Belastungsermittlung in RF-/STAHL Wölbkrafttorsion

Introduzione

È possibile calcolare le deformazioni e le forze per strutture determinate staticamente e non determinate utilizzando il metodo degli elementi finiti. Per ottenere le soluzioni per il sistema di equazioni di fondo, che dipende dalle sezioni trasversali delle aste selezionate, dalle lunghezze e dalla rotazione, sono richiesti i vincoli geometrici (ad esempio, il supporto) e il carico tecnico (ad esempio, il carico strutturale):
[K] ∙ {u} = {F}
Valori:
[K] è la matrice di rigidezza,
{u} è il vettore dello spostamento nodale,
{F} è il vettore dei carichi puntuali nodali.

Esempio Una molla con la costante della molla K = 3 N/m si estende u = 0,5 m a causa della forza F. Quindi, la forza F è 3 N/m ∙ 0,5 m = 1,5 N.

RF‑/STEEL Warping Torsion determina nuovamente le forze e le deformazioni dei set di aste specificati in un nuovo calcolo con sette gradi di libertà. Tuttavia, ciò significa che le strutture di travi estratte senza condizioni al contorno non sono calcolabili. Un calcolo richiede i vincoli geometrici corrispondenti sotto forma di una definizione del supporto e i vincoli di carico-tecnici sotto forma di un carico dell'asta.

Poiché le definizioni dei vincoli geometrici sono solitamente le stesse per varie situazioni di carico, è possibile definire i vincoli nodali nella finestra 1.7 e i vincoli delle linee elastiche nella finestra 1.13 su ciascun nodo della struttura della trave estratta. Il programma ottiene il vincolo tecnico di carico dalle situazioni di carico (casi di carico, combinazioni di carico e combinazioni di risultati) selezionate nella finestra 1.1. Poiché le situazioni di carico includono solo i carichi per l'intera struttura in RFEM/RSTAB e non per la struttura a trave parziale, è necessario definire ogni situazione di carico e set di aste (parti della struttura) per il calcolo della struttura parziale in RF‑/STEEL Torsione di ingobbamento. Questi carichi sono determinati all'inizio del calcolo nel modulo, usando le forze interne del calcolo globale in RFEM/RSTAB. Questi nuovi carichi della struttura parziale e dei supporti nodali già definiti nel modulo vengono quindi utilizzati per determinare le nuove forze e deformazioni secondo l'analisi della torsione di deformazione.

Determinazione dei carichi dell'asta per le strutture parziali

Il software di progettazione esegue il seguente esame descritto per ciascuna struttura parziale e la situazione di carico associata.
Al fine di determinare i carichi per l'analisi avanzata, il programma utilizza l'equazione differenziale della linea di piega:

Dalla relazione tra la linea di piega e il carico (teorema di Schwedler), il programma può derivare le distribuzioni del carico q_y (x), q_z (x) usando il momento flettente M_y (x), M_z (x):
Momento flettente M (x) = - EI (x) ∙ w '' (x)
Forza di taglio Q (x) = - (EI (x) ∙ w '' (x)) '
Carico q (x) = (EI (x) ∙ w '' (x)) ''

Distribuzione del momento flettente sull'intero sistema e sulla struttura separata

La funzione di trasferimento determina i carichi di linea corrispondenti per la struttura estratta e i carichi nodali nelle fasi di distribuzione. Le forze interne della forza assiale e della torsione vengono convertite in modo simile e applicate alla struttura parziale come carichi. Le forze di taglio non dovrebbero essere ulteriormente considerate in questa analisi poiché derivano direttamente dalla derivazione dei momenti flettenti e sorgono nuovamente indirettamente dai nuovi carichi equivalenti.

Usando questa procedura, la struttura parziale finale sarà caricata dalle forze interne simili a quelle risultanti dal calcolo globale dell'intera struttura in RFEM/RSTAB, a condizione che vengano applicati i vincoli geometrici (supporti) definiti dall'utente per la struttura parziale alla struttura parziale come affine agli effetti globali della struttura. Le seguenti regole per la definizione dei supporti devono essere rispettate:

1. Il supporto deve essere applicato come affine all'effetto nell'intera struttura.
2. La struttura parziale deve essere staticamente determinata o sovradeterminata.
3. Nel caso di strutture parziali conformi all'intera struttura, è necessario specificare i supporti allo stesso modo dell'intera struttura.
4. I supporti intermedi nella struttura parziale devono essere sempre definiti con la stessa rigidezza dell'intera struttura.
5. Per le strutture parziali estratte, i supporti dovrebbero essere aperti sui punti di taglio relativi ai momenti flettenti di trasferimento attorno alla rispettiva direzione di rotazione. Al fine di rappresentare le distribuzioni delle forze assiali e torsionali causate da carichi esterni, è necessario aprire qualsiasi supporto del bordo all'interno e intorno alla rispettiva direzione. Le forze interne di vincolo sulla struttura parziale sono considerate solo parzialmente (come un carico esterno dalla funzione di trasferimento).
   

Distribuzione della forza assiale su tutto il sistema e struttura estratta con supporto aperto

Questa funzione di trasferimento può essere utilizzata per i casi di carico LC, le combinazioni di carico CO e le combinazioni di risultati RC.

Conclusione

La nuova funzione di trasferimento è uno strumento complesso per la determinazione di carichi su strutture parziali. La piena integrazione in RF‑/STEEL Warping Torsion consente di sfruttare appieno il potenziale di questa funzione. Pertanto, la determinazione del carico per il calcolo secondo sette gradi di libertà dipende solo dalla selezione delle situazioni di carico da analizzare.

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