XBeam2d Manual

Copyright

XBeam2d

XBeam2d is het gereedschap voor elke constructeur.

Wilt u direct aan de slag zonder veel te lezen?

Met XBeam2d bepaalt u in een handomdraai en zeer eenvoudig de geometrisch lineaire krachten in uw ligger. Het programma is uiterst gebruiksvriendelijk, modern en zeer snel.

XBeam2d kan optioneel worden uitgebreid met een volledig geïntegreerde staalmodule waarmee de staalconstructie tevens wordt getoetst volgens EN1993.

Met XBeam2d produceert u een zeer uitgebreid en vooral leesbaar berekeningsrapport in RTF- of PDF-formaat. De uitvoer is volledig transparant en dus ook controleerbaar.

Voor de staalmodule geldt dat alle gehanteerde formules volledig ingevuld worden weergegeven. Dit geeft u inzicht in de berekening en zal acceptatie van uw berekening door bijvoorbeeld keurende instanties geen enkel probleem opleveren.

Aan de slag

Introductie

XBeam2d is het gereedschap voor elke constructeur.

Wilt u direct aan de slag zonder veel te lezen?

Met XBeam2d bepaalt u in een handomdraai en zeer eenvoudig de geometrisch lineaire krachten in uw ligger. Het programma is uiterst gebruiksvriendelijk, modern en zeer snel.

XBeam2d kan optioneel worden uitgebreid met een volledig geïntegreerde staalmodule waarmee de staalconstructie tevens wordt getoetst volgens EN1993.

Met XBeam2d produceert u een zeer uitgebreid en vooral leesbaar berekeningsrapport in RTF- of PDF-formaat. De uitvoer is volledig transparant en dus ook controleerbaar.

Voor de staalmodule geldt dat alle gehanteerde formules volledig ingevuld worden weergegeven. Dit geeft u inzicht in de berekening en zal acceptatie van uw berekening door bijvoorbeeld keurende instanties geen enkel probleem opleveren.

Wijzigingen

Bekijk de release notes online

Nieuw in versie 2.02

Het dialoogvenster van de spion is nu vrij verplaatsbaar (of dockable).
In de uitvoer wordt direct na de Invoergegevens de geometrie grafisch weergegeven.
In de M- en D-lijnen kunnen optioneel getalswaarden worden weergegeven.
In de uitvoer is een nieuwe tabel "Maatgevende snedekrachten" opgenomen waarin de bepalende staafkrachten per staaf worden afgedrukt.
Per staaf kon het aantal kipsteunen worden opgegeven. Alle kipafstanden zijn dan vanzelfsprekend gelijk. Naast deze methode is het nu ook mogelijk om kipafstanden vrij op te geven.
Bij opgave van een nieuw belastingsgeval kan nu worden gekozen tussen permanente belasting incl. en excl. eigen gewicht.
In het dialoogvenster van de spion voor de betonbalk kan nu ook de x-afstand getalsmatig worden ingevoerd.

Wijzigingen t.o.v. versie 2.01.14

Staaltoetsing: De unity check wordt in de uitvoer niet meer in elke tekening getoond maar in een aparte tekening in paragraaf 2.4 EN1993 TOETSINGEN.
De kipstabiliteitstoetsing is verbeterd. Nu wordt per liggerdeel (tussen gaffel en kipsteun of tussen twee kipsteunen) de verhouding van de eindmomenten (beta) bepaald en de kipstabiliteit berekend.
In verband met de kipstabiliteit kunnen staven worden gegroepeerd. Per staafgroep worden de kniklengte uit het vlak en de kipafstanden ingevoerd.
De grafische weergave van de kipsteunen bij staven in een staafgroep is verbeterd.

Wijzigingen t.o.v. versie 2.00

Nieuw: opleggingen onder een willekeurige hoek - Door gebruik te maken van een lokaal assenstelsel kunt u elke willekeurige oplegging onder een willekeurige hoek plaatsen.
Nieuw: staalspanningscontrole volgens EN1993 - De krachtsverdeling wordt gebaseerd op een geometrisch niet-lineaire krachtsverdeling waarbij tevens automatisch imperfecties in rekening worden gebracht.
Nieuw: plaatsen van een scharnier in een balk - Met één muisklik plaatst u een inwendig scharnier in een balk.
Nieuw: dockable windows - De tabellen kunnen nu als 'floating' worden geplaatst of worden 'ge-docked'.

