Determinación de la carga en RF-/STEEL Warping Torsion

Introducción

Puede calcular deformaciones y fuerzas para estructuras determinadas estáticamente y sobredeterminadas utilizando el método de elementos finitos. Para obtener las soluciones para el sistema de ecuaciones de fondo, que depende de las secciones, longitudes y rotación de los elementos seleccionados, se requieren las restricciones geométricas (por ejemplo, soporte) y técnicas de carga (por ejemplo, carga estructural):
[K] ∙ {u} = {F}
Donde
[K] es la matriz de rigidez,
{u} es el vector de desplazamiento en nudo,
{F} es el vector de cargas puntuales en nudos.

Ejemplo: Un muelle con la constante elástica K = 3 N/m se extiende hasta u = 0,5 m debido a la fuerza F. Por lo tanto, la fuerza F es 3 N/m ∙ 0,5 m = 1,5 N.

RF-/STEEL Warping Torsion determina de nuevo los esfuerzos y deformaciones de los conjuntos de barras especificados en un nuevo cálculo con siete grados de libertad. Sin embargo, esto significa que las estructuras de viga extraídas sin condiciones de contorno no son computables. Un cálculo requiere las restricciones geométricas correspondientes en forma de una definición de soporte y las restricciones técnicas de carga en forma de una carga de miembro.

Dado que las definiciones de los apoyos geométricos suelen ser las mismas para varias situaciones de carga, puede definir apoyos en nudo en la ventana 1.7 y apoyos en línea elástica en la ventana 1.13 en cada nudo de la estructura de la viga extraída. El programa obtiene la restricción técnica de carga de las situaciones de carga (casos de carga, combinaciones de carga y combinaciones de resultados) seleccionadas en la ventana 1.1. Dado que las situaciones de carga solo incluyen las cargas para toda la estructura en RFEM/RSTAB y no para la estructura parcial de vigas, es necesario definir cada situación de carga y conjunto de barras (partes de la estructura) para el cálculo de la estructura parcial en RF-/STEEL Warping Torsion. Estas cargas se determinan al comienzo del cálculo en el módulo, utilizando las fuerzas internas del cálculo global en RFEM/RSTAB. Estas nuevas cargas de miembros de la estructura parcial y los soportes nodales ya definidos en el módulo se utilizan para determinar las nuevas fuerzas y deformaciones según el análisis de torsión de alabeo.

Determinación de cargas en barras para estructuras parciales

El software de diseño realiza el siguiente examen descrito para cada estructura parcial y la situación de carga asociada.
Para determinar las cargas para el análisis avanzado, el programa utiliza la ecuación diferencial de la línea de flexión:

A partir de la relación entre la línea de flexión y la carga (teorema de Schwedler), el programa puede derivar distribuciones de carga q_y (x), q_z (x) utilizando el momento de flexión M_y (x), M_z (x):
Momento de flexión M (x) = - EI (x) ∙ w '' (x)
Fuerza cortante Q (x) = - (EI (x) ∙ w '' (x)) '
Carga q (x) = (EI (x) ∙ w '' (x)) ''

Distribución del momento flector en todo el sistema y en la estructura separada

La función de transferencia determina las cargas de línea correspondientes para la estructura extraída y las cargas nodales en los pasos de distribución. Las fuerzas internas de la fuerza axial y la torsión se convierten de manera similar y se aplican a la estructura parcial como cargas. Las fuerzas de corte no deben considerarse más en este análisis, ya que resultan directamente de la derivación de los momentos de flexión y surgen indirectamente de nuevo de las nuevas cargas equivalentes.

Al utilizar este procedimiento, la estructura parcial final se cargará mediante las fuerzas internas similares a las que resultan del cálculo global de toda la estructura en RFEM/RSTAB, siempre que se apliquen las restricciones geométricas definidas por el usuario (soportes) para la estructura parcial a la estructura parcial como afín a los efectos globales de la estructura. Se deben respetar las siguientes reglas para definir apoyos:

1. El soporte debe aplicarse como afín al efecto en toda la estructura.
2. La estructura parcial debe estar determinada estáticamente o sobredeterminada.
3. En el caso de las estructuras parciales que se ajustan a toda la estructura, es necesario especificar los soportes de la misma manera que para toda la estructura.
4. Los apoyos intermedios en la estructura parcial siempre deben definirse con la misma rigidez que para toda la estructura.
5. Para las estructuras parciales extraídas, los soportes deben estar abiertos en los puntos de corte relacionados con los momentos de flexión de transferencia alrededor de la dirección de rotación respectiva. Para representar las distribuciones de las fuerzas axiales y de torsión causadas por cargas externas, debe abrir cualquier soporte de borde en y alrededor de la dirección respectiva. Las fuerzas de restricción internas en la estructura parcial solo se consideran parcialmente (como una carga externa por la función de transferencia).
   

Distribución de la fuerza axial en todo el sistema y estructura extraída con apoyo abierto

Esta función de transferencia se puede utilizar para casos de carga LC, combinaciones de carga CO y combinaciones de resultados RC.

Conclusión

La nueva función de transferencia es una herramienta compleja para determinar cargas en estructuras parciales. La integración completa en RF-/STEEL Warping Torsion le permite aprovechar todo el potencial de esta función. Por lo tanto, la determinación de la carga para el cálculo según siete grados de libertad solo depende de la selección de las situaciones de carga a analizar.

Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 mit Erweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion