STAAD.Pro Oppgavehefte

Transkript

1 STAAD.Pro Oppgavehefte

2 Oppgave 1: Portalramme Del 1 Her øver vi oss på modellering.

3 Oppgave 1: STAAD.Pro - Open new file C:\Spro2002\STAAD\Examples\kurs Når du kommer inn i STAAD.Pro starter du med å fylle ut dialogboksen Skriv inn filnavn, Oppgave1. Aktiver riktig katalog, C:\Spro2002\STAAD \Examples\kurs Velg SPACE (defult) Velg enheter Meter og KiloNewton Dersom du velger å fylle inn Title, vil dette bli å finne i input filen. Klikk next

4 Oppgave 1: STAAD.Pro - Open new file I dette skjermbildet velger du hvor i programmet du vil starte Velg Edit Job Info, dette er den første mappen i STAAD.Pro. Edit Job Info

5 Oppgave 1: Edit Job Info Husk at når du jobber i STAAD.Pro er det mappene som beskriver hele arbeidsprosessen. Benytt alltid mappene! Mappene er markert med heltrukken pil. Under hver mappe finner du undermapper, disse er markert med stiplet pil. Den første mappen heter Edit Job Info og her registrere du jobben du skal utføre. Informasjonen du skriver inn her vil komme opp i dine rapporter og i din input fil.

6 Oppgave 1: Geometry I den neste mappen Geometry lager du din trådmodell. Her må du lære deg dialogboksen Snap Node/Beam. Det første du må vurdere er om du vil benytte konstruksjonslinjer eller ikke. Still i så fall inn konstruksjonslinjene slik at de omfatter det du ønsker av strukturen. NB! Når Snap Node/Beam er aktiv vil du klikke inn noder og linjer. Dersom du holder inne Ctrl tasten får du ikke linjer mellom nodene. Er Snap Node/Beam aktiv? Close trenger du aldri benytte!

7 Du skal nå lage en trådmodell med høyde 4 meter og bredde 5 meter i X- retning. Still inn konstruksjonslinjene. Kontroller at Snap Node/Beam er aktiv og klikk med venstre mustast i (0,0,0), du har nå laget din første Node. I Node-tabellen ser du noden, prøv gjerne å endre en koordinat i tabellen og observer hva som skjer, benytt så Undo. Klikk inn din første søyle, koordinat (0,4,0). Klikk inn bjelken (5,4,0). Hold Ctrl tasten inne og klikk i koordinaten (5,0,0). Benytt Add Beam til å tegne inn den siste søylen nedenifra og opp. Oppgave 1: Geometry Undo Add Beam Snap Node/Beam vil slå seg av når du velger Add Beam

8 Oppgave 1: Property Når du er ferdig med trådmodellen så begynner du å gi egenskaper til modellen. Det første du gjør er å spesifisere tverrsnitt. Gå inn i databasen og velg den Europeiske ståltabellen. Finn profilet HE120B, klikk Add. Du skal nå gi de to søylene dette profilet. Benytt Use Cursor To Assign, klikk Assign og deretter kan du klikke på søylene. Database Når du har hentet profil benytter du Assign for å gi søylene denne egenskapen.

9 Oppgave 1: Property Duskalnågiet profil til bjelken, men nå skal du gjøre dette på en annen måte. Klikk på bjelken, NB! nå må det være bjelke-cursoren som er aktiv! Hent den Europeiske ståltabellen og velg HE200A. I og med at du nå har valgt en bjelke kan du klikke Assign direkte i ståltabell-boksen! Du har nå lært deg å gi egenskaper på to forskjellige måter, diss valgene vil du alltid ha! Assign er nå aktiv

10 Oppgave 1: Support I denne oppgaven skal vi ikke benytte Spec mappen, og klikker dermed direkte på mappen som heter Support. Klikk Create for å få opp support valgene. Velg Fixed support og klikk Add Denne supporten er nå aktiv og du kan benytte Assign for å klikke inn denne egenskapen i søylenoden til venstre. Marker den andre søylenoden og gå inn i Create og assign pinned support Husk at du enten velger geometridelen før du skal gi den egenskap eller du assigner egenskapen til geometridelen.

11 Oppgave 1: Kontroll av geometri Nå skal vi bli kjent med hvordan vi kan kontrollere geometrien. Når vi utfører dette interaktivt benytter vi først og fremst ikonet som heter Symbols and Labels Dimension Node to Node Distance Symbols and Labels Prøv de forskjellige valgene under LABELS og STRUCTURE I tillegg skal du få på målsetting. Det er to muligheter, enten ikonet Dimension eller Node to Node Distance Save modellen din!

