XFrame2d Manual

Copyright

Introductie

XFrame2d is het gereedschap voor elke constructeur.

Met XFrame2d bepaalt u in een handomdraai en zeer eenvoudig de geometrisch lineaire of geometrisch niet-lineaire krachtsverdeling in uw constructie. Het programma is uiterst gebruiksvriendelijk, eigentijds en zeer snel.

XFrame2d kan optioneel worden uitgebreid met een volledig geintegreerde staalmodule waarmee de staalconstructie tevens wordt getoetst volgens EN1993.

Met XFrame2d produceert u een zeer uitgebreid en vooral leesbaar berekeningsrapport in RTF- of PDF-formaat. De uitvoer is volledig transparant.

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 keurende instanties geen enkel probleem opleveren.

Wilt u direct aan de slag?

Wijzigingen

Wijzigingen t.o.v. versie 2.00

Nieuw in XFrame2d - Opleggingen onder een willekeurige hoek

Rol-oplegging onder een hoek Verende oplegging onder een hoek

Rol-oplegging onder een hoek / Verende oplegging onder een hoek

Alle mogelijke opleggingen

Er zijn zeer veel soorten opleggingen mogelijk. Vanzelfsprekend de bekende en standaard scharnieroplegging, roloplegging en momentvaste oplegging.

In XFrame2d 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.

Nieuw in deze versie is dat u door gebruik te maken van een lokaal assenstelsel elke willekeurige oplegging onder een willekeurige hoek kunt plaatsen.

Nieuw in XFrame2d - Staalspanningscontrole volgens EN1993

Ook dit maakt XFrame2d uniek. De krachtsverdeling wordt gebaseerd op een geometrisch niet-lineaire krachtsverdeling waarbij tevens automatisch imperfecties in rekening worden gebracht. Dit is een zeer nauwkeurige rekenwijze en is toepasbaar voor elke constructie.

Uit de krachtsverdeling volgt rechtstreeks of de constructie gevoelig is voor 2de orde effecten (knik) of niet.

Staalmodule - Staalspanningscontrole volgens EN1993

De staaltoetsing wordt gebaseerd op een geometrisch niet-lineaire krachtsverdeling. (GNL)

Er hoeft geen rekening te worden gehouden met (vaak dubieuse) kniklengteberekeningen.

Automatische generatie en berekening van imperfecties (initiele scheefstand en initiele staaf vooruitbuigingen) voor elke belastingcombinatie door middel van equivalente horizontale belastingen volgens art 5.3.2 (7) - figuur 5.4. Vaak wordt dit vergeten!! Nu dus niet meer. U geeft alleen de belastingen op en de combinaties. Het programma bepaalt voor u per combinatie de equivalente horizontale belastingen en voegt die toe in de berekende belastingcombinatie.

Echt uniek - Geen 'black-box' berekening maar een heldere uitvoer met uitgeschreven EN1993 formules. De berekening is daarmee handmatig te controleren en geeft u meer inzicht in welke factoren maatgevend zijn.

Nieuw in XFrame2d - Plaatsen van een scharnier in een balk

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

Inwendig scharnier

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

Het scharnier verplaatsen kan natuurlijk ook en zeer eenvoudig. Dubbel-klikken op de knoop. Het dialoogvenster voor de knoop wordt geopend. Hier kunt u de x-coordinaat aanpassen.

Mogelijkheden en 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 kan gekozen worden voor lineaire krachtsverdeling (eerste orde) of geometrisch-niet-lineaire krachtsverdeling. (tweede orde)
Er zijn zeer veel soorten opleggingen mogelijk. Vanzelfsprekend de bekende en standaard scharnieroplegging, roloplegging en momentvaste oplegging.
In XFrame2d 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. Nieuw in deze versie is dat u door gebruik te maken van een lokaal assenstelsel elke willekeurige oplegging onder een willekeurige hoek kunt 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.
Bij een geometrisch-niet-lineaire krachtsverdeling (tweede orde) kan worden gekozen voor een spanningsberekening volgens Eurocode 3: NEN-EN 1993-1-1.

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

Aanvullende beperkingen

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 knoopcoordinaten, 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. (zie bovenstaande figuur). Lokale assenstelsels kunnen worden gebruikt om knoopbeperkingen (opleggingen of 'restrains'), knoopbelastingen en/of knoopverplaatsingen in een willekeurige richting op te geven.

Tekenregels

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

Snel aan de slag met XFrame2d.

Deze handleiding beschrijft de user-interface van XFrame2d. Deze handleiding kunt u vanzelfsprekend raadplegen. Wilt u snel aan de slag zonder veel te hoeven lezen, bekijk dan de onderstaande korte demo's.

U zult ervaren hoe eenvoudig en ook hoe plezierig het is om met XFrame2d te werken.

Demo's

Demo	Omschrijving
demo1	Werken in het raster
demo2	Werken met stramienen en niveaus. Invoeren van een simpel portaal.
demo3	Werken met stramienen en niveaus. Invoeren van een 3-scharnierspant.
demo4	Knopen en staven invoeren in een tabel
demo5	Gebruik van zoom functie / Undo- en redo-functies
demo6	Invoeren van een lokaal knoop-assenstelsel
demo7	Inwendig scharnier in balk plaatsen - gerberligger
demo8	Voorbeeld van een gedetailleerde uitvoer
demo9	Voorbeeld van een vakwerkligger

Approach

Working Method

XFrame2d allows you to work in multiple ways:

Graphical Input

You can draw your construction directly in the graphical screen using: - Node cursor for placing nodes - Beam cursor for drawing beams - Support cursors for adding supports - Load cursors for applying loads

Table Input

All elements can also be entered or modified through tables: - Nodes table - Beams table - Profiles table - Load cases table - Load combinations table

Combined Approach

The graphical and numerical input methods can be used simultaneously. After each change, all tables are updated and the construction is redrawn. The undo and redo functions work regardless of the input method used.

Workflow

Define Geometry - Create nodes, beams, and supports
Assign Profiles - Select steel or timber profiles for beams
Apply Loads - Define load cases and load combinations
Calculate - Run the analysis
Review Results - View forces, moments, and deflections
Optimize - Use the optimization tool for steel profiles
Generate Output - Create PDF or RTF reports

Keyboard Shortcuts

General Shortcuts

Shortcut	Action
Ctrl+N	New file
Ctrl+O	Open file
Ctrl+S	Save file
Ctrl+Z	Undo
Ctrl+Y	Redo
Ctrl+P	Print
F1	Help
Escape	Cancel current operation

View Shortcuts

Shortcut	Action
Mouse wheel	Zoom in/out
Middle mouse button	Pan

Selection

Shortcut	Action
Ctrl+Click	Add to selection
Shift+Click	Add to selection
Left to right drag	Select window (fully contained)
Right to left drag	Select crossing (partially contained)

Input Mode

While drawing beams or entering loads, you can type values directly on the keyboard to specify exact dimensions or magnitudes.

Geometrie

Grid Lines and Levels

Grid lines and levels are useful as reference lines. Nodes can easily be snapped to these lines.

Adding Grid Lines

Grid lines can be added in the table. The table consists of:

Name - A description of the grid line
Type - Vertical (grid line) or horizontal (level)
Coordinate - The x-coordinate (for grid lines) or z-coordinate (for levels)

Using Grid Lines

When grid lines and levels are enabled in the Display Options, they appear as dotted lines in the graphical view.

With Snap Options configured to snap to grid lines, nodes will automatically snap to intersection points when placed near them.

Benefits

Quick and accurate placement of nodes
Consistent spacing in regular structures
Visual reference for the construction layout

Knopen

Knopen kunnen in het grafische scherm eenvoudig worden toegevoegd. Kies in de functiebalk voor Knoop cursor In deze modus kunt u meerdere knopen met behulp van de linker muisknop toevoegen. Bij plaatsing zit u rechtsonder in beeld de coordinaten.

Knopen coordinaten

Knopen kunnen willekeurig worden geplaatst, in een vast raster, of op stramienlijnen.

Opleggingen zijn knopen die in een bepaalde richting worden vastgezet.

Wijzigen van een knoop

Wijziging van een knoop kunt u door met de linker muisknop op de knoop te klikken en vervolgens met de rechter muisknop te kiezen voor eigenschappen. Of nog makkelijker door te dubbel klikken op de knoop. Het onderstaande dialoogvenster wordt geopend:

Knoop dialoogvenster

Coordinaten

x x-coordinaat

z z-coordinaat

Beperkingen

Zie Opleggingen

Lokale X-as

Zie Lokaal assenstelsel

Tabel Knopen

Knopen kunnen ook in de tabel Knopen linksonder worden toegevoegd en/of gewijzigd. Het maakt niet uit. Ook kunt u tussentijds wisselen tussen grafische invoer en tabellarische invoer.

Knopen tabel

Lokaal assenstelsel

In elke knoop kan een (knoop-)assenstelsel worden toegepast.

Lokaal assenstelsel Roloplegging

Voorbeeld van een rol-oplegging onder een hoek.

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. (zie bovenstaande figuur). Lokale assenstelsels kunnen worden gebruikt om knoopbeperkingen (opleggingen of 'restrains'), maar ook om knoopbelastingen en/of knoopverplaatsingen in een willekeurige richting op te geven.

Lokaal assenstelsel dialoogvenster

Lokale X-as

dx Relatieve afstand in x-richting

dz Relatieve afstand in z-richting

Met dx en dz wordt de ligging van de lokale x-as vastgelegd. De verhouding dx / dz bepaalt de hoek.

Opleggingen

Standaard opleggingen kunnen in het grafische scherm eenvoudig worden toegevoegd. Kies in de functiebalk voor een van de onderstaande opleggingen.

Opleggingstypen

Scharnier

Roloplegging z-richting

Roloplegging x-richting

Volledige inklemming

Verende X Verende oplegging x-richting

Verende Z Verende oplegging z-richting

Verende R Verende oplegging om y-as

In deze modus kunt u meerdere opleggingen met behulp van de linker muisknop toevoegen. Bij plaatsing zit u rechtsonder in beeld de coordinaten.

Coordinaten

Opleggingen kunnen willekeurig worden geplaatst, in een vast raster, of op stramienlijnen.

Opleggingen zijn knopen die in een bepaalde richting worden vastgezet.

