Studentenhandleiding MatrixFrame versie 4.3

Transcriptie

1 Studentenhandleiding MatrixFrame versie 4. november 00 ir. J.M. Gerrits TU Delft, Faculteit Bouwkunde, Leerstoelen Ontwerpen van Draagconstructies. Begrippen Onderstatusbalk: LEES AANDACHTIG DE BEGRIPPEN (illustratie ) EN DE TOOLTIPS Bij wireless netwerkverbinding (op TU of thuis) eerst de VPN starten, dan pas Matrixframe starten. Als je dit niet doe, kom je in de demo-versie terecht. Programma starten op Bouwkunde-pc s (zalen O en N) en via TU gekochte laptops: Het MatrixFrame programma is op de Bouwkunde-pc s en TU-laptops te bereiken via: Start > Programs >Graphics > Matrix Cae 4. > Matrixframe 4. > Matrixframe. Als je nu de demo-versie krijgt, dan is er geen aansluiting naar de licentieserver, laat ICT dit maken. Bij het starten, opslaan/saven, printen en berekenen zoekt het programma eerst de licentie-server en voert

2 INHOUD Illustraties. Begrippen. Projectinstellingen Nieuw MatrixFrame-bestand. Projectinstellingen Bestaand MatrixFrame-bestand 4. Taal en norminstelling 5. Instellen grid 6. Invoer: Constructie = knopen en stavenverloop 7. Wissen staaf 8. Wissen knoop met aanliggende staven 9. Invoer: staafprofielen 0. Invoer: staalprofielen uit profielenbibliotheek. Invoer: gelamineerd houtprofiel niet voorkomend in de profielenbibliotheek. Invoer: randvoorwaarden (= opleggingen). Invoer: scharnierende stafaansluitingen 4. Invoer: belastingen en toe te passen assenstelsels 5. Invoer: permanente belasting = eigen gewicht profielen = belastinggeval = BG 6. Invoer: permanente belasting = rustende belasting als q-last = belastinggeval = BG 7. Invoer: permanente belasting = rustende belasting als puntlast = belastinggeval = BG 8. Invoer: veranderlijke belasting = belastinggeval = BG 9. Invoer: wind van links = belastinggeval 4 = BG4 0. Invoer: belastingcombinaties (fundamenteel en incidenteel). Toetsing geometrie en start berekening. Uitvoer: oplegreacties in de bruikbaarheidsgrenstoestand. Uitvoer: staafdoorbuiging in de bruikbaarheidsgrenstoestand 4. Uitvoer: knoopverplaatsing in de bruikbaarheidsgrenstoestand 5. Uitvoer: staafkrachten in de uiterste grenstoestand 6. Spanningen in MatrixFrame met de normaalspanningsformule 7. Rapport: rapportselectie 8. Rapport: te maken titels 9. Rapport: maken van extra afbeeldingen 0. Rapport: uitvoer voorbeeld Bijlagen:. Profielen met voorspanning. Construeer standaard structuren bij D raamwerken. Construeer standaard structuren bij D raamwerken 4. Construeer gebogen staaf bij D raamwerk 5. Profielen in hoogte en breedte verlopend en raatliggers

3 Het rekenprogramma MatrixFrame van de firma Matrix-Cae Van het rekenprogramma MatrixFrame zijn er versies t.w.:. een volledige en complete versie werkend bij de TUD, gebaseerd op de EN- en NEN-normen. In diverse talen. Hierop is deze Studentenhandleiding van toepassing. Deze versie staat op de pc s in zalen N en O (Julianalaan) en op de via TU gekochte laptops. Als je een WLAN met VPN bij geopend heb, maar krijg je op deze laptops de demo-versie, dan kan het programma de licentieserver niet vinden. Ga naar ICT om dit te herstellen.. een Nederlandstalige studentenversie gebaseerd op de NEN-normen met als beperking: mechanicaberekening van D raamwerken en D/D vakwerken capaciteit: 50 staven, 0 knopen and 5 belastingsgevallen (te bestellen voor 5 via (levertijd ca weken). een Engelstalige studentenversie, gebaseerd op EN-normen met als beperking: mechanicaberekening van D raamwerken en D vakwerken capaciteit: 50 staven, 0 knopen en 5 belastingsgevallen alleen voor staal en beton sterkteklassen alleen met staalprofieltabellen (te gratis te downloaden via Nederlands Engels UGT Uiterste GrensToestand ULS Ultimate Limited State BGT BruikbaarheidGrensToestand SLS Serviceability Limited State BG belastinggeval LC load case G permanente belasting dead load Q veranderlijke belasting live load q gelijkmatig verdeelde belasting uniform member load F puntlast nodal concentrated load FC fundamentele belastingcombinatie PC persistent IC incidentele belastingcombinatie AC accidental u staafdoorbuiging member deflection u knoopverplaatsing nodal displacements index d rekenwaarde design value

