Optimerad dimensionering av fackverksknutpunkter: en integrerad lösning mellan SCIA Engineer och Scia Design Forms

Abstract

Detta examensarbete behandlar utvecklingen av ett automatiserat beräkningsformulär för dimensionering av svetsade fackverksknutpunkter i stål, med fokus på rörprofiler. Bakgrunden till arbetet är ett praktiskt behov hos Nordec Oy, där den befintliga Excel-baserade kalkylen upplevdes som både tidskrävande och känslig för användardefinierade data. Målet var att ersätta denna metod med ett mer effektivt och tillförlitligt verktyg i SCIA Engineer, genom användning av tilläggsmodulen Scia Design Forms.

Syftet var att effektivisera dimensioneringsarbetet och minska risken för fel vid inmatning av data genom att automatisera processen. Arbetet genomfördes genom litteraturstudier, analys av befintliga beräkningsmetoder samt utveckling av kod i Scia Design Forms. Teoridelen beskriver principerna för projektering av svetsade knutpunkter och dimensionering enligt Eurokod 3 (EN 1993-1-8). Programmet Scia Design Forms förklaras också, med fokus på dess uppbyggnad och tillämpning i detta sammanhang.

Resultatet är ett beräkningsformulär bestående av en *.CLS-fil, där själva beräkningarna definieras, och en tillhörande *.CLC-fil som används för att ladda in formuläret i SCIA Engineer. Formuläret hämtar modellinformation från SCIA Engineer, genomför kontroller enligt Eurokod och avslutar processen med att beräkna anslutningarnas utnyttjandegrad. Lösningen har en flexibel kodstruktur som möjliggör stöd för flera anslutningstyper och förenklar framtida vidareutveckling.

Jämförelsen med den tidigare Excel-lösningen visar att formuläret ger högre noggrannhet och bättre användarvänlighet. Arbetet visar potentialen hos Scia Design Forms som ett verktyg för dimensionering, särskilt i situationer där standardfunktionerna i SCIA Engineer inte är tillräckliga.

Tämä opinnäytetyö käsittelee automatisoidun laskentalomakkeen kehittämistä hitsattujen teräsristikkoliitosten mitoitusta varten, painopisteenä putkiprofiilit. Työn taustalla on Nordec Oy:n käytännön tarve, jossa nykyinen Excel-pohjainen laskentamenetelmä koettiin sekä aikaa vievänä että herkkänä käyttäjän syöttämille tiedoille. Tavoitteena oli korvata tämä menetelmä tehokkaammalla ja luotettavammalla työkalulla SCIA Engineer -ohjelmistossa, hyödyntäen Scia Design Forms -lisäosaa.

Tarkoituksena oli tehostaa mitoitustyötä ja vähentää virheiden riskiä tietojen syötössä automatisoimalla prosessi. Työ toteutettiin kirjallisuustutkimusten, olemassa olevien laskentamenetelmien analyysin sekä Scia Design Form -koodin kehittämisen avulla. Teoriaosuudessa käsitellään hitsattujen liitosten suunnitteluperiaatteita sekä mitoitusta Eurokoodin 3 (EN 1993-1-8) mukaisesti. Myös Scia Design Forms -ohjelma esitellään, keskittyen sen rakenteeseen ja käyttöön tässä yhteydessä.

Tuloksena on laskentalomake, joka koostuu *CLS-tiedostosta, jossa itse laskenta on määritelty, sekä siihen liittyvästä *CLC-tiedostosta, jota käytetään lomakkeen lataamiseen SCIA Engineer - ohjelmaan. Lomake hakee mallinnustiedot SCIA Engineeristä, suorittaa tarkastukset Eurokoodin mukaisesti ja laskee lopuksi liitosten käyttöasteet. Ratkaisussa on joustava koodirakenne, joka tukee useita liitostyyppejä ja helpottaa jatkokehitystä.

Vertailu aiempaan Excel-ratkaisuun osoittaa, että lomake tarjoaa paremman tarkkuuden ja käyttäjäystävällisyyden. Työ osoittaa Scia Design Formsin potentiaalin mitoitustyökaluna erityisesti tilanteissa, joissa SCIA Engineerin vakiotoiminnot eivät ole riittäviä.

This thesis deals with the development of an automated calculation form for the dimensioning of welded steel truss joints, focusing on tubular profiles. The background to this thesis is a practical need identified at Nordec Oy, where the existing Excel-based calculation was perceived as both time-consuming and sensitive to user-defined data. The aim was to replace this method with a more efficient and reliable tool in SCIA Engineer, using the add-on module Scia Design Forms.

The purpose was to streamline the design process and reduce the risk of input errors by automating the process. The work was carried out through literature studies, analysis of existing calculation methods and development of code in Scia Design Forms. The theoretical section describes the principles of designing welded joints and the dimensioning according to Eurocode 3 (EN 1993-1-8). The Scia Design Forms software is also explained, with a focus on its structure and its application in this context.

The result is a calculation form consisting of a *.CLS file, where the actual calculations are defined and a corresponding *.CLC file used to load the form into SCIA Engineer. The form retrieves model data from SCIA Engineer, performs checks according to Eurocode and concludes the process by calculating the utilization ratio of the connections. The solution has a flexible code structure that supports multiple connection types and simplifies future development.

A comparison with the previous Excel-based solution shows that the form provides higher accuracy and improved user-friendliness. The work highlights the potential of Scia Design Forms as a design tool, especially in situations where the standard functions of SCIA Engineer are insufficient.