Wijzigen van een oplegging

Wijziging van een oplegging kunt u door met de linker muisknop op de knoop te klikken en vervolgens met de rechter muisknop te kiezen voor eigenschappen. Of nog makkelijker door te dubbel klikken op de knoop. Het onderstaande dialoogvenster wordt geopend:

Oplegging dialoogvenster

Tabel Knopen

Opleggingen kunnen ook in de tabel Knopen linksonder worden toegevoegd en/of gewijzigd. Het maakt niet uit. Ook kunt u tussentijds wisselen tussen grafische invoer en tabellarische invoer.

Knopen tabel

Node Joints

Node joints (also called node connections) define how beams are connected at a node. By default, all beams meeting at a node are rigidly connected.

Types of Connections

Rigid - Full moment transfer between beams
Hinged - No moment transfer (pinned connection)
Semi-rigid - Partial moment transfer using a rotation spring

Defining Node Joints

When multiple beams meet at a node, you can specify the connection type for each beam end:

Select the node
Open the properties dialog
Set the connection type for each beam

Spring Connection

For semi-rigid connections, you can specify a rotation spring stiffness. This is useful for modeling:

Flexible connections
Partially restrained joints
Specific joint behavior

Joint in a Beam

Internal hinge

An internal hinge (or joint) can be inserted within a beam to create a Gerber beam or other articulated structures.

Creating an Internal Hinge

Select the internal hinge tool from the toolbar
Click on a beam at the location where you want the hinge
The beam is automatically split at that point with a hinge

Behavior

At an internal hinge:

Moment is zero (no moment transfer)
Shear force is continuous
Normal force is continuous
Rotation discontinuity is allowed

Use Cases

Internal hinges are commonly used for:

Gerber beams (cantilever with suspended span)
Three-hinged arches
Articulated structures
Modeling construction joints

Watch demo - Inserting an internal hinge

Verbindingen

Joints

In version 3.01 and later, XFrame2d includes a comprehensive steel joint module. Moment-fixed steel joints can be entered and their rigidity is automatically taken into account in the analysis.

Joint Types

The module supports various joint types according to Eurocode EN 1993-1-8:

Beam-to-column joints
Beam-to-beam joints
Column bases

Joint Properties

For each joint, you can specify:

Connection type
Bolt configuration
Plate dimensions
Weld sizes

Rigidity

The joint rigidity is calculated according to the Eurocode component method. The calculated stiffness is then used in the structural analysis, providing more accurate results than assuming fully rigid or fully pinned connections.

Calculation

See Joints Calculation for details on how joint rigidity is determined.

Joints Calculation

The joint calculation in XFrame2d follows Eurocode EN 1993-1-8 using the component method.

Component Method

The component method analyzes a joint by:

Identifying all active components (bolts, welds, plates, etc.)
Calculating the stiffness of each component
Assembling the overall joint stiffness

Calculated Properties

For each joint, the following are calculated:

Moment resistance - Maximum moment the joint can transfer
Rotational stiffness - Initial stiffness of the joint
Classification - Rigid, semi-rigid, or nominally pinned

Integration with Analysis

The calculated joint stiffness is automatically used in the structural analysis. This provides:

More realistic force distribution
Better estimation of deflections
Economical joint design

Output

The detailed joint calculation is included in the calculation report, showing all formulas and intermediate results according to the Eurocode.

Staven

In het grafische scherm kunnen staven eenvoudig worden toegevoegd door de staven te tekenen. Kies in de functiebalk voor Staaf cursor In deze modus kunt u 2 knopen selecteren waartussen de staaf zich bevindt.

Kies de beginknoop met linker muisknop. Selecteer een bestaande knoop of plaats een nieuwe knoop.
Kies de eindknoop met linker muisknop. Selecteer een bestaande knoop of plaats een nieuwe knoop.

Na selectie van de 2de knoop, de eindknoop verschijnt het onderstaande dialoogvenster.

Wijzigen van een staaf

Wijziging van een staaf kunt u door met de linker muisknop op de staaf te klikken en vervolgens met de rechter muisknop te kiezen voor eigenschappen. Of nog makkelijker door te dubbel klikken op de staaf. Het onderstaande dialoogvenster wordt geopend:

Staaf dialoogvenster

Staafnummer

Het staafnummer wordt automatisch gegenereerd.

Van knoopnr.

Het nummer van de beginknoop

Tot knoopnr.

Het nummer van de eindknoop

Staaftype

Door middel van het staaftype wordt opgegeven of de staaf in de betreffende knoop scharnierend of momentvast verbonden is aan deze knoop.

Aanduiding	Omschrijving
	beide zijden 'stijf' ingeklemd (default)
	begin 'stijf' ingeklemd;eind scharnierend
	begin scharnierend;eind 'stijf' ingeklemd
	beide zijden scharnierend
	beide zijden 'stijf' ingeklemd ALLEEN trek
	begin 'stijf' ingeklemd;eind scharnierend ALLEEN trek
	begin scharnierend;eind 'stijf' ingeklemd ALLEEN trek
	beide zijden scharnierend ALLEEN trek
	beide zijden 'stijf' ingeklemd ALLEEN druk
	begin 'stijf' ingeklemd;eind scharnierend ALLEEN druk
	begin scharnierend;eind 'stijf' ingeklemd ALLEEN druk
	beide zijden scharnierend ALLEEN druk
	beide zijden 'verend' ingeklemd
	begin 'verend' ingeklemd;eind scharnierend
	begin scharnierend;eind 'verend' ingeklemd
	beide zijden scharnierend

Aansluiting

Specifiek en alleen voor de verende staafaansluitingen moeten de veergegevens worden opgegeven. Zie Verende staafaansluiting

EN 1993-1-1

Specifiek en alleen voor de toetsing volgens Eurocode 3: NEN-EN 1993-1-1 kunnen gegevens worden ingevoerd.