12 Oppgave 1: Primærlast 1; Egenvekt Når du klikker neste mappe som er Load får du opp en dialogboks som ber deg gi den første lasten et navn, skriv inn Egenvekt. Her kan du bevege deg mellom de forskjellige lastene du lager Når du definerer egenvekt så klikker du på Selfweight og spesifiserer retning og akselerasjon, 1 = 1g. Skriv inn tittel på lasten Du klikker Assign når retning og akselerasjon er riktig. Du vil ikke kunne se egenvekten da denne må regnes ut. Her velger du egenvekt!

13 Oppgave 1: Primærlast 2; Nyttelast Klikk på New Load Størrelse og retning kan endres Last 2 gir du navnet; Nyttelast Du skal legge på en linjelast på 20 kn rettet nedover på den horisontale bjelken. Dette finner du under valget Member. Du kan selv velge om du vil markere bjelken først og direkte assigne lasten, eller om du definerer lasten først, klikker Add og deretter Assign

14 Oppgave 1: Primærlast 3; Nodelast samt lastkombinasjon Du skal nå lage primærlast 3, klikk New Load og gi navnet Nodelast. Sett på lasten slik den er vist, størrelsen er 10kN. Til slutt skal du definere en lastkombinasjon. Klikk Combine deretter New i dialogboksen som kommer opp. Gi navnet Lastkombinasjon 1, benytt faktor 1 på alle de tre primærlastene. Her lager du nodelasten Her lager du lastkombinasjoner

15 Oppgave 1: Kjør analyse Nåerduklartilå kjøre analysen. Klikk mappen Analysis/Print Du må nå forklare STAAD at du vil utføre en analyse, velg define Commands og Perform Analysis, Print Static Check. Klikk Add. Mappene Pre- Print og Post- Print benyttes lite i nye STAAD. Her sier du fra hvordan analyse du vil utføre og du ber eventuelt om en spesiell utskrift i analysefilen. Print Static Check gir deg størrelsen på lastene dine og reaksjonslastene dine, disse skal være motsatt rettet og like store.

16 Klikk på Analyse Oppgave 1: Kjør analyse For å starte analysemotoren klikk på Analyse og Run Analysis. Du har nå valget mellom STAAD-III og STARDYNE beregningsmotorer. Vi skal kjøre STAAD og det er bare og klikke Run Analysis Når du skal utføre dimensjonering må du ha riktig standard her!! Endre kode Du ser nå at beregningsmotoren utfører analysen, dersom den registrerer feil vil den stopp og du må finne feilen din. Dersom det ikke er noen feil i modellen så vil du kunne gå inn i POST prosessoren. Er det feil vil du få opp analysefilen, og STAAD vil fortelle deg hva som er galt.

17 Oppgave 1: POST-prosessor Post Processing Trykk på ikonet Post Processing Du får opp en dialogboks som spør hvilke laster du vil ha resultater fra. La valget være alle lastene. Du kommer nå inn i Post prosessoren hvor du vil finne alle resultatene.

18 Oppgave 1: POST-prosessor Her velger du lasten Igjen er det mappene som er din fremgangsmåte, alle resultatene vil du finne under de forskjellige mappene. Det første du ser er node deformasjonene. Dersom du ønsker å skalere visualiseringen benytter du ikonet Scale, større tall medfører mindre visuelt utslag. Scale dette ikonet vil du benytte mye for å visualisere resultatene slik du ønsker. Se også på Reactions og klikk deg mellom de forskjellige lastene.

19 Oppgave 1: POST-prosessor Når du har sett på mulighetene under Node gå til neste mappe, Beam Visualisser alle de forskjellige kreftene ved å klikke de forskjellige ikonene. Be om å få plottet tallstørrelser på visualiseringene. Du kan endre benevning i dine resultater. Under Results finner du View Value her kan du be om verdier på dine visualiseringer. Her kan du se de forskjellige bjelkekreftene. Se på spenningene, hva tror du dette viser? Ta for deg Graphs som er en veldig fin måte å få oversikten på I alle tabellene som kommer opp underveis kan du ta ut forskjellig informasjon, ta en titt på det.

