Ολοκληρωμένος οδηγός για την χρήση λεπτότοιχων μεταλλικών διατομών

Στο ConSteel υπάρχουν δύο τύποι για την προσομοίωση των διατομών: 

• Η γενική μέθοδος με στερεά (General Solid Section -GSS)

• Η μέθοδος διατομών με λεπτά τοιχώματα (Thin-Walled Section TWS)

• Η μέθοδος General Solid Section (GSS) αποτελεί μία ακριβή μέθοδο η οποία χρησιμοποιεί πεπερασμένα στοιχεία με βάση την συνολική επιφάνεια μιας διατομής θεωρώντας ότι αυτή αποτελείται από ομογενές υλικό (οπλισμένο σκυρόδεμα, σύνθετη διατομή) 

• Η μέθοδος Thin-Walled Section (TWS) αποτελεί έναν απλοποιημένο τρόπο υπολογισμού διατομών οι οποίες συντίθενται από μικρού πάχους ελάσματα με ομοιόμορφο πάχος τα οποία ενώνονται μέσω της κεντροβαρικής γραμμής τους σε μία ενιαία διατομή. 

Το μοντέλο GSS  χρησιμοποιείται συνήθως για να προσδιοριστούν οι ιδιότητες των διατομών για την ανάλυση ενώ το μοντέλο TWS χρησιμοποιείται αντίστοιχα για να γίνει η αξιολόγηση της αντίστασης μιας διατομής θερμής έλασης, μιας συγκολλητής διατομής ή διατομής ψυχρής έλασης. Tο μοντέλο TWS είναι ιδανικό τόσο για τον ακριβή όσο και για τον γρήγορο προσδιορισμό του ενεργού πλάτους και πάχους της ενεργής διατομής στα διάφορα σημεία των ελασμάτων που την αποτελούν. Με βάση το μοντέλο TWS το ConSteel μπορεί να εκτελέσει τους απαραίτητους υπολογισμούς για να κάνει το σχεδιασμό μεταλλικών λεπτότοιχων διατομών με βάση τις διατάξεις του Ευρωκώδικα 3.

Οι διατομές με λεπτά τοιχώματα μπορούν να κατηγοριοποηθούν σε 2 βασικές ομάδες:

• A - γενικές διατομές με λεπτά τοιχώματα
• B - διατομές ψυχρής έλαησς με λεπτά τοιχώματα

Στην κατηγορία A ανήκουν όλες οι κοινές διατομές που παράγονται είτε με διαδικασίες θερμής έλασης είτε με συγκόλληση ελασμάτων τα οποία δημιουργούν την τελική επιθυμητή διατομή. Στο μέρος 1-1 του Ευρωκώδικα 3, περιλαμβάνονται όλες οι διατάξεις και οι τύποι για τον υπολογισμό αυτού του είδους των διατομών, με σαφή αναφορά στην βασική προϋπόθεση ότι αυτές οι διατομές πρέπει να έχουν ελάχιστο πάχος τοιχώματος τα 3 mm. 

Στην κατηγορία B ανήκουν μέλη και φύλλα τα οποία παράγονται με διαδικασίες ψυχρής έλασης. Το μέρος 1-3 του Ευρωκώδικα 3, παρέχει τους συμπληρωματικούς τύπους για τον σχεδιασμό τέτοιου είδους διατομών με σαφή αναφορά στην βασική προϋπόθεση ότι αυτές οι διατομές πρέπει να έχουν ελάχιστο πάχος τοιχώματος τα 0.45 mm.

Το ConSteel 13 περιλαμβάνει ένα νέο εργαλείο σχεδιασμού διατομών και των δύο ως άνω αναφερόμενων κατηγοριών, οι οποίες μπορούν να σχεδιαστούν από τον ίδιο τον χρήστη. Λόγω της διαφορετικής διαδικασίας παραγωγής αυτών των διατομών από κάθε εργοστάσιο, τα βήματα για την προσομοίωση κάθε προφίλ είναι και αυτά διαφορετικά ανάλογα με το αν ο χρήστης θέλει να σχεδιάσει την δική του διατομή γενικής μορφής ή μία διατομή ψυχρής έλασης.

Οι διατομές γενικής μορφής με λεπτά τοιχώματα παράγονται είτε με θερμή έλαση είτε με συγκόλληση. Στην περίπτωση αυτή μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευθείες γραμμές και καμπύλα τμήματα με ομοιόμορφο πάχος για να δημιουργηθεί το επιθυμητό σχήμα μιας διατομής. Η τελική μορφή πρέπει να είναι ανοικτή, και δεν μπορεί να περιέχει κλειστά τμήματα. Εκτός από αυτό τον περιορισμό δεν υπάρχει άλλα γεωμετρικά όρια στο σχεδιασμό καθώς επιτρέπεται απεριόριστος αριθμός τμημάτων μέσω των οποίων δημιουργείται μία τελική διατομή.
Σημαντική σημείωση: Στο ConSteel θεωρούμε ότι η τελική διατομή θα μετακινείται στο επίπεδο της ως ένα άκαμπτο στερεό σώμα χωρίς στρέβλωση της διατομής. Οι παραμορφώσεις από την στροφή των πελμάτων μπορεί αυτόματα να υπολογίζονται από τα ειδικού τύπου στοιχεία δοκού τα οποία διαθέτουν 7 βαθμούς ελευθερίας.

Οι διατομές ψυχρής έλασης είναι έτσι σχεδιασμένες ώστε να δημιουργούνται από μία και μόνο απλή λεπτή λωρίδα. Το τελικό σχήμα επιτυγχάνεται με την προσθήκη καμπύλων μεταξύ των επιμέρους τμημάτων καθώς και από την εισαγωγή ενισχύσεων στα επίπεδα ελάσματα. Λόγω αυτή της κατασκευαστικής λεπτομέρειας, το ονομαστικό πάχος παραμένει σταθερό σε κάθε σημείο της διατομής ενώ δεν επιτρέπεται καμία ασυνέχεια, καθώς η διατομή δημιουργείται στην ουσία από μία συνεχόμενη πολυγραμμή. Επιτρέπονται μόνο ανοικτές διατομές, χωρίς κλειστά τμήματα.
Σημαντική σημείωση: το ConSteel θα μπορεί να ενσωματώσει την περιορισμένη εντός επιπέδου στρέβλωση των ενισχυμένων ζωνών για τον έλεγχο των διατομών, μέσω των υπολογιζόμενων ιδιοτήτων των ενεργών διατομών. Οι παραμορφώσεις από την στροφή των πελμάτων μπορεί αυτόματα να υπολογίζονται από τα ειδικού τύπου στοιχεία δοκού τα οποία διαθέτουν 7 βαθμούς ελευθερίας.