Kniklengte De kniklengte uit het vlak. De toetsing volgens Eurocode 3: NEN-EN 1993-1-1 is gebaseerd op een geometrisch niet lineaire krachtsverdeling. Dat betekent dat knik van de staven in het vlak van het raamwerken impliciet is voorzien. Per belastingcombinatie wordt iteratief inwendig evenwicht bepaald.

Knik uit het vlak van het raamwerk zal wel moeten worden beoordeeld. Default wordt de kniklengte uit het vlak gelijk genomen aan de staaflengte. In die gevallen dat dit afwijkt kan per staaf een afwijkende kniklengte worden ingevoerd.

Aantal kipsteunen Alleen relevant voor de toetsing van de kipstabiliteit: Het aantal kipsteunen is default 2. In die gevallen dat er meer dan 2 kipsteunen worden toegepast kan per staaf een afwijkend aantal worden ingevoerd.

Staafgroep Specifiek en alleen voor de toetsing van de kipstabiliteit kan een staafgroep worden ingevoerd. XFrame2d detecteert automatisch welke staven hiervoor in aanmerking komen. Alleen die staven die in het verlengde van de beschouwde staaf liggen, momentvast zijn verbonden en van hetzelfde profiel zijn, worden zichtbaar. U kunt aanvinken welke staven dat zijn.

Tabel Staven

Staven kunnen ook in de tabel Staven linksonder worden toegevoegd en/of gewijzigd. Het maakt niet uit. Ook kunt u tussentijds wisselen tussen grafische invoer en tabellarische invoer.

Staven tabel

Spring Beam Connection

Beams can be connected to nodes with springs instead of rigid connections. This allows modeling of:

Flexible connections
Partial moment transfer
Semi-rigid joints

Types of Springs

Translation springs

Spring in x-direction (axial)
Spring in z-direction (transverse)

Rotation spring

Spring for moment transfer

Setting Spring Stiffness

For each beam end, you can specify:

Translation spring stiffness in x-direction (kN/m)
Translation spring stiffness in z-direction (kN/m)
Rotation spring stiffness (kNm/rad)

Special Cases

Stiffness = 0 - Free (no force transfer)
Stiffness = very high - Rigid connection
Stiffness = calculated value - Semi-rigid behavior

Use Cases

Spring beam connections are useful for:

Modeling actual joint flexibility
Including connection stiffness from the Joints module
Sensitivity analysis of connection behavior

Eurocode

XFrame2d includes integrated Eurocode design checks for both steel and timber structures.

Steel Design - EN 1993-1-1

For steel beams, the following checks are performed:

Cross-section resistance (N, V, M)
Buckling resistance
Lateral-torsional buckling resistance
Combined bending and compression

Timber Design - EN 1995-1-1

For timber beams, the following checks are performed:

Bending stress
Shear stress
Compression/tension stress
Combined stress
Deflection limits

Analysis Method

XFrame2d uses geometric non-linear analysis (second-order analysis) for Eurocode checks. This approach:

Automatically includes P-delta effects
Accounts for initial imperfections
Allows buckling length equal to system length

See Buckling for more details on the calculation approach.

Unity Checks

Results are displayed as unity checks (UC):

UC < 1.0: Beam satisfies requirements
UC > 1.0: Beam does not satisfy requirements

Double-click on the unity check indicator to see the detailed calculation.

Profielen

Steel Profiles

Steel profile

Profile Name

Description of profile.

Note: You can enter the standard profile name directly here as well. The program will look up the standard profile in the database. For example hea200 or HE200a.

The module has an extensive library of standard profiles of more than 2700 profiles from which you can choose from. Click on the dots ... to open the profile browser.

Standard steel profile

Material

Name of material.

Basic Shape

There are a number of basic shapes available:

Shapes

Note: You can change all dimensions by clicking on the number in the dimension line. This way you are able to enter any profile that is not in our database. This gives you flexibility.

See Changing Dimensions

E

The elasticity modulus.

Angle

Angle of profile in the y-z coordinate system.

Timber Profiles

Timber profile

Profile Name

Description of profile.

Note: You can enter the standard profile name directly here as well. The program will look up the standard profile in the database. For example 85 x 175.

The module has an extensive library of standard profiles from which you can choose from. Click on the dots ... to open the profile browser.

Timber library

Material

Name of material.

Type of Timber

Type of timber

Select the timber type (softwood, hardwood, glulam, etc.)

Timber Class

C14, C16, C18, C20, etc.

Service Class

1, 2, or 3.

Basic Shape

There are a number of basic shapes available:

Shapes

Note: You can change all dimensions by clicking on the number in the dimension line. This way you are able to enter any profile that is not in our database. This gives you flexibility.

