Možnosti, jak předejít singularitám na uzlových nebo liniových podporách deskových konstrukcí

Odborný článek

Tento text byl přeložen Google překladačem

Zobrazit původní text

Okrajové podmínky pro uložení desky lze v programech pro výpočty MKP zadávat rychle jako uzlové nebo liniové podepření. Pokud však již při modelování nevezmeme v úvahu poddajnost podepření, pak často nejpozději při analýze napětí, případně při výpočtu nutné výztuže bude potřeba důkladněji se podívat na zadání podpor.

Zatímco výsledky se mimo místa nespojitosti při zjemňování sítě konečných prvků stále upřesňují a nakonec se již téměř nemění, „vystřelují“ výsledky na uzlových podporách a na koncích liniových podpor stále vzhůru. Následkem toho jsou obvykle místa, která nelze posoudit, nebo velmi vysoké výsledky. Proto je třeba tyto singularity buď argumentovat, nebo přesněji stanovit okrajové podmínky.

Obr. 01 - Reakce podpor

Obr. 02 - Nutná výztuž - tuhé podepření

Uzlové podpory

Pokud se pod deskou nachází sloup, definuje se při 2D modelování uzlová podpora. Abychom se vyhnuli singulárním podporám v uzlu sítě konečných prvků s tuhými podporami, je možné konstanty tuhosti zadat ručně nebo lze automaticky stanovit součinitele podloží pomocí volby „Sloup v Z“.

Pružnou podporu lze zohlednit automaticky nastavením několika parametrů.

Obr. 03 - Sloup v Z

Nabízí se tři možnosti:

  1. Pružné podloží plochy: V programu se zohledňuje pružné podloží plochy s rozměry sloupů. Tato volba ovšem nevyhnutelně vede k tomu, že hlava sloupu je částečně podepřena svislými páry sil, jako jsou podporové pružiny ve směru x a y.
  2. Pružná uzlová podpora: Pro zvýšení tuhosti sloupem se pro výpočet použije plocha s dvojitou tloušťkou desky, která je jednotlivě podepřena stanovenými konstantami pružiny.
  3. Uzlová podpora s upravenou sítí KP: Také uvnitř se použije dvojitá tloušťka. Zohlední se ovšem tuhé podepření v Z.

Poslední dvě možnosti umožňují použít také kloubovou nebo polotuhou podporu v hlavě sloupu a všechny tři možnosti umožňují použít kloubovou, polotuhou nebo tuhou podporu v patě sloupu.

Stanovené konstanty tuhosti se zobrazí přímo na pravé straně pod grafikou a zohledňují veškeré změny. Kromě toho existuje možnost zohlednit jiný průřez hlavice sloupu a také smykovou tuhost sloupu. Ve výchozím nastavení je aktivována smyková tuhost. Redukuje se tak vodorovná podpora pružin a rotační pružina podpory.

U všech tří možností je průřez sloupu převzat z posouzení ploch provedených v přídavných modulech, jako jsou RF-STEEL Surfaces, RF-CONCRETE Surfaces nebo RF-LAMINATE. Při posouzení se tak vždy použijí vnitřní síly ve spoji, což vede k hospodárnějším výsledkům.

Obr. 04 - Nutná výztuž - pružné podepření

Ani ve výsledném zobrazení v programu RFEM se nezobrazí výsledky v oblasti sloupu. Pokud je to však nutné, je možné v navigátoru Výsledky zaškrtnout příslušné políčko.

Obr. 05 - Výsledek v oblasti sloupu

Pokud se nad uzlovými podporami vyskytuje kloubové spojení dvou desek (pomocí liniového uvolnění), je třeba dbát následujících pokynů: V důsledku vnitřního zohlednění přídavné plochy je liniové uvolnění pozastaveno, a nevznikají tak žádné omezující momenty na okrajích desky.

Obr. 06 - Vetknutí na podpoře

Tomu lze zabránit pouze zavěšením jedné z ploch před „sloupy“ nebo výběrem „normální“ pružné kloubové uzlové podpory. Pokud vybereme pružnou uzlovou podporu a zadáme parametry při zadávání sloupce, můžeme jednoduše otevřít dialog „Upravit uzlovou podporu“ a deaktivovat volbu „Sloup v Z“. Již stanovené konstanty tuhosti se automaticky převezmou.

Obr. 07 - Řešení v případě liniového kloubu

Liniové podpory

Pokud je deska podepřena na stěnách, je při 2D modelování definována jako liniová podpora. Při analýze konečných prvků se liniová podpora interně rozdělí na uzlové podpory v každém bodě sítě konečných prvků. Pro každou uzlovou podporu se pak stanoví podporová síla. Pomocí možností vyhlazení, které umožňují zohlednit vliv sousedních uzlových podpor, se vytvoří lineární rozdělení mezi jednotlivými podporovými body. Abychom se vyhnuli také příliš vysokým vrcholovým hodnotám v případě liniových podpor, můžeme vybrat možnost 'Stěna v Z'.

Obr. 08 - Stěna v Z

Obr. 09 - Pružné reakce podpor

Zvláště v případě stěnových pilířů může být kvalitativní rozdělení podporových reakcí s ohledem na pružnost zcela odlišné.

Obr. 10 - Stěnový pilíř

Na rozdíl od uzlových podpor jako sloupů nejsou výsledky v oblasti sloupů pro liniové podpory stěny skryté.

Reference

[1]Barth, C.; Rustler, W.: Finite Elemente in der Baustatik-Praxis, 2. vydání. Berlín: Beuth, 2013
[2] Manuál RFEM 5. Tiefenbach: Dlubal Software, únor 2016. Stáhnout

Ke stažení

Odkazy

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte prosím kdykoli naši bezplatnou technickou podporu e-mailem, na chatu nebo na fóru anebo se podívejte do sekce často kladených dotazů (FAQ).

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

RFEM Hlavní program
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.

Cena za první licenci
3 540,00 USD