20 Oppgave 2: Bro Effektiv modellering Kopiering/flytte/rotere/speile 30.00m 6.50m 30.00m 5.00m Tips: Bruk Insert node og: 30.00m

21 Oppgave 3: Ramme med plater Lag en egen modell Geometri: Etasjebygg med følgende dimensjoner X Y Z Total lengde (meter) Antall spenn Prøv også å lage modellen ved å benytte STAAD.Pro:s strukturbibliotek. Denne finner du under nedtrekkmenyen Geometry og Run Structure Wizard Legg inn vindkryss, som vist på figuren, ved hjelp av Add Beams. Senternoden lager du ved å gå på nedtrekkmeyen Geometry og Intersect Selected Members

22 Legg inn plater på toppen av strukturen, som vist på figuren, ved hjelp av Add 4-noded plates. Mesh opp med finere elementer i de viste områdene. Benytt Generate Surface Meshing Tverrsnitt: Benytt Select - Parallel to for å markere bjelkene. Fra den europeiske profiltabellen velges følgende profiler for de ulike gruppene: bjelker: HE260B søyler: HE300A kryss: TUB60605 For platene velges Thickness 10 mm. 5x5 elementer 20x15 elementer Opplagerbetingelser: Leddlager (pinned) skal defineres i bunnen av alle søylene. 10x10 elementer Aksialstaver: De fire skråbjelkene defineres som aksialstaver (truss). Dette finner du selvfølgelig under Spec og Beam..

23 Belastning: Lasttilfelle 1: Egenlast i negativ Y-retning. Lasttilfelle 2: Jevnt fordelt last i negativ Y- retning på alle bjelkene i 1. etg kn/m Lastkombinasjon i Bruksgrense Egenlast med lastfaktor 1.0 Fordelt last med lastfaktor 1.0 Sidelast m. lastfaktor 1.0 Lasttilfelle 3: Nyttelast ned på platene i 2. etg -10 kn/m2 Lasttilfelle 4: Sidelast 10 kn/m på bjelker og søyler på veggen til venstre. Lastkombinasjon i Bruddgrense Egenlast med lastfaktor 1.2 Etasjelastene med lastfaktor 1.6 Sidelast med lastfaktor 0.7 Analyse: Lineær statisk analyse. Resultater: Bruk postprosessoren til å se på ulike resultater. Du kan for eksempel forsøke å finne største vertikale nedbøyning i dekket i 2. etg. Se på lasttilfelle 3 og platespenninger, hvorfor så stor forskjell i resultatene, hva er riktig?

24 Resultater: Lag en rapport som innholder: Sidehode med prosjektinformasjon (Tips: Setup Job?) Listing av lastkombinasjoner. (Tips: Report Setup - Input) Bilde av momentdiagram for hele strukturen for lasttilfelle 1, på egen side i rapporten. (Tips: Mappe: Beam Forces Take Picture) Opplagsreaksjoner for kun lastkombinasjonene. (Tips: Report Setup Load Cases) Krefter og moment i hvert snitt for den horisontale bjelke som ligger mellom aksialstaverne for lasttilfelle 3, sortert etter maksimal moment. (Tips: Delrapport, Report ) Bilde av Moment i z-retning for kun den horisontale bjelken som ligger mellom aksialstaverne for lasttilfelle 2. (Tips: Mappe: Beam Graphs Take Picture) Bilde av kun 2.etg av Max von Mises platespenninger for lasttilfelle 3. (Tips: Cut Section, Mappe: Plate ) Hovedspenninger i platesentrum for kun lastkombinasjonene. (Tips: Report Setup Output & Load Cases)

25 Oppgave: 4 Trappetårn

26

27

28 Her er det mye enklere å benytte Generate Surface Meshing

29

30 Finn største Node-deformasjon Lag en rapport med bjelkekrefter i søylene Studer platespenningene, hvorfor så stor variasjon? Hva vil skje dersom du modellerer inn en svak bjelke under en av supportene, forsøk dette.og studer resultatene.

31 Oppgave 5: 3D-Ramme, Del 1 Geometri Stålramme med bjelker og søyler. Totalt 8 m i X-retning, 4.8 m i Y-retning og 8 m i Z-retning. Den totale lengden deles likt i 2 seksjoner i X-, Y-, og Z-retning (se figur). Det er ikke nødvendig å oppnå samme nummerering på bjelker og knutepunkter som på vedlagte plot. Pass imidlertid på at laster blir satt på riktig sted i forhold til din modell! Profiler: HE180B fra den europeiske profiltabellen benyttes i de to dekkene. Følgende brukerdefinerte profil (User Table: Tools Create User Table) benyttes i søylene: Section type: TUBE Section name: TUB Dimensjoner (meter): D: 0.20 WF: 0.10 TF: Y X Z 25