Mogelijkheden en beperkingen

Mogelijkheden
Beperkingen

Mogelijkheden

Het programma bepaalt voor een tweedimensionale staafconstructie met gekozen stijfheden, de vervormingen en krachtsverdeling onder invloed van knoop- en/of staafbelastingen of voorgeschreven verplaatsingen.
De krachtsverdeling wordt bepaald volgens de verplaatsingsmethode, waarbij rekening wordt gehouden met normaal- en dwarskrachtvervorming.
Er zijn zeer veel soorten opleggingen mogelijk. Vanzelfsprekend de bekende en standaard scharnieroplegging, roloplegging en momentvaste oplegging.
In XBeam2d kunt u echt willekeurig uw oplegging samenstellen. Verend in de x-richting en star opgelegd in de z-richting, of momentvast en in x-richting vrij, enz. Ook opleggingen die vrij kunnen komen kunnen worden ingevoerd. Bijv. alleen een positieve reactiekracht. Ontstaat een negatieve reactie dan wordt de 'restrain' vrijgelaten en komt de oplegging vrij. U kunt door gebruik te maken van een lokaal assenstelsel elke willekeurige oplegging onder een willekeurige hoek plaatsen.
Staven kunnen 'verend' (d.w.z. met rek- en/of rotatieveren) worden 'aangesloten' aan knopen.
Afhankelijk van gekozen run-optie kunnen in een bepaalde belastingscombinatie per staaf extreme momenten en vervormingen, of alle karakteristieken (dwarskracht, moment, hoekverdraaiing en vervorming) worden berekend.
Er kan worden gekozen voor een normtoetsing beton volgens Eurocode 2: EN 1992-1-1, een spanningsberekening staal volgens Eurocode 3: EN 1993-1-1 en een spanningsberekening hout volgens Eurocode 5: EN 1995-1-1.

Beperkingen

Hoewel het programma ruim van opzet is kent het voor de verschillende onderdelen de volgende beperkingen:

Item	Limiet
Hoogste knoopnummer	1000
Hoogste staafnummer	2000
Hoogste profielnummer	100
Hoogste aansluitingsnummer	100
Aantal belastingsgevallen	250
Aantal belastingsgevallen per combinatie	15
Aantal belastingscombinaties	250

Het programma is alleen geschikt voor prismatische staven. Een niet-prismatische staaf kan natuurlijk wel worden gesimuleerd door deze op te delen in een aantal staven met verlopende stijfheden.
Momentvaste aansluitingen (knoopverbindingen) kunnen uitsluitend lineaire verend worden voorgesteld. Een niet-lineaire (of tri-lineaire) voorstelling is vooralsnog niet mogelijk.

Tekenafspraak

Het programma kent drie rechtsdraaiend assenstelsels:

1. Hoofd-assenstelsel

Hoofdassenstelsel

De ligging van dit globale assenstelsel is willekeurig. Het XY-vlak valt samen met het vlak van het raamwerk. Dit assenstelsel wordt gebruikt voor het vastleggen van knoopcoördinaten, knoopbeperkingen en knooppuntsbelastingen. Berekende knooppuntsvervormingen en oplegreacties worden ten opzichte van dit assenstelsel weergegeven.

2. Staaf-assenstelsel

Staafassenstelsel

De oorsprong van dit assenstelsel ligt altijd in de beginknoop van betreffende staaf. Het XY-vlak valt samen met het vlak van het raamwerk. De X-as valt samen met de staafas.

3. Knoop-assenstelsel

Lokaal assenstelsel

Er kan een lokaal (knoop-)assenstelsel worden opgegeven. De oorsprong ligt in de betreffende knoop. De richting van de X-as wordt bepaald door vanuit de knoop relatief een dx en dz op te geven. Lokale assenstelsels kunnen worden gebruikt om knoopbeperkingen (opleggingen of 'restrains'), knoopbelastingen en/of knoopverplaatsingen in een willekeurige richting op te geven.

