundaţie

ing. Daniel Mocanuing. Liviu Bajenaru

Altiscad SoftwareStr. Rodiei nr. 46 Sector 3 Bucuresti 030956 Romania

tel: +40 21 3222244, +40 728777728, http://www.altiscad.ro