Opzioni di modellazione per sezioni trasversali composite

Articolo tecnico

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In RFEM, ci sono diverse opzioni per modellare le sezioni trasversali composite. Nell'esempio seguente, saranno visualizzate e spiegate tre diverse opzioni di modellazione per una sezione trasversale composita, costituita da una sezione in acciaio laminato HEA 300 e una sezione trasversale rettangolare in calcestruzzo w / l = 100/30 cm.

Struttura

La trave composita è supportata come una trave a campata singola ad una lunghezza di 15 m. In realtà, il composito viene creato utilizzando connettori a taglio a testa cilindrica saldati ogni 1,25 m. Il peso proprio si assume come carico (Figura 01).

Figura 01 - Sistema

Opzione 1: Composito che utilizza nodi comuni per eccentricità dell'asta

Entrambi gli elementi della sezione trasversale sono modellati come elementi dell'asta (2 ⋅) 12 ⋅ 1,25 m (trave dell'asta). Poiché entrambe le sezioni trasversali si trovano inizialmente sulla stessa linea, la funzione 'Permetti doppie aste' sotto 'Modifica' deve essere attivata in modo che possano essere considerate separatamente ma che siano ancora supportate sullo stesso nodo finale. L'eccentricità dell'asta corrispondente deve essere assegnata a tutti i 2 ⋅ 12 elementi dell'asta in modo che il bordo superiore della sezione di acciaio sia uguale al bordo inferiore della sezione trasversale del calcestruzzo (Figura 02).

Figura 02 - Opzione 1: Composito che utilizza nodi comuni per eccentricità dell'asta

In questo modo, i dodici singoli elementi compositi sono collegati l'uno all'altro al loro rispettivo inizio dell'asta e dell'estremità dell'asta.

Opzione 2: Composito che utilizza elementi rigidi

La stessa modellazione avviene qui per gli elementi come per l'opzione 1, con la differenza che non sono state assegnate eccentricità alle sezioni trasversali, ma entrambe le sezioni trasversali dell'asta si trovano su due linee separate. Per creare dodici elementi compositi del totale di 24 elementi dell'asta, le singole sezioni trasversali sono collegate l'una all'altra da aste rigide. Su entrambi i supporti, l'asta rigida è divisa in due aste ciascuna in modo che i vincoli esterni dei nodi si trovino nel giunto composito come nell'opzione 1. Il vincolo esterno viene eseguito con aste rigide (figura 03).

Figura 03 - Opzione 2: Composito che utilizza elementi rigidi

Le aste rigide collegano entrambe le sezioni trasversali complete allo stesso modo di un'eccentricità. Questa opzione offre la possibilità di modificare le rigidezze delle aste rigide in modo simile ai connettori a taglio a testa filettata esistenti alle estremità o addirittura sostituirle con altri tipi di asta. Inoltre, vi è la possibilità di vedere le forze interne degli accoppiamenti (aste rigide). Pertanto, è necessario attivare l'opzione "Risultati degli accoppiamenti" nel navigatore Visualizza sotto "Risultati" → "Spostamento generalizzato" → "Aste" (figura 04).

Figura 04 - Attivazione dei risultati degli accoppiamenti

Opzione 3: Composito per tipo di asta "Nervatura"

Questa opzione si basa su una modellazione completamente diversa. La sezione trasversale del calcestruzzo è modellata come una superficie, la sezione trasversale in acciaio come una nervatura. L'eccentricità della nervatura può essere definita all'interno della finestra di dialogo "Modifica nervatura" sul lato + z della superficie. Per ottenere la stessa situazione di vincolo esterno come nell'opzione 1 e opzione 2, la superficie (e quindi anche automaticamente la nervatura) può essere collegata su entrambi i lati al vincolo esterno con l'asta rigida, dal suo asse centrale al suo lato + z. Inoltre, per ottenere le forze interne per la sezione trasversale completa, l'opzione "Aggiunta di aste di componenti di superficie" deve essere attivata nel navigatore Visualizza → "Risultati" → "Aste" → "Nervature - Contributo efficace su superficie / asta" ). Per ulteriori informazioni sul tipo di nervatura dell'asta, consultare le domande frequenti (FAQ) corrispondenti .

Riepilogo

Mentre le prime due opzioni sono un tipo di modello di struttura e quindi i momenti flettenti stanno salendo favorevolmente a causa degli accoppiamenti, la terza opzione rappresenta una sezione trasversale composita ideale. A causa delle forze interne integrate sulla superficie del calcestruzzo, le forze interne hanno una dimensione diversa rispetto alle prime due opzioni e devono essere valutate in modo diverso (Figure 05 e 06).

Figura 05 - Opzioni 1 e 2: Visualizzazione dei momenti flettenti My in the Steel Beam

Figura 06 - Opzione 3: Visualizzazione dei momenti flettenti My nella sezione trasversale composita

Tuttavia, un confronto della deflessione rivela che tutte e tre le opzioni possono essere utilizzate per la modellazione (Figura 07).

Figura 02 - Opzione 1: Composito che utilizza nodi comuni per eccentricità dell'asta

Inoltre, per quanto riguarda l'effetto di taglio tra la sezione trasversale del calcestruzzo e la sezione trasversale dell'acciaio, si può affermare che i risultati sono comparabili. La forza di taglio longitudinale V L viene visualizzata quando si attiva la forza interna V L sotto 'Diagramma dei risultati' (clic con il pulsante destro del mouse sulla nervatura) (Figura 08).

Figura 08 - Visualizzazione della forza di taglio longitudinale VL

Questo è paragonabile alla forza di taglio delle aste rigide dell'opzione 2 (figura 09).

Figura 09 - Forza di taglio del primo asta rigida dal vincolo esterno

Forze interne
e deflessioni
in confronto

Opzione 1

Opzione 2

Opzione 3
M y [kNm] 32.64 32.64 240.50
tu [mm] 20.10 20.10 20.40
V L [kN] 132.30 132.30 128.30

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