Tekenconventies

De in- en uitvoergegevens worden ten opzichte van de hierboven beschreven assenstelsels weergegeven.

Een kracht in de richting van de positieve X- of Z-as wordt als positief beschouwd.
Een moment draaiend van de positieve X-as naar de positieve Z-as (volgens kurkentrekker-regel) is positief.
Een moment tegengesteld aan de 'klokrichting' is positief.

Invoer

Snel aan de slag

Het tekenen en/of invoeren van de constructie verloopt net als in andere programma's en bestaat uit de volgende stappen:

Knopen - Voer de knopen in (grafisch of numeriek)
Staven - Verbind de knopen met staven
Profielen - Kies profielen uit de profielenbibliotheek
Opleggingen - Definieer de opleggingcondities
Belastingen - Voer de belastingen in
Berekenen - Start de berekening

Tips

Gebruik de Tab toets om tussen invoervelden te navigeren
Dubbelklik op een element om de eigenschappen te bewerken
Gebruik Ctrl+Z om bewerkingen ongedaan te maken

Werkwijze

De werkwijze in XBeam2d is zeer intuïtief en bestaat uit de volgende stappen:

1. Geometrie invoeren

Definieer knopen door coördinaten in te voeren of grafisch te tekenen
Verbind knopen met staven
Wijs profielen toe aan staven

2. Opleggingen definiëren

Selecteer knopen die als oplegging dienen
Kies het opleggingstype of stel een eigen oplegging samen

3. Belastingen invoeren

Maak belastingsgevallen aan
Voer staaf- en/of knoopbelastingen in
Definieer belastingscombinaties

4. Berekening uitvoeren

Controleer de invoer
Start de berekening
Bekijk de resultaten

5. Resultaten analyseren

Bekijk de M-, V- en N-lijnen
Controleer de doorbuigingen
Genereer het berekeningsrapport

Geometrie

Wizard

De wizard helpt u snel een standaard ligger te definiëren.

Gebruik

Selecteer het type ligger (enkelvoudig opgelegd, doorgaande ligger, console)
Voer de afmetingen in
De wizard genereert automatisch de knopen, staven en opleggingen

Voordelen

Snel een standaard constructie opzetten
Minder kans op invoerfouten
Ideaal voor eenvoudige liggerberekeningen

Stramienlijnen/Niveaus

Stramienlijnen en niveaus zijn hulplijnen voor het positioneren van knopen.

Stramienlijnen

Verticale hulplijnen op vaste x-coördinaten.

Niveaus

Horizontale hulplijnen op vaste z-coördinaten.

Voordelen

Snelle en nauwkeurige positionering van knopen
Snappen naar stramienlijnen en niveaus
Overzichtelijke structuur van de constructie

Knopen

Knopen zijn de verbindingspunten in de constructie.

Knopen

Invoer

Knopen kunnen op twee manieren worden ingevoerd:

Grafisch - Klik in het tekenveld om een knoop te plaatsen
Numeriek - Voer de x- en z-coördinaten in via de tabel

Eigenschappen

Knoopnummer - Uniek nummer voor elke knoop
X-coördinaat - Positie in x-richting
Z-coördinaat - Positie in z-richting
Lokaal assenstelsel - Optioneel gedraaid coördinatenstelsel

Bewerken

Dubbelklik op een knoop om de eigenschappen te wijzigen
Sleep een knoop om deze te verplaatsen

Lokaal assenstelsel

Er kan een lokaal (knoop-)assenstelsel worden opgegeven per knoop.

Lokaal assenstelsel

Wanneer gebruiken

Een lokaal assenstelsel is nuttig wanneer:

Een oplegging op een hellend vlak staat
Belastingen in een bepaalde richting moeten worden opgegeven
Reactiekrachten in een specifieke richting moeten worden berekend

Invoer

De richting van de lokale X-as wordt bepaald door vanuit de knoop relatief een dx en dz op te geven.