See Changing Dimensions

E

The elasticity modulus.

Angle

Angle of profile in the y-z coordinate system.

Samengesteld profiel

Built-up Section

Built-up steel Built-up timber

With this module you can build up any section by combining multiple profiles.

Features

Combine standard profiles
Add plates and custom shapes
Create holes in sections
Calculate combined section properties

Input Methods

Table Input - Enter profiles numerically
Graphical Input - Visual profile arrangement

Built-up Section Input

Built-up input

You can Add, Copy and Delete any profiles here. Using Properties you can change your profile or alter the profile dimensions.

Built-up properties

Profile Name

Enter the profile name or select from our profile database.

Special Input Syntax

1) Half H profile Syntax: 1/2 profile name [ - min dimension ] Example: 1/2IPE300 or 1/2HE650B-5

2) Rectangular plate Syntax: S width x height or F width x height Example: S200x12

3) Hole Syntax: G width x height or H width x height Example: H50x25

4) Round Syntax: R diameter Example: R50

5) Tube (segment) Syntax: R diameter x thickness [ / angle1 / angle2 ] Example: R500x12 or R500x12/0/180

6) Triangle Syntax: D width x height or T width x height Example: T50x60

U

Coordinate u in mm

V

Coordinate v in mm

Angle

Angle in degrees

Graphical Input

Graphical view of the built-up section, with:

Cross section of all profiles used. The focused section is displayed with another color.
Coordinate system
Centroid
Principal axis
Distances from centroid to all largest dimensions
Display of radius of gyration
Display of plastic neutral axis

Right-click to access the context menu:

Built-up context menu

Built-up menu

Functions

Select You can change the focused profile by left-clicking within the profile bounds.

Move Profiles can be moved. There is an automatic snap to known points, which makes moving profiles quite easy. You can change the coordinates as well.

Zoom Window With this function you can zoom in on a part of your construction. You can use this to make the graphical input easier.

Zoom Extents With zoom extents the total built-up section is shown in full screen.

Pan By the use of pan you can drag/move a zoomed part of your drawing.

Distance In this mode distances can be measured.

Belastingen

Belastingsgevallen

Invoeren van belastingsgevallen

Belastingsgevallen

Parameters

Nr. Dit nummer wordt automatische genereerd.

Omschrijving Vrij in te voeren omschrijving van het belastingsgeval.

Type Het type belasting (permanent of veranderlijk)

Standaard wordt er automatisch een belastingsgeval genereerd.

Sequence Load Cases

With a click on the right mouse button, the context menu shown below is opened. With these functions you can easily adapt the sequence of the load cases and/or insert load cases.

Load case menu

Insert

A new load case is created, and inserted above the current load case.

Delete

The load case is deleted, including all the loads.

Copy

The load case is copied, including all the loads.

Move Up / Move Down

A load case can be moved up and down a line.

Copy Load Case

With the right mouse button the following context menu is opened.

Load case menu

Copy Loads From...

Every load from an already existing load case can be copied. The dialog box shown below is opened. Herein you choose the load case from which you want to copy the loads.

Load case copy

Belastingcombinaties

Sequence Load Combinations

With the right mouse button the following context menu is opened. With these functions you can easily adapt the sequence of the load combinations, or insert new load combinations.

Load case menu

Insert

A new load combination is created and inserted above the current load case.

Delete

The load combination is deleted.

Copy

The load combination is copied.

Move Up / Move Down

A load combination can be moved up and down a line.

Copy ULS Combination to SLS

Every load combination of the type ULS will be copied as type SLS. The load factors are set to 1.

Staafbelastingen

Belasting iconen F-belasting M-belasting

Het onderstaande dialoogvenster wordt geopend.

Staafbelasting dialoogvenster

Parameters

Belastingsgeval Keuze van het belastingsgeval. Hier kunt u ook direct een nieuw belastigsgeval aanmaken.

Type belasting

Type	Omschrijving
	gelijkmatig verdeelde belasting of verlopende belasting
	puntlast - F-belasting
	moment - M-belasting

q1 De grootte van de belasting. Voor q-belasting de grootte van de belasting aan het begin in kN/m. Voor een puntlast de grootte van de belasting in kN, Voor een moment de grootte van de belasting in kNm.

Met Plus/min kunt het teken van de belasting eenvoudig veranderen.

q2 Alleen voor q-belasting de grootte van de belasting aan het eind kN/m.

a De afstand in mm waar de belasting begint, gerekend vanaf de beginknoop van de staaf.

b Alleen voor q-belasting de afstand in mm waar de belasting eindigt, gerekend vanaf de beginknoop van de staaf.

hoek Alleen voor de q- en F-belasting. De hoek in graden met de normaal. Tegengesteld aan de klokrichting is positief.

z De afstand in z-richting in mm t.o.v. de referentielijn. De referentielijn is instelbaar: 'z- t.o.v. bovenkant' / 'z- t.o.v. zwaartelijn' / 'z- t.o.v. onderkant'. Deze afstand is alleen relevant voor de toetsing van de kipstabiliteit.

Knoopbelastingen

Knoopbelasting cursor

Het onderstaande dialoogvenster wordt geopend.

Knoopbelasting dialoogvenster

Parameters

Belastingsgeval Keuze van het belastingsgeval. Hier kunt u ook direct een nieuw belastigsgeval aanmaken.

Vector belasting Instelling of u de belasting als vector in een bepaalde richting wilt invoeren.

De knoopbelasting wordt standaard in het globale assenstelsel ingevoerd. Wanneer er voor de betreffende knoop een lokale assenstelsel is opgegeven dan worden de krachten t.o.v. van dit assenstelsel opgegeven.

Fx Grootte van de kracht in kN in x-richting

Fz Grootte van de kracht in kN in z-richting

My Grootte van het moment in kNm om y-as.

F Grootte van de kracht in kN

Knoopverplaatsingen

Aansluiting knop

Het onderstaande dialoogvenster wordt geopend.

Aansluiting dialoogvenster

Hier kunt u de veerkarakteristieken van de verende aansluiting invoeren (bijvoorbeeld een semi-stijve momentverbinding).

Parameters

Nr. Het nummer van de aansluiting. Dit nummer wordt automatisch aangemaakt. Vanuit de staven wordt gerefereerd naar dit nummer. Op die manier kan dezelfde verbinding meerdere keren worden toegepast. De veerkarakteristieken worden eenmalig gedefinieerd. Achteraf bijstellen van de veerwaarden is dan ook zeer eenvoudig.

Omschrijving Vrij in te voeren tekst.

Kx De rekveerwaarde in N/mm

Cy De momentveerwaarde in Nm/rad

Bewerken

Make Selections

For selecting a (big) amount of nodes or beams in one time you can use the Select Window or Select Crossing.

This works exactly the same way as you might know from AutoCAD.

You draw a window from left to right. You draw a crossing from right to left.

Select Window (from left bottom to the right top)

Determine, by the use of your mouse, the starting point of the window you want to draw. This is the left corner of the window you want to draw.
Push the left mouse button.
While you push the left mouse button you move the mouse to the right. A window is drawn in (partly transparent) blue.
When you release the left mouse button, all the nodes and beams that are completely in this window will be selected.

Select Crossing (from the right top to the left bottom)

Determine, by the use of your mouse, the starting point of the window you want to draw. This is the right corner of the window you want to draw.
Push the left mouse button.
While you push the left mouse button you move the mouse to the left. A window is drawn in (partly transparent) green.
When you release the left mouse button, all the nodes and beams that are partially in this window will be selected.

Multi Select

To select multiple nodes or beams you can use the CTRL-button or the SHIFT-button.

By pushing the CTRL-button or the SHIFT button continuously, you 'draw' the selection window as described above.

Watch demo - Select window/crossing possibilities

Beeld

Display Options

Display options 1

Geometry Options

Axis Draw the global coordinate system.

Grid Lines / Levels Grid lines, levels and/or help lines will be drawn dotted. See Grid Lines / Levels.

Regular Grid A regular grid is drawn. The size and the color of the regular grid are adaptable. See Regular Grid.

Crosshairs Two crosshairs are drawn (horizontal and vertical). This can come in handy when inserting nodes and beams.

Beam Orientation The local coordinate system (see Design Arrangement) will be drawn in the middle of the beam. The direction of the local z-axis is shown. This is important for inserting the beam loads which are entered in the local beam coordinate system. See Beam Loads.

Node Numbers Node numbers are shown between brackets (..) at the node.

Beam Numbers The beam numbers are shown between square brackets [..] at the beam.

Profile Names The profile names are shown at the beam.

Profile Numbers

Material Names

Results Options

Display options 2

Axial Force Drawing of the N-line. The scale can be set.

Shear Force Drawing of the D-line. The scale can be set.

Bending Moment Drawing of the M-line. The scale can be set.

Soil Pressure For beams on an elastic foundation (Shallow foundation) the soil pressure can be displayed. The scale can be set.

Deflection Drawing of the deflection line. The scale can be set.

Internal Forces Drawing of the internal forces.

Reaction Forces Drawing of the reaction forces in all the supports.

Unity Checks Per beam the unity checks can be displayed. These are results from the check according to the Eurocode (steel or timber). When the unity check is smaller than 1.00 the beam meets the criteria, and a green dot is drawn . When the unity check is bigger than 1.00 the beam does not meet the criteria and a red triangle Warning is drawn.

When you double-click on the dot/triangle, a detailed calculation of the concerning beam is shown.

Dockable Windows

What are these? Dockable windows are windows that can be moved freely or placed on fixed spots (left/right/top/bottom of the screen).

Watch demo - Dockable windows possibilities

Available Tables

The tables for Geometry (Grid lines / Levels, Nodes, Profiles and Beams) and the tables for Loads (Load combinations, Beam loads, Node loads and Combinations) can be displayed or not.

Working with Tables

You can enter your construction fully graphically, whereby the use of tables is not really necessary. Nevertheless it can be handy to see, for instance, the node coordinates in tables. This is possible. But in contrary to many other programs you can also make any changes in these tables.

It does not matter. Graphical drawing or numerical input via tables can be done simultaneously. After each change, all tables are updated and the construction is redrawn. Of course the undo and redo functions still work.