4 . Projectinstellingen Nieuw MatrixFrame bestand Kies D raamwerk en vul de gegevens in zet je profiel op: Easy to learn, easy to use mxp. Projectinstellingen Bestaand MatrixFrame bestand Selekteer het gewenste bestand en controleer de gegevens

5 4. Taal- en norminstellingen opties taalinstelling Zet voor - houtberekeningen op NEN. - staalberekeningen op NEN of EN 5. Instellen grid 4 Het instellen van het juiste grid is handig als je de constructie d.m.v. tekenen gaat invoeren. 5 Voer je de tekening numeriek in, dan is het instellen van een grid overbodig. 6

6 6. Invoer: constructie = knopen en staven Staafnummer. LET OP de positieve Z-richting Knoopnummer een KNOOP-symbool is een punt in de constructie: - waar of meerdere staven elkaar ontmoeten; - opdat punt komt een uitwendige belasting (puntlast); - van dat punt zijn de berekeningsresultaten nodig; - de staven zijn buig vast met elkaar verbonden (default).

7 Wissen staaf tekenen (=volgnummers) numeriek (=volgnummers+a) a klik op staaf klik + DEL 8. Wissen knoop met aanliggende staven tekenen (=volgnummers) klik op knoop + DEL numeriek (=volgnummers+a) a klik + DEL

8 Invoer: staafprofielen Eigenschappen invoeren voor zelf ontworpen doorsnedevormen en materialen (A, I en E) Eigenschappen invoeren aan de hand van gegeven doorsnedevormen (afmetingen) Eigenschappen ophalen uit (intern) profielenboek: - o.a. HEA, HEAA, HEB, IPE en UNP - kokers en buisprofielen - hoedprofielen - houtprofielen (gezaagd = C8 of C4; gelam.= GL4h; overige kwaliteiten in Nederland niet leverbaar) Betonkwaliteiten oud - nieuw B5 - C0/5 B5 - C8/5 B45 - C5/45 0. Invoer: staalprofielen uit profielenbibliotheek 5 klik op staaf 4 klik hier als alle geselekteerde staven (met shift of cntrl) of alles alle staven hetzelfde gekozen profiel hebben a a

9 Invoer: gelamineerd houtprofiel niet voorkomend in profielenbibliotheek in meters! 4 5 in Nederland uitsluitend leverbaar: GL4h klik op staaf of klik hier als alle geselekteerde staven (met shift of cntrl) of als alle staven hetzelfde gekozen profiel hebben. Invoer: randvoorwaarden (=opleggingen) selekteer knoop a a

10 . Invoer: scharnierende staafaansluitingen klik op staaf of staafdeel a default = buigstijf max. aantal scharnieren = aantal staven - a 4. Invoer: belastingen en toe te passen assenstelsels Globaal assenstelsel Lokaal staafassenstelsel Globaal staafassenstelsel ( bijv. bij veranderlijke belasting) (bijv. bij windbelasting) (bijv. bij rustende belasting)

11 5. Invoer: permanente belasting = eigen gewicht profielen = belastinggeval = BG 4 voer in; hierdoor weet het programma het eigen gewicht van het reeds ingevoerde profiel (interne profielenbibliotheek) 5 a let op globale staafassenstelsel invoer wissen: cursor op de te wissen rij + del (gelijk als bij Excel) 6. Invoer: permanente belasting = rustende belasting als q-last = belastinggeval = BG 4 5 a let op globale staafassenstelsel selekteer staaf (wordt rood), dan klik en de belasting is ingevoerd.

12 7. Invoer: permanente belasting = rustende belasting als puntlast = belastinggeval = BG selekteer knoop/knopen a let op globale assenstelsel (dit gaat automatisch bij puntlast in knoop) 4 selekteer staaf a let op globale staafassenstelsel 4 m 4

13 8. Invoer: veranderlijke belasting = Q = gelijkmatige belasting = belastinggeval = BG let op globale assenstelsel selekteer staaf a let op globale assenstelsel.5m 7.m 4 Q als bloklast

14 9. Invoer: wind van links = belastinggeval 4 = BG4 als q-last. selekteer staaf a let op! lokale assenstelsel i.v.m. schuingeplaatste staven Let op! In te voeren waarde is negatief i.v.m. lokale assenstelsel, want knoop K is beginknoop van staaf S Invoer: wind van links = BG4 als punt-last. selekteer knoop let op! globale assenstelsel a

15 0. Invoer: belastingcombinaties (fundamenteel en incidenteel) NIET GEBRUIKEN Ons doel: dimensioneren globaal Gebruik de belastingfactoren uit DC-Basis fundamentele belastingcombinaties per kolom wordt een belastingcombinatie gemaakt d.m.v. de belastingfactor in te typen incidentele belastingcombinaties 4 per kolom wordt een belastingcombinatie gemaakt d.m.v. de belastingfactor in te typen N.B. De in te voeren belastingfactoren en het aantal in te voeren kolommen (= combinaties) zijn mede afhankelijk van het type constructie (wel/geen uitkraging) en op welke eisen wordt gecontroleerd.

16 . Toetsing geometrie en berekening. Uitvoer: oplegreacties in de bruikbaarheidgrenstoestand

17 Uitvoer: staafdoorbuiging in de bruikbaarheidsgrenstoestand a max. doorbuiging van S onder I.C. 4. Uitvoer: knoopverplaatsing in de bruikbaarheidsgrenstoestand

18 5. Uitvoer: staafkrachten in de uiterste grenstoestand. 6. Spanningen in MatrixFrame met de normaalspanningsformule. Matrixframe heeft geen mogelijkheden om de normaalspanningformule te genereren; wel zijn alle tabellen in MatrixFrame opgezet als een spreedsheet. Dit betekent dat je tabellen kan kopiëren naar en uit Excel σ = max. spanning = normaalspanning + buigspanning ofwel = abs(n/a) + abs(m/w) ofwel = abs(n/a) + abs(m*z/i) N = normaalkracht A = profieloppervlak M = moment W = weerstandsmoment z = halve profielhoogte I = kwadratisch oppervlakte moment Werkwijze: A. Start Excel B. Bepaling max. optredende moment per staaf C. Kopieer de staafkrachtentabel (zie ill. 5 rechtsonder) en plak deze in Excel. Voeg toe de kolom Mmax. Hier komt het maximale moment van de staaf, dat berekend wordt met =(MAX(ABS(D);ABS (E);ABS(G))) D. Bepaling van het weerstandsmoment per staaf. Dit kan verkregen worden door: - óf het berekenen het weerstandsmoment - óf te zoeken in een profielenboek - óf door het kwadratisch oppervlakte moment (Iy) te delen door de halve profielhoogte (h) (zie ill. 0 / )

19 LET OP In MatrixFrame wordt alles in kn en m toegepast. NB Trgh.mom. is het kwadratisch oppervlak moment (= traagheidsmoment). (zie ill. 0) E. De maximale optredende spanning per staaf Voor de staalkwaliteit S5 is f y;rep = f m;d = f t;d = f c;d = 5 N/mm =.5E+05 kn/m = 5000 kn/m. max. optredende spanning =ABS(K/M)+ABS(L*O/N) in kn/m Conclusie: Bij alle belastingscombinaties worden de rekenwaarden van de profielen overschreden. Dus de profielen moeten aangepast worden en dan constructie opnieuw berekenen. Van tevoren was deze zeer grote spanningoverschrijding bekend, want er was een lagere profielhoogte gekozen dan de vuistregel aangeeft. Als een IPE400 was toegepast, dan was de max. spanning.95e+5 kn/m <.5E+05 kn/m (= S5). 7. Rapport: te maken titels

20 8. Rapport: keuze van de af te drukken items selecteer uitsluitend de gewenste items 9. Rapport: maken van extra afbeeldingen

21 0. Rapport: uitvoer voorbeeld..

22 . 4.

23 Normaalspanningcontrole en UC alle optredende spanningen zijn groter dan.5e+05 kn/m dus UC>> De maximale staafdoorbuigingen zijn groter dan 0.004*0, dus UC >> 5. NB De gekozen profielen voldoen niet aan de eisen. Dus andere profielen kiezen en opnieuw berekenen en controleren. Alle profielen moeten aan de norm-eisen voldoen. (UC<=)

24 . Profielen met voorspanning N.B. Kabels worden gebruikt in de civiele techniek bij o.a. tuibruggen.. Construeer standaard structuren bij D raamwerken

25 scharnierspant cirkel verdiepingsgebouw N-vakwerk parabool V-vakwerk

26 . Construeer standaard structuren bij D raamwerken scharnier spant verdiepingsgebouw

27 D vakwerk, rooster D vakwerk, vierkant op diagonaal vierkant D vakwerk, vierkant op dubbel D vakwerk, vierkant op vierkant lattice koepel

28 net koepel radiale koepel Schwedler koepel 4. Construeer gebogen staaf bij D raamwerk

29 6. Profielen in hoogte en breedte verlopend en raatliggers Open Venster Profielen (zie illustratie 9) Open tabblad Vorm hb he be bb Bij verlopende profielen eerst vakje Taps aanvinken, dan afmetingen wijzigen in de witte vakjes. Voor raatliggers eerst vakje Raatligger aanvinken, dan afmetingen wijzigen in de witte vakjes. profielvorm dan splitsen in profielen P P