Toepassing

Lokale assenstelsels kunnen worden gebruikt om:

Knoopbeperkingen (opleggingen of 'restrains') in een willekeurige richting op te geven
Knoopbelastingen in een willekeurige richting op te geven
Knoopverplaatsingen in een willekeurige richting op te geven

Opleggingen

Opleggingen definiëren de randvoorwaarden van de constructie.

Standaard opleggingen

Type	Omschrijving
	Scharnier - Vast in x en z, vrije rotatie
	Rol X - Vast in z, vrij in x en rotatie
	Inklemming - Vast in x, z en rotatie

Verende opleggingen

Type	Omschrijving
	Z-veer - Translatieveer in z-richting
	X-veer - Translatieveer in x-richting
	R-veer - Rotatieveer om y-as

Eigen oplegging

U kunt ook een eigen oplegging samenstellen door combinaties van:

Vast of vrij in x-richting
Vast of vrij in z-richting
Vast of vrij in rotatie
Veerstijfheid in elke richting

Scharnier in staaf

Met één muisklik plaatst u een inwendig scharnier in een balk.

Scharnier

Werking

De staaf wordt automatisch opgedeeld
De belasting(en) worden ook automatisch opgedeeld
Op die manier kunt u gemakkelijk bijvoorbeeld een gerberligger ontwerpen

Scharnier verplaatsen

Het scharnier verplaatsen is zeer eenvoudig:

Dubbel-klik op de knoop
Het dialoogvenster voor de knoop wordt geopend
Pas de x-coördinaat aan

Staven

Staven verbinden twee knopen met elkaar.

Staven

Invoer

Staven kunnen op twee manieren worden ingevoerd:

Grafisch - Klik op de beginknoop en sleep naar de eindknoop
Numeriek - Voer de begin- en eindknoop in via de tabel

Eigenschappen

Staafnummer - Uniek nummer voor elke staaf
Beginknoop - Nummer van de beginknoop
Eindknoop - Nummer van de eindknoop
Profiel - Het toegewezen profiel
Kipsteunen - Aantal kipsteunen of vrije kipafstanden

Staafgroepen

In verband met de kipstabiliteit kunnen staven worden gegroepeerd. Per staafgroep worden de kniklengte uit het vlak en de kipafstanden ingevoerd.

Verende staafaansluiting

Staven kunnen 'verend' worden aangesloten aan knopen.

Verende aansluiting

Soorten veren

Translatieveren - Veer in x-richting (axiaal) - Veer in z-richting (dwarskracht)

Rotatieveer - Veer voor momentoverdracht

Veerstijfheid instellen

Voor elk staafuiteinde kunt u opgeven:

Translatieveerstijfheid in x-richting (kN/m)
Translatieveerstijfheid in z-richting (kN/m)
Rotatieveerstijfheid (kNm/rad)

Speciale gevallen

Stijfheid = 0 - Vrij (geen krachtsoverdracht)
Stijfheid = zeer hoog - Starre verbinding
Stijfheid = berekende waarde - Semi-rigide gedrag

Belastingen

Belastingsgevallen

Belastingsgevallen groeperen belastingen die gelijktijdig optreden.

Belastingsgevallen

Types

Permanente belasting - Eigen gewicht, vaste installaties
Veranderlijke belasting - Gebruiksbelasting, sneeuw, wind

Invoer

Bij opgave van een nieuw belastingsgeval kan worden gekozen tussen:

Permanente belasting inclusief eigen gewicht
Permanente belasting exclusief eigen gewicht
Veranderlijke belasting

Eigen gewicht

Het eigen gewicht wordt automatisch berekend op basis van het profiel en de materiaaldichtheid.

Volgorde belastingsgevallen

De volgorde van belastingsgevallen kan worden aangepast.

Gebruik

Sleep de belastingsgevallen in de gewenste volgorde.

Belang

De volgorde is van belang voor de nummering in de uitvoer en kan de overzichtelijkheid verbeteren.

