Autor: eryka.glod@tmsys.pl

Współczesne projektowanie konstrukcji stalowych to proces, który wykracza daleko poza samo wyznaczenie przekrojów prętów. Wyzwaniem dla dzisiejszego inżyniera jest stworzenie spójnego środowiska, w którym obliczenia statyczne, projektowanie połączeń oraz generowanie dokumentacji warsztatowej odbywają się w jednym środowisku. Takie podejście nie tylko minimalizuje ryzyko błędów, ale również znacząco skraca czas realizacji projektu.

1. Budowa modelu i analiza wielomateriałowa

Pierwszym krokiem jest stworzenie precyzyjnego modelu 3D. Kluczowe jest, aby system pozwalał na jednoczesną pracę z różnymi materiałami – stalą, betonem i elementami zespolonymi. Przykładowo, projektowanie stropów zespolonych wymaga uwzględnienia współpracy blach trapezowych, sworzni oraz belek stalowych już na etapie definicji obciążeń.

Dobra praktyka projektowa zakłada automatyzację podziału belek na węzłach oraz inteligentne zarządzanie siatką osi (orthogonal axis generator), co stanowi szkielet całej konstrukcji.

2. Projektowanie kratownic i elementów uzupełniających

W konstrukcjach halowych sercem systemu są często kratownice. Nowoczesne podejście pozwala na wybór gotowych wzorców (np. kratownice z pionowymi słupkami) i ich pełną parametryzację – od liczby przęseł po definicję pasów górnych i dolnych.

Ważnym, a często pomijanym aspektem, jest modelowanie elementów drugorzędnych:

• Płatwie i rygle ścienne: ich właściwy rozstaw i dobór przekrojów (np. profile UPN lub Z) mają kluczowy wpływ na ciężar całej konstrukcji.
• Stężenia (Braces): możliwość szybkiego definiowania układów typu X, V czy K z automatycznym uwzględnieniem offsetów przy połączeniach belka-słup pozwala na uniknięcie kolizji już w fazie koncepcyjnej.

3. Automatyzacja połączeń – klucz do wydajności

Najbardziej czasochłonnym etapem w projektowaniu stali jest detalowanie połączeń. Przełomem jest technologia Inteliconnect, która automatycznie ocenia węzeł i dobiera najbardziej odpowiedni typ połączenia – od płyt podstawy (base plates), przez połączenia płatwiowe, aż po skomplikowane węzły kratownicowe z blachami węzłowymi.

Co zyskujemy dzięki parametrycznym makrom?

• Możliwość masowej edycji: zmiana grubości blachy lub liczby śrub w jednym połączeniu może zostać natychmiast przeniesiona na wszystkie podobne węzły w modelu.
• Spójność i szybkość modelowania co przekłada się również na szybkość tworzenia dokumentacji.

4. Wykrywanie kolizji i dokumentacja warsztatowa

Przed wygenerowaniem rysunków niezbędny jest audyt modelu. Automatyczna kontrola kolizji (Clash Check) pozwala wykryć miejsca, gdzie np. stężenie przecina się ze słupem lub śruby kolidują z żebrami usztywniającymi.

Ostatnim etapem jest generowanie:

• Rysunków montażowych i zestawczych: Automatyczne rzuty i przekroje na podstawie osi konstrukcyjnych.
• Danych dla maszyn CNC: Eksport plików NC i wysokiej jakości modeli IFC (zawierających nawet spoiny i śruby) umożliwia bezpośrednią komunikację z warsztatem produkcyjnym.

Przejście na zintegrowany model pracy w konstrukcjach stalowych to nie tylko wygoda, to konieczność rynkowa. Dzięki eliminacji ręcznego przerysowywania danych między programem do obliczeń a programem do detalowania, biura projektowe mogą realizować projekty o wiele szybciej, oferując jednocześnie najwyższy standard bezpieczeństwa i dokładności.

Chcesz zobaczyć, jak w praktyce tworzy się połączenia konstrukcji stalowych?

Dołącz do naszych warsztatów i wspólnie z prowadzącym stwórz własny projekt manualnego połączenia węzła w zaledwie 2 godziny!

17 marca, godz. 10:00
Prowadzący: Damian Hop

Podczas spotkania pokażemy krok po kroku każdy etap pracy.
Poznaj agendę wydarzenia:

