Инструменты для моделирования вантовых конструкций

Генератор цепных линий

Изначально реалистичная форма троса обеспечит нам стабильность расчета. Кроме того, процесс «настройки» для достижения желаемого конечного состояния не будет таким сложным. Для нахождения геометрии равномерно нагруженного троса, с соотношением к фактической длине, можно применить генератор цепных линий. Данную опцию можно активировать в меню «Инструменты» → «Генерировать модель» → «Дуга ...».

Генерирование цепной линии

Кроме числа стержней и сечения, необходимо задать параметры цепной линии. Значения высоты представляют собой расстояния узлов от вершины цепной линии. «Параметр» соответствует радиусу кривизны в вершине. Таким образом, можно создать любой участок цепной линии.

Перемещение узлов с помощью RF-IMP/RSIMP

Геометрия троса не всегда соответствует форме цепной линии. Речь идет скорее об уникальном случае. В общем случае геометрия троса аффинна кривой момента. Например, трос, на который действует только одна нагрузка посередине, будет иметь треугольную форму. Если на трос действуют две одиночные нагрузки, он будет иметь трапециевидную форму.

Seilform analog Momentenlinie

В случае произвольного нагружения и, следовательно, более сложной формы можно применить дополнительный модуль RF-IMP или RSIMP. Применение данного модуля дает возможность создать геометрию троса по аналогии с деформацией. При этом можно относительно быстро создать модель, которая приближается к искомой форме.

Начальная деформация с перемещением узлов

Настройка путем изменения длины

Приведенные выше методы всегда применяются для определения исходного состояния для расчета. Однако трос будет продолжать деформироваться из-за действующей на него нагрузки. Однако обычно конечное состояние под нагрузкой предопределено.

Например, будет задано определенное провисание при заданной нагрузке. Теперь сложность состоит в том, чтобы определить исходную форму, которая приводит к искомой форме с приложенной нагрузкой. Без применения инструментов поиска формы, в большинстве случаев это возможно только итерационным методом. Одним из решений может быть изменение начального состояния до тех пор, пока не будет найден искомый прогиб. Еще одним вариантом является моделирование начального состояния упомянутым выше методом, однако применение итерационного процесса делает решение очень сложным. Также мы можем удлинять или укорачивать трос с помощью стержневой нагрузки «Продольная деформация». Трос будет удлинен или укорочен и к нему будут приложены другие нагрузки. Если искомое состояние не достигается, можно выполнить следующий шаг расчета, снова изменив «осевую деформацию». Если требуемый провес найден, то можно к начальной длине троса (функция «Центр тяжести и информация») прибавить изменение троса в длине. Сумма соответствует длине троса без нагружений.

На этом этапе следует упомянуть интерфейс COM. Специально заданную процедуру оптимизации (например, в Excel) можно связать с RFEM или RSTAB.

RF-FORM-FINDING

Программа RFEM с дополнительным модулем RF-FORM-FINDING предлагает возможность автоматического поиска искомой формы при заданной нагрузке. Необходимо лишь ввести стержень, нагрузку и требуемые параметры.

Параметры троса для поиска формы

Начальную форму и разделение стержней не нужно задавать подробно. После расчета модуль графически отобразит найденную форму троса, силы, а также длину троса под нагрузкой и без нагрузки.

Сравнение

Далее сравним возможные варианты. Требуется провисание троса 100 см, с пролетом между опорами 20 м при заданной нагрузке. Расчет конструкции, преобразованной в модуле RF-IMP, вручную (конструкция 1) сравним с решением в RF-FORM-FINDING (конструкция 2).

Конструкция 1: Начальная деформация троса составляет 40 см, что соответствует форме начальной деформации. Поэтому требуется еще одна деформация на 60 см. В результате расчета мы получим всего лишь 6,1 см. Поэтому трос необходимо удлинить. Соответствующее изменение длины должно быть определено итеративно, и результатом будет 10,2 см, которые равномерно распределятся по всем стержням.

Конструкция 1: Результат

Полученная длина троса без нагружения соответствует сумме длины стержней и удлинения стержней: (20,02 + 0,102) м = 20,122 м

Конструкция 2: У конструкции 2, для которой поиск формы выполняется автоматически в фоновом режиме, длина троса без нагрузки равна 20,12 м, если достигнут провес 100 см при заданной нагрузке. Результат идентичен значениям, вычисленным вручную. В этом случае требуется гораздо меньше усилий, так как исходная форма задана прямым стержнем, и нет необходимости в итерационном методе.

Система 2: Результирующая

Заключение

Что касается вантовых конструкций, то программы RFEM и RSTAB предлагают различные способы и способы их расчета. Усилия, которые могут потребоваться для проекта, всегда должны быть оценены. При расчете более сложных конструкций, в которых оценивается жесткость субструктур или взаимодействие между тросами, относительно быстро наши усилия станут неэкономичными. В таких случаях программа RFEM с ее дополнительным модулем RF-FORM-FINDING предлагает удобное и мощное решение.