Kopieren belastingsgeval

Een belastingsgeval kan worden gekopieerd naar een nieuw belastingsgeval.

Kopieren belastingsgeval

Gebruik

Selecteer het te kopiëren belastingsgeval
Klik op de knop "Kopieer"
Een nieuw belastingsgeval wordt aangemaakt met dezelfde belastingen

Voordelen

Snel vergelijkbare belastingsgevallen aanmaken
Minder kans op invoerfouten

Belastingcombinaties

Belastingcombinaties definiëren hoe de belastingsgevallen worden gecombineerd.

Combinaties

Types

UGT - Uiterste grenstoestand
BGT - Bruikbaarheidsgrenstoestand

Factoren

Per belastingsgeval worden de factoren opgegeven volgens de Eurocode.

Gevolgklasse

Bij wijzigen van de gevolgklasse worden de belastingsfactoren in de tabel Combinaties automatisch aangepast.

Volgorde belastingscombinaties

De volgorde van belastingscombinaties kan worden aangepast.

Gebruik

Sleep de belastingscombinaties in de gewenste volgorde.

Staafbelastingen

Staafbelastingen worden op staven geplaatst.

Staafbelasting

Types

Type	Omschrijving
	Gelijkmatig verdeelde belasting
	Puntlast
	Momentbelasting

Invoer

Selecteer de staaf
Kies het belastingstype
Voer de grootte en positie in

Knoopbelastingen

Knoopbelastingen worden op knopen geplaatst.

Knoopbelasting

Types

Fx - Kracht in x-richting
Fz - Kracht in z-richting
My - Moment om y-as

Invoer

Selecteer de knoop
Voer de belastinggrootte in

Lokaal assenstelsel

Wanneer een lokaal assenstelsel is gedefinieerd, worden de belastingen in het lokale stelsel opgegeven.

Knoopverplaatsingen

Voorgeschreven knoopverplaatsingen kunnen worden opgegeven.

Knoopverplaatsing

Types

ux - Verplaatsing in x-richting
uz - Verplaatsing in z-richting
φy - Rotatie om y-as

Toepassing

Voorgeschreven verplaatsingen worden gebruikt voor:

Zakking van opleggingen
Temperatuurvervorming
Krimp

Bewerken

Functies

Kopiëren - Kopieer geselecteerde elementen
Verplaatsen - Verplaats geselecteerde elementen
Verwijderen - Verwijder geselecteerde elementen
Ongedaan maken - Maak de laatste bewerking ongedaan (Ctrl+Z)
Opnieuw - Herhaal de laatste ongedaan gemaakte bewerking (Ctrl+Y)

Selectie maken

Enkelvoudige selectie

Klik op een element om het te selecteren.

Meervoudige selectie

Houd Ctrl ingedrukt en klik op meerdere elementen
Of trek een selectiekader om meerdere elementen

Selectie opheffen

Klik in een leeg gebied om de selectie op te heffen.

Beeld

Weergaveopties

De weergaveopties bepalen wat er in het tekenveld wordt getoond.

Weergaveopties

Opties

Knoopnummers - Toon knoopnummers
Staafnummers - Toon staafnummers
Profielnamen - Toon profielnamen
Opleggingen - Toon opleggingsymbolen
Belastingen - Toon belastingen
M-lijn - Toon momentenlijn
V-lijn - Toon dwarskrachtenlijn
N-lijn - Toon normaalkrachtenlijn
Doorbuiging - Toon doorbuigingslijn

Dockable windows

De tabellen kunnen als 'floating' worden geplaatst of worden 'ge-docked'.

Voordelen

Meer vrijheid in de indeling van het scherm
Bij toepassingen met 2 schermen kan in het ene scherm de constructie grafisch full screen worden weergegeven en in het andere scherm de tabellen
Grafisch tekenen of numerieke invoer via tabellen kan gelijktijdig
Na elke wijziging worden alle tabellen bijgewerkt en de constructie opnieuw getekend

Resultaat

Spion

De spion toont de resultaten op een specifieke locatie.

