Angolo di rotazione del membro

Articolo tecnico

Nelle strutture spaziali, una posizione membro svolge un ruolo importante in termini di determinazione delle forze interne. L'orientamento degli assi membri può essere definito o da un angolo di rotazione della sezione trasversale globale o da un angolo di rotazione dell'elemento specifico. Questi due angoli vengono aggiunti per determinare la posizione degli assi principali di un membro in un modello 3D.

Questo articolo descrive come RFEM e RSTAB impostano automaticamente la posizione dei membri impostata e come possono essere regolati utilizzando gli angoli di rotazione dei membri, se necessario.

Assi membri locali

Il sistema di coordinate relativo all'elemento con gli assi x, yez è definito come ad angolo retto con viti a destra. L'asse membro locale x rappresenta sempre l'asse centroidal del membro. Collega il nodo iniziale al nodo finale mentre la direzione positiva dell'asse x è orientata dal nodo iniziale i al nodo terminale j del membro. Nel caso di sezioni trasversali simmetriche, gli assi locali y e z rappresentano gli assi principali dell'elemento (questi assi sono indicati come uev nel caso di sezioni trasversali asimmetriche). L'asse y è l'asse "principale" della sezione trasversale.

Figura 01 - Assi membri locali x, yez

Angolo di rotazione dei membri β

Se un membro ha una rotazione attorno al suo asse longitudinale, questa rotazione può essere definita dall'angolo β. La posizione e quindi il sistema di coordinate membro locale xyz è chiaramente descritta specificando il nodo iniziale i e il nodo terminale j nonché l'angolo di rotazione β.

Il programma definisce quindi automaticamente la posizione degli assi locali yez: l'asse z si trova nello spazio nel modo in cui la parte Z della freccia direzionale relativa al sistema di coordinate globale punta sempre verso la direzione globale positiva Z. l'asse y viene quindi ottenuto secondo la regola della mano destra. Da questa posizione, il membro può essere ruotato usando l'angolo di rotazione β, che indica la rotazione del sistema locale x, y, z rispetto al sistema di riferimento x ', y', z '. Nel caso dell'impostazione predefinita β = 0 °, il sistema di riferimento è il sistema locale allo stesso tempo. Nel caso dell'angolo positivo β, le direzioni y e z ruotano attorno all'asse dell'elemento longitudinale (asse locale x) come nel caso di una vite a destra.

Figura 02 - Angolo di rotazione dei membri β

Se il sistema locale xyz è avvitato a destra ruotato di 90 °, l'asse y si trova nella posizione dell'asse z prima della rotazione.

La Figura 02 mostra la rotazione a vite sinistra. In questo caso, l'angolo β deve essere inserito come negativo.

Orientamento dei membri in caso di posizione di membro non orizzontale

Se il membro è in posizione orizzontale, l'orientamento e la rotazione sono chiari, come mostrato nella Figura 02. Tuttavia, se il membro si trova nello spazio, il programma orienta il membro in base alle seguenti regole.

Per un angolo di rotazione membro β = 0 °, sono possibili due casi.

Caso 1: posizione generale dell'elemento, β = 0 °
L'asse di riferimento y 'è parallelo al piano XY globale. L'asse di riferimento z 'è perpendicolare agli assi x' e y 'mentre il suo componente Z punta sempre nella direzione dell'asse globale Z. Se l'asse Z è definito verso il basso in Dati generali, punta nella direzione del componente Z positivo; se l'asse Z è definito verso l'alto, punta nella direzione del componente Z negativo. Le direzioni degli assi seguono la regola della mano destra.

Figura 03 - Membro in posizione generale

Caso 2: posizione verticale dell'elemento, β = 0 °
L'asse di riferimento y 'punta nella direzione dell'asse Y globale. L'asse z si ottiene usando la regola della mano destra; se β = 0 °, punta nella direzione dell'asse X globale.

Figura 04 - Membro in posizione verticale con angolo di rotazione del membro di 0 ° e 45 °

Per un angolo di rotazione dell'elemento di ± 90 ° e 180 °, il programma applica le seguenti ipotesi per i membri in posizione verticale:

Figura 05 - Membro in posizione verticale con angolo di rotazione membro di ± 90 ° e 180 °

L'elemento può essere ruotato attorno all'asse longitudinale di questo membro usando l'angolo di rotazione β. Un angolo positivo corrisponde a una rotazione dell'asse y nella direzione dell'asse z. È importante per l'orientamento dell'asse, indipendentemente dal fatto che il membro sia definito dall'alto verso il basso o dall'opposto (vedere la Figura 04 e la Figura 05).

Modifica dell'asse membro a causa della posizione membro

Se l'asse 'salta tondo' nel caso di un membro continuo di supporto, la causa è solitamente la classificazione automatica della posizione dell'elemento: la posizione dell'elemento continuo viene classificata come 'verticale' e la posizione degli elementi collegati come 'generale '. La posizione di membro generale si applica se ci sono (minimamente) diverse coordinate X e Y per i nodi di definizione di un membro, quindi il membro è leggermente inclinato.

Figura 06 - Modifica dell'asse del membro

Gli assi variabili complicano la definizione dei carichi e delle imperfezioni dei membri locali. Inoltre influenzano simboli e segni delle forze interne.

Soprattutto quando si importa un modello DXF, può capitare che le coordinate X e Y dei nodi di definizione non siano identiche a tutte le posizioni decimali. Questo può essere corretto con la regolazione manuale. Un modo migliore è compensare le deviazioni con l'opzione di programma 'Rigenera modello', che consente anche tolleranze definite dall'utente.

Figura 07 - Finestra di dialogo 'Rigenera modello' e Risultato

Sommario

In un modello 3D, l'orientamento del membro è importante per la rigidità del modello e per l'assegnazione dei carichi locali. Quando si inserisce un membro, il sistema di assi locale viene automaticamente definito sulla base dei nodi di definizione. È quindi possibile regolare l'orientamento dell'asse utilizzando un angolo di rotazione dell'elemento. RFEM e RSTAB consentono di controllare la posizione del membro in modo rapido e affidabile nel rendering 3D.

Riferimento

[1] Manuale RFEM (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Scarica
[2] Manuale RSTAB (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Scarica

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