IDEA StatiCa Steel
IDEA StatiCa Steel to oprogramowanie inżynierskie, które służy do analizy MES połączeń w konstrukcjach stalowych. Wyniki analizy numerycznej odnoszone są do sprawdzenia nośności normowych poszczególnych łączników m.in. wg Eurokodu czy normy amerykańskiej AISC!
IDEA StatiCa Steel to proste i intuicyjne modelowanie połączeń z nieograniczoną liczbą blach, żeber i otworów. Program opiera się na metodzie CBFEM (Component Based Finite Element Model), która została opatentowana przez jej twórców. Dzięki temu IDEA StatiCa jest jedynym programem, które w tak innowacyjny sposób podchodzi do analizy połączeń. Ogólnym założeniem metody CBFEM jest utworzenie modelu numerycznego, w którym każda śruba, spoina czy blacha modelowana jest niezależnie od ogólnej geometrii połączenia, co pozwala na pełną dowolność w budowaniu połączeń przy jednoczesnej precyzyjnej analizie i odniesieniu do normy!
IDEA StatiCa Steel to ujęcie w obliczeniach pełnego zakresu sił wewnętrznych. Użytkownik może zdefiniować w elemencie prętowym maksymalnie 6 wartości sił wewnętrznych: siłę osiową, dwie siły tnące, dwukierunkowe zginanie i skręcanie. Program umożliwia kilka rodzajów analiz:
- EPS – naprężenia – odkształcenia i lokalne wybocznie
- ST – podatność połączenia z analizą sztywności
- CD – analiza sejsmiczna
- DR – maksymalna nośność połączenia
IDEA StatiCa Steel to automatyczna generacja siatki MES na elementach modelu. Analiza MES i przygotowanie założeń do obliczeń odbywają się na domyślnych ustawieniach, na których twórcy programu przeprowadzili szereg weryfikacji. Zadaniem użytkownika jest jedynie przygotowanie geometrii połączeń w węźle, co znacząco przyspiesza pracę nad projektem!
IDEA StatiCa Steel to import węzłów z programów FEA do globalnej analizy konstrukcji oraz z programów rysunkowych CAD:
IDEA StatiCa Steel to kontrola nad każdą śrubą, zakotwieniem, spoiną czy usztywnieniem z osobna a także rysunki w formacie .dxf oraz pełny raport dla stanu wytężenia poszczególnych części modelu!
- Blachy
- Śruby
- Spoiny
- Kontakt
- Zakotwienie
Elementy prętowe oraz blachy usztywniające utworzone są w modelu z płyt stalowych, które kształtują geometrię całego połączenia. Poszczególne płyty nie przenikają się, ale są ze sobą połączone oddzielnie modelowanymi śrubami, spoinami lub kontaktem. Każda z płyt jest siatkowana niezależnie jako element powłokowy. Rozmiar oczka siatki każdej z płyt do modelu MES dobierany jest automatycznie, zależnie od wymiarów i geometrii płyty. Smukłe blachy ściskane można sprawdzić pod kątem lokalnego wyboczenia.
Śruby standardowe
W metodzie CBFEM śruby modelowane są jako elementy sprężynowe o nieliniowej charakterystyce materiałowej, które pracują na rozciąganie i ścinanie. Śruby mają nadaną sztywność i uwzględnione są w nich redystrybucja plastyczna oraz odkształcenia plastyczne. Śruby mają normowo określone nośności, do których porównywane są siły w śrubie uzyskane w analizie CBFEM.
Śruby sprężone
Model śruby sprężonej jest identyczny, ale w śrubie dodatkowo wyznaczana jest normowa siła sprężająca. Siła ścinająca w śrubie jest przenoszona przez tarcie między łączonymi blachami. Obliczeniowa nośność śruby na poślizg porównywana jest z siłą osiową w śrubie
Otwór na śrubę
Trzon śruby przekazuje ściskanie na blachę, w której znajduje się otwór na śrubę. Jest to możliwe dzięki powierzchni kontaktu między trzonem śruby a krawędzią otworu. Naprężenia, które pojawiają się w blachach w okolicach otworów na śruby, umożliwiają dokładną analizę zachowania połączenia śrubowego.
