Opzioni di modellazione per sezioni trasversali composite

Articolo tecnico

In RFEM, ci sono diverse opzioni per modellare le sezioni trasversali composte. Nell'esempio seguente, verranno 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 rettangolare in calcestruzzo con l = 100/30 cm.

Struttura

Il raggio composito è supportato come raggio a campata unica su una lunghezza di 15 m. In realtà, il composito è stato creato utilizzando connettori a vite con testa a testa che vengono saldati ogni 1,25 m. Il peso proprio viene assunto come carico (Figura 01).

Figura 01 - Struttura

Opzione 1: composito che utilizza nodi comuni per eccentricità del membro

Entrambi gli elementi della sezione trasversale sono modellati come elementi (2 ⋅) 12 ⋅ 1,25 m (elemento di tipo membro). Poiché entrambe le sezioni trasversali si trovano inizialmente sulla stessa riga, è necessario attivare la funzione "Consenti i membri doppi" in "Modifica" in modo che possano essere considerate separatamente ma che siano ancora supportate nello stesso nodo finale. L'eccentricità dell'elemento corrispondente deve essere assegnata a tutti i 2 ⋅ 12 elementi del membro in modo che il bordo superiore della sezione in acciaio sia uguale al bordo inferiore della sezione in calcestruzzo (Figura 02).

Figura 02 - Opzione 1: Composito che utilizza nodi comuni per eccentricità dei membri

In questo modo, i dodici singoli elementi compositi sono collegati l'uno con l'altro al loro rispettivo inizio e estremità del membro.

Opzione 2: composito utilizzando elementi rigidi

La stessa modellazione avviene qui per gli elementi come per l'Opzione 1, con la differenza che non sono assegnate eccentricità alle sezioni trasversali, ma entrambe le sezioni trasversali sono su due linee separate. Per creare dodici elementi compositi del totale di 24 elementi membri, le singole sezioni sono collegate tra loro da membri rigidi. In entrambi i supporti, l'elemento rigido è diviso in due membri ciascuno in modo che i supporti nodali si trovino nel giunto composito come nell'opzione 1. Il supporto viene eseguito con elementi rigidi (Figura 03).

Figura 03 - Opzione 2: composito con elementi rigidi

Gli elementi rigidi collegano entrambe le sezioni trasversali allo stesso modo di un'eccentricità. Questa opzione offre la possibilità di modificare le rigidità dei membri rigidi in modo simile ai connettori a vite prigioniera con testa a testa esistente alle estremità o addirittura sostituirli con altri tipi di membri. Inoltre, c'è la possibilità di vedere le forze interne dei giunti (elementi rigidi). Pertanto, è necessario attivare l'opzione "Risultati sui giunti" nel navigatore Visualizza sotto "Risultati" → "Deformazione" → "Membri" (Figura 04).

Figura 04 - Attivazione di "Risultati sui giunti"

Opzione 3: Composito per tipo di membro "Rib"

Questa opzione si basa su una modellazione completamente diversa. La sezione trasversale in 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 supporto dell'Opzione 1 e dell'Opzione 2, la superficie (e quindi anche automaticamente la costola) può essere collegata su entrambi i lati al supporto con l'elemento rigido, dal suo asse centrale al suo lato + z. Inoltre, per ottenere forze interne per la sezione trasversale completa, è necessario attivare l'opzione "Aggiungi membri di componenti di superficie" nel navigatore Visualizza → "Risultati" → "Membri" → "Nervature - Contributo effettivo su superficie / membro" ). Trova maggiori informazioni sulla nervatura del tipo di membro nelle domande frequenti corrispondenti .

Sommario

Mentre le prime due opzioni sono una sorta di modello di struttura e quindi i momenti di flessione 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 dimensioni diverse rispetto alle prime due opzioni e devono essere valutate in modo diverso (figure 05 e 06).

Figura 05 - Opzione 1 e Opzione 2: visualizzazione dei momenti flettenti M y in Steel Beam

Figura 06 - Opzione 3: visualizzazione dei momenti flettenti M y nella sezione trasversale composita

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

Figura 07 - Deflessione di tutte e tre le opzioni

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' (fare clic con il pulsante destro del mouse sulla nervatura) (Figura 08).

Figura 08 - Visualizzazione della forza di taglio longitudinale V L

Questo è paragonabile alla forza di taglio dei membri rigidi dell'opzione 2 (Figura 09).

Figura 09 - Forza di taglio del primo membro rigido dal supporto

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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