Gebruik

Beweeg de muis over de constructie
De spion toont de waarden op die locatie

Weergave

M - Moment
V - Dwarskracht
N - Normaalkracht
w - Doorbuiging
φ - Hoekverdraaiing

Dockable

Het dialoogvenster van de spion is nu vrij verplaatsbaar (of dockable).

In het dialoogvenster van de spion voor de betonbalk kan de x-afstand ook getalsmatig worden ingevoerd.

Berekeninginstellingen

Opties

Analyse type - Lineair of niet-lineair
Materiaal - Staal, beton of hout
Code - Eurocode toetsing

Uitvoer

Afhankelijk van de gekozen run-optie kunnen worden berekend:

Per staaf extreme momenten en vervormingen
Alle karakteristieken (dwarskracht, moment, hoekverdraaiing en vervorming)

Beton

XBeam2d ondersteunt betonberekeningen volgens Eurocode 2: EN 1992-1-1.

Beton

Functies

Berekening van langswapening
Berekening van beugels
Doorbuigingsberekening voor beton

Normtoetsing

De normtoetsing beton wordt uitgevoerd volgens Eurocode 2.

Langswapening

De benodigde langswapening wordt berekend op basis van de momenten.

Berekening

Bepaling van de benodigde wapeningshoeveelheid
Controle op minimale wapening
Controle op maximale wapening

Beugels

De benodigde beugels worden berekend op basis van de dwarskrachten.

Berekening

Bepaling van de benodigde beugelwapening
Controle op minimale beugelwapening
Bepaling van de beugelafstand

Instellingen

Maak en beheer door de gebruiker gedefinieerde doorsnede profielen.

Open het Gebruikers Profielen dialoogvenster
Klik op "Nieuw Profiel Toevoegen"
Voer de profieleigenschappen in:
Naam
Doorsnede oppervlak (A)
Traagheidsmoment (I)
Weerstandsmoment (W)
Hoogte (h)
Breedte (b)

Bestaande profielen bewerken
Profielen verwijderen
Profielen importeren uit bestand
Profielen exporteren naar bestand

Gebruikers profielen verschijnen in de profielselectielijst en kunnen aan staven worden toegewezen zoals standaard profielen.

Berekening

Hout Doorbuiging

Achtergrondinformatie over doorbuigingsberekeningen voor houtconstructies.

Berekeningsmethode

Hout doorbuiging wordt berekend volgens Eurocode 5: EN 1995-1-1.

Doorbuigingscomponenten

Momentane doorbuiging - Directe vervorming onder belasting
Kruip doorbuiging - Langdurige vervorming door aanhoudende belasting
Einddoorbuiging - Totale doorbuiging inclusief kruipeffecten

Kruipfactor (kdef)

De kruipfactor is afhankelijk van:

Gebruiksklasse (vochtcondities)
Belastingduurklasse

Doorbuigingslimieten

Standaard doorbuigingslimieten volgens Eurocode 5:

Momentaan: L/300 tot L/500
Eind: L/150 tot L/300

Waarbij L de overspanning is.

Beton Doorbuiging

Achtergrondinformatie over doorbuigingsberekeningen voor betonconstructies.

Berekeningsmethode

Beton doorbuiging wordt berekend volgens Eurocode 2: EN 1992-1-1.

Factoren die Doorbuiging Beïnvloeden

Scheurvorming - Verminderde stijfheid door scheurvorming in trekzones
Kruip - Langdurige vervorming onder aanhoudende belasting
Krimp - Vervorming door betonkrimp

Effectief Traagheidsmoment

Het effectieve traagheidsmoment houdt rekening met:

Ongescheurde doorsnede stijfheid
Gescheurde doorsnede stijfheid
Mate van scheurvorming

Doorbuigingslimieten

Standaard doorbuigingslimieten volgens Eurocode 2:

Actieve doorbuiging: L/500
Totale doorbuiging: L/250

Waarbij L de overspanning is.

Lange Termijn Effecten

Lange termijn doorbuigingsfactor houdt rekening met:

Kruipcoëfficiënt (φ)
Krimpeffecten
Wapeningspercentage