Otwory podłużne
Oprócz otworów standardowych, w programie można też zamodelować otwory podłużne, tzw. fasolki. Przy standardowych otworach, śruby przenoszą ścinanie na wszystkich kierunkach. Wprowadzenie otworów podłużnych wyklucza przeniesienie siły ścinającej na jednym kierunku i umożliwia przemieszczenie równoległe do otworu.
IDEA StatiCa gwarantuje bardzo dokładną analizę spoin między elementami płytowymi. Spoiny są modelowane tak, aby przenieść oddziaływania między płytami, a ponieważ płyty nie przenikają się w modelu MES, wszystkie naprężenia przechodzą przez spoiny.
Redystrybucja plastyczna naprężeń w spoinach jest uwzględniona automatycznie. Sprężysto – plastyczny model materiałowy spoin podaje rzeczywiste wartości naprężeń i nie ma potrzeby ich uśredniania ani interpolowania. Obliczone wartości naprężeń normalnych i stycznych w spoinie wykorzystane są do sprawdzenia nośności spoiny.
Spoiny, można zamodelować jako ciągłe, częściowe i przerywane. Ciągłe spoiny są wykonywane na całej długości spawanej krawędzi, częściowe pozwalają użytkownikowi ustawić odsunięcia z obu stron krawędzi, a spoiny przerywane mogą dodatkowo zawierać odstępy wewnętrzne.
W modelu 3D zastosowano specjalne elementy kontaktu w celu symulacji zachowania się blach przy bezpośredni kontakcie między nimi. Kontakt ma duży wpływ na redystrybucję sił i naprężeń w połączeniu. Ogólna zasada kontaktu jest taka, że przenosi on jedynie ściskanie, a nie pracuje na rozciąganie. Istnieją 3 różne rodzaje kontaktu, jaki można zdefiniować: między dwiema powierzchniami, dwiema krawędziami i krawędzią a powierzchnią.
Powierzchnie
Na styku między powierzchniami dwóch blach przenoszony jest wzajemny docisk blach do siebie.
Krawędzie
Na styku krawędzi blach przenoszony jest docisk. Jest to przydatne np. przy modelowaniu blaszki montażowej, która może przenieść część ścinania od dołączanej belki.
Krawędź do powierzchni
Ten kontakt łączy krawędź blachy z powierzchnią blachy i przenosi naprężenia ściskające. Nie występuje spoina między tymi blachami, dzięki czemu można uwzględnić efekt docisku lub odrywania od siebie blach przy zadanych siłach.
Zakotwienie
IDEA StatiCa to także analiza zakotwienia w bloku betonowym. Blok betonowy nie jest stricte modelowany elementami skończonymi, ale wykorzystuje podłoże Winkler-Pasternak. W każdym węźle siatki na blasze podstawy jest element kontaktowy i ‘sprężyna’, które reprezentują sztywność bloku betonowego. Możemy wziąć pod uwagę podlewkę cementową lub odstęp montażowy blachy podstawy od bloku betonowego. W wynikach analizy otrzymujemy rozkład naprężeń ściskających na powierzchni bloku betonowego. Kotwy w modelu odpowiadają za przejęcie sił wyrywających.
Użytkownik może zaprojektować nie tylko standardowe kotwienie przez blachę podstawy, ale również bardzo złożone ciężkie kotwienia, które składają się z wielu elementów i kotew. Co więcej, może projektować zakotwiewnie w więcej niż jednym bloku betonowym.
IDEA StatiCa do połączeń i analizy statyczno - wytrzymałościowej konstrukcji stalowych dostępna jest jako kompletny moduł