Docking Options

The windows can be set as:

Floating - In a random position but also outside the screen
Docked - Left/right/top/bottom in the main screen

This gives you much freedom. You can decide for yourself what you find most pleasant. The program remembers this setting, so you only have to do this one time. Of course you can always change this.

Multi-Monitor Setup

For example, when you have two computer screens, you can show the construction graphically in full screen on one screen and show the tables on the other screen.

Changing Dimensions

Changing Dimensions or Values in the Graphical View

Move your cursor on the number in the dimension line.
When the dimension line gets its focus, the number is viewed bold. The color of the dimension changes from gray to black.
Press left mouse button. A dialog appears with the number to be edited.
Change the value.
Press . The dialog will be closed and the dimension has been changed.

or

Press Cancel to cancel.

Load Generator

Load generator icon

Working with the Load Generator

With the load generator you generate the snow and wind loads including all the load combinations in no time. Especially the wind loads according to the Eurocode are extensive and therefore laborious. The load generator will take this work out of your hands. The output specifically shows how the wind loads on the beams are determined and calculated.

Note! Before you can work with the load generator, you need to select the right beam type (load) per beam. You have the option between: floor, left vertical wall, right vertical wall, roof, overhang, wall/parapet. Based on this, the snow and wind loads are calculated. See Beams.

Load generator dialog

General

The dimensions of the building and the place of the central truss in the building.

Design Working Life The design working life of the building in years.

Height of the Building The height of the building in meters. This value is generated. The height and the depth of the building are the deciding factor for the wind pressure coefficients.

Depth of the Building The total depth of the building (measured perpendicular to the truss plane) in meters. The height and the depth of the building are the deciding factor for the wind pressure coefficients.

Width of the Building The total width of the building (measured in the truss plane) in meters. This value is generated. The height and the width of the building are the deciding factor for the wind thrust.

B - Load Width Truss The width (measured perpendicular to the truss plane) in meters that the truss needs to bear.

A - Distance End Wall to Center Truss The distance end wall - center truss (measured perpendicular to the truss plane) in meters. This distance is important for determining the wind pressure coefficients. An interpolation is executed between the wind pressure coefficients in different zones of the roof.

Snow Loads

Snow loads according to EN-1991-1-3 Select whether the snow load needs to be generated or not.

Wind Loads

Wind loads according to EN-1991-1-4

Wind Zone Dependent on the location of the structure, the wind zone is chosen. This value differs per country.

Terrain Category Based on local circumstances the terrain category is chosen.

Height Above Terrain The height of the building above terrain in meters.

Velocity Pressure Calculated velocity pressure.

Structural Factor Structural factor according to 6.3.

Correlation Setting if wind pressures on facades must be reduced by 0.85. E.g. according to Dutch NAD art. 7.2.2(3).

Wind from Left Select whether the wind has to be generated from left to right.

Wind from Right Select whether the wind has to be generated from right to left.

Wind Perpendicular Select whether the wind should be generated perpendicular (perpendicular to the truss plane).

The internal under- and over pressure is dependent on the size of the holes in the facades.

Generate Loads All the load cases and load combinations for snow and wind are created automatically. You can also change and extend these loads.

Resultaten

Spy

Spy icon

By the use of the spy you can look at the results of a certain beam in more detail.

Using the Spy

Push the button Spy . The screen is now separated into two screens:

Left screen - The total construction is shown, or a zoomed part of the construction
Right screen - The selected beam is shown with beam forces

By moving the vertical splitter, the size of both screens can be adapted.

Viewing Results

In the left screen you click on one of the beams. This beam will be drawn in the right screen, including the beam forces. In the right screen you can move the vertical line. The forces are shown at the top of the right screen.

You have the option of: - N-lines (axial force) - D-lines (shear force) - M-lines (bending moment) - Deflection lines

By pushing the button Spy one more time you will go back to just having one screen.

Spy view

Calculation Settings

Settings icon

Calculation settings dialog

Analysis

You can choose between two sorts of analysis:

Geometric Non-Linear (GNL) - Second-order analysis including P-delta effects
Geometric Linear (GL) - First-order analysis

When you have chosen for a check according to the Eurocode (timber and steel), the analysis is always Geometric Non-Linear (GNL).

Dead Weight

You can choose if you want the dead weight to be automatically generated or not.

Gravity Acceleration g

Gravity acceleration in m/s².

Code Check

Design Working Life

The design working life of the construction in years.

Consequence Class

The consequence class of the construction. This determines among other things, the load factors that need to be used.

National Annex

The national annex can be chosen by country.

Steel Code

The steel code you want to use.

Imperfections

It can be set whether you want to take imperfections into account or not. For the time being, in XFrame2d global tilt is only possible in two directions. The beam imperfections (beam deformations) are not taken into account. However, the check according to Eurocode does take this into account, by assuming the buckling length equal to the beam length.

m

Relevant for steel structures only: This is the number of columns in a row including only those columns which carry a vertical load NEd not less than 50% of the average value of the column in the vertical plane considered.

Optimization

Optimization icon

With the function optimization you can very easily and quickly create an optimal design of your steel construction. This function can save you a lot of steel kilograms.

How Does It Work?

You will go through all the profiles (in the table Profiles) as you inserted before. See Beams.

The alternatives per profile will be shown directly. From these alternatives you can select another profile.

Optimize steel dialog

Profile No.