1. Wprowadzenie.
2. Krótkie przypomnienie zasad modelowania konstrukcji stalowych w Prota.
3. Omówienie celu warsztatów: tworzenie własnego, manualnego połączenia węzła.
4. Prezentacja schematu procesu: od galerii makr do własnego połączenia.
5. Praca z galerią makr.
6. Wykorzystanie gotowych makr węzłów.
7. Analiza struktury makra.
8. Jak rozdzielać makro na pojedyncze elementy (blachy, pręty, spawy, śruby).
9. Kopiowanie elementów do nowych lokalizacji w modelu.
10. Manualne tworzenie elementów połączenia.
11. Tworzenie własnych blach przy użyciu narzędzi manualnych.
12. Docięcia i dopasowanie kształtów blach do węzła.
13. Definiowanie spawów i połączeń śrubowych.
14. Edycja blach: fazowanie, przesunięcia, dopasowania do geometrii.
15. Składanie własnego połączenia manualnego.
16. Łączenie wcześniej przygotowanych elementów w kompletny węzeł.
17. Weryfikacja poprawności geometrii i zgodności z wymaganiami konstrukcyjnymi.
18. Tworzenie makra własnego połączenia i jego wykorzystanie.
19. Zapisanie stworzonego połączenia jako własnego makra.
20. Wykorzystanie makra w innym, identycznym węźle.
21. Omówienie korzyści i praktycznych zastosowań powtarzalnych makr.
22. Dokumentacja warsztatowa.
23. Wygenerowanie rysunków montażowych.
24. Przygotowanie rysunków częściowych i ogólnych.

Dodatkowo – na Uczestników warsztatów czeka niespodzianka!

Zarezerwuj swoje miejsce już teraz:

Projektowanie płyt żelbetowych przeszło długą drogę – od ręcznych obliczeń opartych na metodach pasmowych czy współczynnikowych, po zaawansowane symulacje numeryczne. Metoda Elementów Skończonych (MES) stała się standardem, zwłaszcza w przypadku układów o nieregularnej geometrii oraz systemów płaskich (belek-płyt bezgłowicowych).

1. Kiedy MES jest niezbędny?

Choć tradycyjne metody sprawdzają się w prostych, powtarzalnych układach, MES staje się kluczowy w następujących przypadkach:

Efekty 3D w budynkach wysokich: uwzględnienie pracy płyty w modelu globalnym pozwala na analizę interakcji między kondygnacjami oraz wpływ obciążeń poziomych (wiatr, parcie gruntu) na sztywność całego ustroju.

Systemy bezbelkowe (Flat Slabs): brak belek wymusza bezpośrednie przekazywanie obciążeń na słupy, co generuje skomplikowany stan naprężeń w strefie podparcia.

Nieregularna geometria: otwory, uskoki czy zmienna grubość płyty uniemożliwiają poprawne zastosowanie metod uproszczonych.

2. Strategie pasm projektowych w MES.

Wykorzystanie MES w projektowaniu zbrojenia wymaga zdefiniowania tzw. pasm projektowych (Design Strips). Wyróżniamy dwa główne podejścia:

• Pasma przęsłowe (Span Strips): stosowane głównie w układach belkowo-płytowych. Pasmo przechodzi przez płytę wspartą na belkach lub ścianach, a zbrojenie obliczane jest na podstawie ekstremalnych momentów w strefach przęsłowych i podporowych.
• Pasma o stałej szerokości (Fixed Band Strips): idealne dla płyt płaskich oraz fundamentów matowych. Szerokość pasma jest tu definiowana sztywno przez inżyniera. Zbrojenie jest dobierane dla całego pasma na podstawie maksymalnych momentów dodatnich i ujemnych wykrytych w jego granicach.

Ważna uwaga techniczna: przy szerokich pasmach warto uważać na opcję uśredniania momentów (Integral Option). Uśrednienie momentu na zbyt dużej szerokości, zwłaszcza nad słupem, gdzie wartości skaczą gwałtownie, może prowadzić do niebezpiecznego niedoszacowania zbrojenia.

3. Konfiguracja modelu analitycznego.

Poprawność wyników MES zależy od gęstości siatki (mesh). Dobrą praktyką jest dążenie do uzyskania minimum 8-10 elementów skończonych pomiędzy podporami (słupami). Pozwala to na uzyskanie płynnych izolinii momentów i precyzyjne wyznaczenie punktów krytycznych.

Warto również rozważyć:

• Sztywność na zginanie: uwzględnienie efektów zarysowania i pełzania betonu poprzez redukcję sztywności płyt (tzw. Stiffness Coefficients).
• Uwzględnienie przekroju słupa: modelowanie płyty do krawędzi słupa, a nie tylko do jego osi, pozwala na uniknięcie sztucznych pików momentów nad podporą punktową.

4. Weryfikacja wizualna: Mapy ugięć i momentów.

Po przeprowadzeniu analizy, kluczowym krokiem jest analiza map konturowych. Sprawdzenie izolinii ugięć (w milimetrach) pozwala na szybką ocenę sztywności konstrukcji. Jeśli ugięcia wydają się nienaturalne, może to świadczyć o błędnie zdefiniowanych warunkach brzegowych lub zbyt rzadkiej siatce MES.

Projektowanie płyt metodą MES daje inżynierowi ogromną swobodę twórczą, ale nakłada również większą odpowiedzialność za poprawną interpretację wyników. Wykorzystanie pasm projektowych w połączeniu z precyzyjnym zmeshowaniem modelu to obecnie najskuteczniejszy sposób na optymalne i bezpieczne zwymiarowanie żelbetu.