Questo articolo spiega come RFEM e RSTAB impostano automaticamente la posizione dell'asta e come può essere regolata utilizzando gli angoli di rotazione dell'asta, se necessario.
Assi locali delle aste
Il sistema di coordinate relativo all'asta con gli assi x, y e z è definito come ad angolo retto con viti destre. L'asse locale dell'asta x rappresenta sempre l'asse baricentrico dell'asta. Collega il nodo iniziale al nodo finale mentre la direzione positiva dell'asse x è orientata dal nodo iniziale i al nodo finale j dell'asta. Nel caso di sezioni trasversali simmetriche, gli assi locali y e z rappresentano gli assi principali dell'asta (questi assi sono indicati come u e v nel caso di sezioni trasversali asimmetriche). L'asse y è l'asse "maggiore" della sezione trasversale.
Angolo di rotazione dell'asta β
Se un'asta ha una rotazione intorno al suo asse longitudinale, questa rotazione può essere definita dall'angolo β. La posizione, e quindi il sistema di coordinate dell'asta locale xyz, sono chiaramente descritti specificando il nodo iniziale i e il nodo finale j nonché l'angolo di rotazione β.
Il programma definisce quindi automaticamente la posizione degli assi locali y e z: L'asse z si trova nello spazio in modo che la parte Z della freccia direzionale relativa al sistema di coordinate globali punta sempre nella direzione globale positiva Z. L'asse y è quindi ottenuto secondo la regola della mano destra. Da questa posizione, l'asta può essere ruotata utilizzando 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 intorno all'asse dell'asta longitudinale (asse locale x) come nel caso di una vite destra.
Se il sistema locale xyz è avvitato a destra e ruotato di 90°, l'asse y è nella posizione dell'asse z prima della rotazione.
La Figura 02 mostra la rotazione avvitata a sinistra. In questo caso, l'angolo β dovrebbe essere inserito come negativo.
Orientamento dell'asta nel caso di una posizione dell'asta non orizzontale
Se l'asta è in posizione orizzontale, l'orientamento e la rotazione sono libere, come mostrato nella Figura 02. Tuttavia, se l'asta si trova nello spazio, il programma orienta l'asta secondo le seguenti regole.
Per un angolo di rotazione dell'asta β = 0°, sono possibili due casi.
1° Caso: Posizione generale dell'asta, 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 la sua componente Z punta sempre in direzione dell'asse globale Z. Se l'asse Z è definito verso il basso nei Dati generali, allora punta in direzione della componente Z positiva; se l'asse Z è definito verso l'alto, punta in direzione della componente Z negativa. Le direzioni degli assi seguono la regola della mano destra.
2° Caso: Posizione verticale dell'asta, β = 0°
L'asse di riferimento y' punta in direzione dell'asse Y globale. L'asse z si ottiene utilizzando la regola della mano destra; se β = 0°, punta in direzione dell'asse X globale.
Per un angolo di rotazione dell'asta di ±90° e 180°, il programma applica le seguenti ipotesi per le aste in posizione verticale:
L'asta può essere ruotata intorno all'asse longitudinale di questa asta utilizzando l'angolo di rotazione β. Un angolo positivo corrisponde ad una rotazione dell'asse y in direzione dell'asse z. È importante per l'orientamento dell'asse se l'asta è definita dall'alto verso il basso o dal basso verso l'alto (Figura 04 e Figura 05).
Modifica dell'asse dell'asta dovuta alla posizione dell'asta
Se l'asse "salta" nel caso di un'asta continua di vincolo, la causa è di solito la classificazione automatica della posizione dell'asta: La posizione dell'asta continua è classificata come "verticale" e la posizione delle aste collegate come "generale". La posizione generale dell'asta si applica se ci sono (minimamente) coordinate X e Y diverse per i nodi di definizione di un'asta, quindi l'asta è leggermente inclinata.
Gli assi variabili complicano la definizione dei carichi locali delle aste e delle imperfezioni. Influenzano anche i simboli e i segni delle forze interne.
In particolare, durante l'importazione di un modello DXF, può accadere che le coordinate X e Y dei nodi di definizione non siano identiche a tutte le cifre decimali. Questo può essere corretto mediante regolazione manuale. Un modo migliore è compensare le deviazioni con l'opzione del programma "Rigenera modello", che consente anche le tolleranze definite dall'utente.
Sommario
In un modello 3D, l'orientamento dell'asta è importante per la rigidezza del modello e per l'assegnazione dei carichi locali. Quando si inserisce un'asta, il sistema di assi locale viene definito automaticamente sulla base dei nodi di definizione. È quindi possibile modificare l'orientamento dell'asse utilizzando un angolo di rotazione dell'asta. RFEM e RSTAB consentono di controllare la posizione dell'asta in rendering 3D in modo rapido e affidabile.