The profile number refers to the profile number in the table Profile shown below.

Profile table

Profile

The chosen profile.

Type

Here you select the profile type (or group) in which there can be searched for alternative profiles.

Maximum Number per Type

Here you can enter the maximum amount of alternatives per profile type. Standard this value is at 3, but you can vary this value.

Select

Select button

Hereby you choose a profile from the right table 'Alternatives'. You can also double-click on the line in the table to choose the profile.

Alternatives

Alternatives table

In this table the possible alternatives are directly shown. Normally the table is sorted on the unity check (u.c.). This unity check is the normative check according to the Eurocode EN1993.

It is also possible to sort the table by profile name or weight by clicking on the column text.

Remark: By changing the moment of inertia, the force distribution also changes. The optimization function does not take this into account. It could be possible that the new selected profiles will not be sufficient for your design and you have to use the optimization again. However, you will experience that the optimal design will be determined quickly and easily.

Instellingen

Tab Settings & Help > Settings > tab Snap Options

When, in the graphical screen, the cursor comes near a known point and/or an edge, the cursor is automatically placed to this point. There is been snapped to this point.

In many known design programs this functionality is used. It lets you select an exact point.

A very convenient functionality when drawing or displacing a node and/or a beam.

Snap Size The amplitude in mm in which is searched for a known point (node/middle of a beam/grid line). The default value is set to 150 mm. Generally this value suffices.

Snap to Node Setting whether there needs to be snapped to the nearest node.

Snap to Midpoint Setting whether there needs to be snapped to the midpoint of a beam. A red rectangle is displayed when this point is found.

Snap to Grid Lines/Levels Grid lines and levels can be used. Here you get to choose whether there needs to be snapped to the intersections. Nodes follow the grid lines and levels. The node will be drawn light grey and follows these lines. At the right bottom of the screen you can see the node coordinates. You can place a node graphically. Obviously you can also numerically change the exact node values afterwards. When you double-click on the node, a dialog box is opened. You can also change the node coordinates in this table. When you click on the node, the focus directly lies on the concerning line in the node table.

Snap to Existing Coordinate Lines All the nodes that are inserted are not directly visualized in the grid lines and levels. This makes snapping possible. This is a very useful functionality. Often the geometry of a construction is regular. Multiple nodes often lie on the same x- or z-coordinate. A construction can be inserted very easily and quickly.

Preview

Menu: File > Preview

Toolbar: Preview icon

The dialog box of the print preview offers, next to the standard functionality, many extras including:

Directly creating an e-mail with the calculation in PDF-format attached
Generating a PDF-file
Adding a watermark in the output file

Achtergrond

Buckling

XFrame2D has a fully integrated Eurocode EN 1993 steel and EN 1995 timber design module. Steel/timber test/design rules according to the newest/latest European standards. You are up-to-date with the latest standards. In XFrame2D all Eurocode design checks are based on a geometrically non-linear analysis. Imperfections (initial sway imperfections) will be automatically included in calculating load combination(s).

This is a very accurate calculation method and is applicable for every type of frame. Sway or braced/non-sway frames. Also, there is no need to calculate (error-prone) buckling lengths anymore. The geometrical non-linear analysis (Second-order analysis) ensures global buckling stability check.

The Way Steel Check According to the Eurocode is Implemented

Explanation

According to Eurocode EN 1993-1-1 art. 5.2.2 (7) a) no individual stability check for the members according to 6.3 is necessary if second order effects in individual members and relevant member imperfections (see 5.3.4) are totally accounted for in the global analysis of the structure. (Global initial sway imperfections and relatively initial local bow imperfections of members for flexural buckling).

In XFrame2d, the global initial sway imperfections according to art. 5.3.2 (3) a) are taken into account automatically. However, the relatively initial local bow imperfections of members for flexural buckling according to art. 5.3.2 (3) b) are not.

This means that the individual stability of the elements must be checked according to 6.3, whereby the buckling length may be set equal to the system length. According to art. 5.2.2 (7) b). By applying a geometric non-linear analysis, the moments and forces are of course including all second-order effects.

Advantages of This Approach

There is no need to calculate (error-prone) buckling lengths anymore. Buckling lengths are not calculated correctly in all cases and are certainly not load independent.
There is no need to make a choice for the type of framework, braced or non-sway. When the framework is sensitive to 2nd order, it follows directly from the analysis.
By global initial sway imperfections of the framework, the calculation process (the iteration) also works well with a symmetrical construction and symmetrical load.
Adjacent loads can easily be taken into account.
Lateral stability is also included in the stability check according to 6.3.3.

Tapered Beam

You can optionally enter a tapered beam. The tab "Profile end" is activated. Here you can enter the 2nd profile at the end of the bar.

Attention! The basic shape of the profile (H-, U-, L-shape, etc.) must match that of the profile at the beginning of the beam.

Force Distribution

For the mechanics calculation, the beam is automatically divided into a number of beam parts with a length corresponding to the average profile height. The profile section properties such as moment of inertia are calculated in the middle of each beam part. A constant moment of inertia is calculated for each beam part. Because the beam parts are quite short, this approach proves to be sufficiently accurate.

Stress Testing

For stress testing, the profile section properties are calculated per section (per x-distance). Thus, this calculation is exact.