W codziennej pracy inżyniera budowlanego często spotykamy się z sytuacją, w której teoria spotyka się z (nieidealną) praktyką. Jednym z takich momentów jest szacowanie parametrów geotechnicznych lub wstępne wymiarowanie fundamentów o skomplikowanych kształtach.
Dziś chciałbym podzielić się z Wami prostym, ale użytecznym programem, który stworzyłem, aby zautomatyzować jeden z tych żmudnych procesów obliczeniowych: Kalkulator wymiarów zastępczych płyty fundamentowej.
Dlaczego w ogóle liczymy wymiary zastępcze?
Zanim przejdę do samego programu, warto przypomnieć sobie inżynierskie „dlaczego”.
Projektując płyty fundamentowe, rzadko mamy do czynienia z idealnym prostokątem. Płyty w kształcie liter „L”, „C”, „Z” czy wielokąty o nieregularnych obrysach to na budowie standard. Jednakże, wiele wzorów inżynierskich oraz uproszczonych metod obliczeniowych (np. przy szacowaniu współczynnika sztywności podłoża Kz czy obliczaniu osiadań metodami normowymi) bazuje na parametrach prostokąta.
Aby poprawnie zamodelować współpracę takiej nieregularnej płyty z gruntem w programach MES (lub wykonać obliczenia ręczne), musimy znaleźć taki prostokąt, który będzie zachowywał się mechanicznie tak samo jak nasza skomplikowana figura. Musi on spełniać dwa warunki:
Mieć to samo pole powierzchni (A) – aby przekazywać identyczne naprężenia średnie.
Mieć te same główne momenty bezwładności (I oraz J) – aby zachować sztywność na zginanie w obu kierunkach.
Ręczne wyliczanie tego układem równań nie jest trudne, ale jest żmudne i podatne na proste błędy rachunkowe (szczególnie przy zamianie jednostek z cm⁴ na m⁴).
Jak działa program?
Ten program to klasyczna aplikacja okienkowa, która rozwiązuje ten problem.
Co potrafi:
1. Błyskawiczne obliczenia z danych ręcznych
Jeśli znasz już charakterystykę swojej figury (np. odczytałeś ją z właściwości regionu w CAD), po prostu wpisujesz:
Pole powierzchni (A),
Główne momenty bezwładności (I oraz J).
Wybierasz jednostki (metry, centymetry lub milimetry), klikasz Oblicz i natychmiast otrzymujesz wyniki: długości boków zastępczych a_eq i b_eq w metrach. Program sam zajmuje się konwersją jednostek, co eliminuje ryzyko „zgubienia zera”.
2. Import geometrii z pliku DXF (Oszczędność czasu!)
To funkcja, która oszczędza najwięcej pracy. Zamiast sprawdzać właściwości w CADzie, kopiować je do Excela czy kalkulatora:
Zapisujesz obrys swojej płyty (jako zamkniętą polilinię) w pliku .dxf.
W programie klikasz „Wczytaj z DXF...”.
Algorytm sam parsuje plik, znajduje największą polilinię, oblicza jej pole oraz główne momenty bezwładności i podstawia dane do formularza.
Dlaczego warto z niego korzystać?
Eliminacja błędów: Konwersja jednostek momentu bezwładności (np. mm⁴ na m⁴) to miejsce, gdzie inżynierowie najczęściej się mylą (przesunięcie przecinka aż o 12 miejsc!). Program robi to automatycznie.
Wygoda: Import DXF sprawia, że możesz policzyć wymiary zastępcze dla dowolnie skomplikowanego kształtu w kilka sekund.
Przejrzystość: Wynik to zawsze dwa wymiary w metrach – gotowe do wpisania w parametry podłoża w programie typu Robot Structural Analysis, Z_Soil czy AxisVM.
Darmowy dostęp: Program udostępniam na otwartej licencji, co oznacza, że możecie z niego korzystać za darmo, również w pracy zawodowej.
Podsumowanie
Inżynieria to nie tylko wielkie analizy MES, ale też setki małych obliczeń pomocniczych. Ten kalkulator zdejmuje z głowy jedno z nich. Zapraszam do pobierania i testowania!
[Link do pobrania]
