Ángulo de rotación de miembros

Artículo técnico

En las estructuras espaciales, la posición de un miembro juega un papel importante en términos de determinar las fuerzas internas. La orientación de los ejes de los miembros se puede definir mediante un ángulo de rotación de sección transversal global o mediante un ángulo de rotación de miembros específico. Estos dos ángulos se agregan para determinar la posición de los ejes principales de un miembro en un modelo 3D.

Este artículo describe cómo RFEM y RSTAB establecen la posición de los miembros establecida automáticamente y cómo se puede ajustar utilizando los ángulos de rotación de los miembros, si es necesario.

Ejes locales miembros

El sistema de coordenadas relacionado con los miembros con los ejes x, y y z se define como en ángulo recto con tornillos a la derecha. El eje miembro local x siempre representa el eje centroidal del miembro. Conecta el nodo inicial al nodo final, mientras que la dirección positiva del eje x está orientada desde el nodo inicial i al nodo final j del miembro. En el caso de secciones transversales simétricas, los ejes locales y y z representan los ejes principales del miembro (estos ejes se indican como uyv en el caso de secciones transversales asimétricas). El eje y es el eje "mayor" de la sección transversal.

Figura 01 - Ejes de miembros locales x, y y z

Ángulo de rotación del miembro β

Si un miembro tiene una rotación sobre su eje longitudinal, esta rotación puede definirse por el ángulo β. La posición y, por lo tanto, el sistema de coordenadas del miembro local xyz se describe claramente especificando el nodo inicial i y el nodo final j, así como el ángulo de rotación β.

Luego, el programa define la posición de los ejes locales y y z automáticamente: el eje z se ubica en el espacio de manera que la parte Z de la flecha direccional relacionada con el sistema de coordenadas global siempre apunta a la dirección global positiva Z. El eje y luego se obtiene de acuerdo con la regla de la mano derecha. Desde esta posición, el miembro puede rotarse utilizando el ángulo de rotación β, que indica la rotación del sistema local x, y, z contra el sistema de referencia x ', y', z '. En el caso de la configuración predeterminada β = 0 °, el sistema de referencia es el sistema local al mismo tiempo. En el caso del ángulo positivo β, las direcciones y y z giran alrededor del eje del miembro longitudinal (eje local x) como en el caso de un tornillo de mano derecha.

Figura 02 - Ángulo de rotación del miembro β

Si el sistema local xyz está girado a la derecha girado 90 °, el eje y está en la posición del eje z antes de la rotación.

La figura 02 muestra la rotación atornillada a la izquierda. El ángulo β se debe introducir como negativo en este caso.

Orientación de miembros en caso de posición de miembro no horizontal

Si el miembro está en la posición horizontal, la orientación y la rotación son claras, como se muestra en la Figura 02. Sin embargo, si el miembro está ubicado en el espacio, el programa orienta al miembro de acuerdo con las siguientes reglas.

Para un ángulo de rotación del miembro β = 0 °, son posibles dos casos.

Caso 1: Posición general del miembro, β = 0 °
El eje de referencia y 'es paralelo al plano XY global. El eje de referencia z 'es perpendicular a los ejes x' e y ', mientras que su componente Z siempre apunta en la dirección del eje global Z. Si el eje Z se define hacia abajo en Datos generales, apunta en la dirección del eje Z'. componente Z positivo; Si el eje Z se define hacia arriba, apunta en la dirección del componente Z negativo. Las direcciones de los ejes siguen la regla de la mano derecha.

Figura 03 - Miembro en posición general

Caso 2: Posición vertical del miembro, β = 0 °
El eje de referencia y 'apunta en la dirección del eje Y global. El eje z se obtiene usando la regla de la mano derecha; si β = 0 °, apunta en la dirección del eje X global.

Figura 04 - Miembro en posición vertical con ángulo de rotación de miembro de 0 ° y 45 °

Para un ángulo de rotación de miembros de ± 90 ° y 180 °, el programa aplica los siguientes supuestos para miembros en posición vertical:

Figura 05 - Miembro en posición vertical con ángulo de rotación de miembro de ± 90 ° y 180 °

El miembro se puede girar alrededor del eje longitudinal de este miembro utilizando el ángulo de rotación β. Un ángulo positivo corresponde a una rotación del eje y en la dirección del eje z. Es importante para la orientación del eje, ya sea que el miembro esté definido de arriba a abajo o lo contrario (vea la Figura 04 y la Figura 05).

Modificación del Eje del Miembro debido a la Posición del Miembro

Si el eje 'salta alrededor' en el caso de un miembro continuo de soporte, la causa suele ser la clasificación automática de la posición del miembro: la posición del miembro continuo se clasifica como 'vertical' y la posición de los miembros conectados como 'general '. La posición general del miembro se aplica si hay (mínimamente) diferentes coordenadas X e Y para los nodos de definición de un miembro, por lo que el miembro está ligeramente inclinado.

Figura 06 - Modificación del eje miembro

Los ejes variables complican la definición de cargas e imperfecciones de miembros locales. También influyen en los símbolos y signos de las fuerzas internas.

Especialmente al importar un modelo DXF, puede ocurrir que las coordenadas X e Y de los nodos de definición no sean idénticas a todos los lugares decimales. Esto se puede corregir mediante ajuste manual. Una mejor manera es compensar las desviaciones con la opción de programa "Regenerar modelo", que también permite tolerancias definidas por el usuario.

Figura 07 - Cuadro de diálogo 'Regenerar modelo' y el resultado

Resumen

En un modelo 3D, la orientación de los miembros es importante para la rigidez del modelo, así como para asignar cargas locales. Cuando se ingresa un miembro, el sistema de eje local se define automáticamente sobre la base de los nodos de definición. Entonces es posible ajustar la orientación del eje utilizando un ángulo de rotación del miembro. RFEM y RSTAB le permiten verificar la posición de los miembros de manera rápida y confiable en la representación 3D.

Referencia

[1] Manual RFEM (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Descargar
[2] Manual RSTAB (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Descargar

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