32 Materiale (settes automatisk for profiler fra database) må settes manuelt for egendefinerte, nedtrekksmeny: Commands Material Constants, for profiler som defineres i User Table): E-modul: 2.05x10 8 kn/m 2 Tverrkontraksjon: 0.25 Tetthet: 77 kn/m 3 (=7850 kg/m 3 ) Grensebetingelser: Fast innspenning i bunnen av alle søyler. Belastning: Lasttilfelle nr. 1: Lasttilfelle nr. 2: Lasttilfelle nr. 3: Egenlast i Y-retning Forskyvning av sentersøylens opplagerpunkt med 0.02 meter i positiv Y-retning. Sidelast i X-retning i form av jevnt fordelt last på alle bjelkene på den ene veggen: 7 kn/m. Lasttilfelle nr. 4: Gulvlast definert vha. Area Load på dekket i første etg: 3 kn/m 2 i negativ Y-retning. Lastkombinasjon nr. 5: Lastfaktor egenvekt: 1.2 Lastfaktor last 2: 1.0 Lastfaktor last 3 og 4: 1.6 Utskriftskommandoer Pre-Print: velg utskrift Member Properties for en søyle og en bjelke i et av dekkene. Post-Print: Velg først lastkombinasjonen under Load List i Define Commands boksen. Trykk Add, Velg Define Commands igjen og velg så Support Reactions. Analyse Lineær, statisk analyse med summering av laster og opplagerreaksjoner (Perform Analysis Print Statics Check).

33 Finn følgende i outputfilen: Sjekk at påførte laster i output (Applied Load) er det samme som i input og GUI (Graphical User Interface). Sjekk at Member Properties er det samme. Sammenlign Support reactions. Finn ved hjelp av postprosessor: Fasit/løsningsforslag: Fremgangsmåte for å finne maks MZ: Velg alle bjelker Gå til Report Section Forces Under Sorting i boksen som kommer opp, velg Moment-Z og Absolute Values og Sorting from High to Low I tabellen som kommer opp, kan du se største MZ, lasttilfelle som gir denne verdien og bjelke og seksjon. Finn maks MZ i modellen med lasttilfelle og member-nummer.

34 Oppgave 5: 3D-Ramme, Del 2 Legg inn kontroll etter NS 3472: Flytespenning 240 N/mm 2 (= kn/m 2 ) Husk at BEAM må settes til 1.0. Sett gjerne knekklengder og vippelengder. Ekstra utskrift Take Off gir en oversikt over vekt og lengder for hver bjelketype du har i modellen. Finn følgende: Finn største utnyttelsesgrad etter norsk standard. Hvor mange meter er det brukt av hver bjelketype? Hva kan du gjøre med dette? Track Test ulike Track og se forskjellen i output-filen.

35 Oppgave 6: Dynamikk Finn de 4 laveste egenfrekvensene for svinging i YZ-planet, samt tilhørende svingemoder (materialdata som i oppg 1). Materialkonstanter: E-modul N/mm2 tverrkontr. 0.3 densitet: 7.5E-5 N/mm3 Løsningsforslag Legg på egenvekt i Z-retning. Legg så til kommandoen MODAL CALCULATION REQUESTED. Dette kan enten gjøres ved å skrive den inn ved hjelp av editoren eller ved hjelp av nedtrekksmenyen: Commands Loading Frequency Modal Calculation. Analysekommando: PERFORM ANALYSIS PRINT MODE SHAPES. For å få de fire første egenfrekvensene, må du skrive CUT OFF MODE SHAPE 4 i linjen før Loading 1. Dette må gjøres i editor. Kjør analysen, og se egenfrekvensene i resultatfilen.

36 Oppgave 7: Fagverk Modellerer fagverksstrukturen på figuren. Bruk funksjonen Insert Node for å modellere gurtene. TUB50505 fra den europeiske profiltabellen velges på alle bjelkene. Laster: Lasttilfelle 1: Egenvekt Lasttilfelle 2: 5 kn nedover i alle knutepunktene i overgurten. Til sammen 11x5kN. Lasttilfelle 3 (Skjevlast): 5kN nedover i alle knutepunktene på venstre overgurt. Tilsammen 6x5kN. Lastkombinasjon: Alle lastene med en faktor på 1.3 Analyse: Lineær, statisk m 1 m 1 m 1 m 1 m 1.1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 1 m 0.6 m 2 1 m Kontroll etter NS3472. Bruk default verdier, men husk å sette BEAM 1.0 Y X Z

37 Rapport: Generer en rapport i postprosessoren som inneholder - ett bilde som viser aksialkreftene for lasstilfelle 3 - ett bilde med utnyttelsesgrader fra kodesjekk - tabell over bjelkeendekrefter for lastkombinasjonen.