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2018-08-08

Modellazione di una trave composita semirigida in legno come modello di superficie

Esistono diverse opzioni per il calcolo di una trave composta semirigida. Differiscono principalmente nel tipo di modellazione. Mentre il metodo Gamma garantisce una modellazione semplice, sono necessari ulteriori sforzi quando si utilizzano altri metodi (ad esempio, analogia a taglio) per la modellazione che sono, tuttavia, compensati dall'applicazione molto più flessibile rispetto al metodo Gamma.

Un'altra opzione per la modellazione con un modello di asta è stata mostrata in questo articolo. In linea di principio, questo metodo può essere utilizzato anche per le superfici. Poiché la modellazione, ad esempio, di aste di accoppiamento richiede molto tempo, si consiglia di accoppiare la superficie direttamente all'asta o all'altra superficie. Ci sono diverse opzioni:

  • Accoppiamento superficie-superficie con vincolo interno della linea
  • Accoppiamento asta-superficie con svincolo lineare
  • Accoppiamento superficie-superficie con solido di contatto

L'esempio da [1] , Capitolo E 8.6.2 deve servire come riferimento. Il sistema strutturale e le dimensioni della sezione trasversale sono mostrati nella Figura 01. La flessibilità è considerata con 133 N/mm², che risulta da una spaziatura dei dispositivi di fissaggio di 125 mm.

Accoppiamento superficie-superficie con vincolo interno della linea

La trave in legno, così come il calcestruzzo, saranno modellate con superfici qui, mentre la superficie della trave in legno sarà creata perpendicolare alla superficie del calcestruzzo. Poiché la deformazione trasversale è considerata per gli elementi di superficie, è necessario selezionare un modello di materiale ortotropo per le travi in legno. Al giunto composto, la flessibilità può quindi essere implementata con un vincolo interno della linea definendo la flessibilità per il grado di libertà ux a forma di molla. Per l'esempio da [1] , ammonta a 133 N/mm².

Il vantaggio di questo metodo è che il flusso di taglio nel giunto composito può essere letto direttamente. È possibile creare un taglio nella superficie verticale e valutare la forza interna di base nxy. I risultati sono identici al metodo dell'analogia a taglio da [1]. La diminuzione del flusso di taglio nell'area del vincolo esterno a 0,040 MN/m risulta dalla singolarità in quest'area e può essere ignorata.

Uno svantaggio potrebbe essere che le tensioni e le sovrapposizioni devono essere valutate utilizzando le forze interne della superficie. Tuttavia, è possibile che un'asta risultante integri qui i risultati della superficie della superficie in legno, e quindi è assicurata una verifica dell'asta. Per visualizzare la stessa distanza del baricentro delle singole sezioni trasversali, sarebbe necessario disporre la superficie di calcestruzzo eccentricamente di 35 mm. L'influenza in questo caso è molto bassa; pertanto, non è considerato qui.

Accoppiamento asta-superficie con svincolo lineare

Quando si utilizza questo metodo, la trave in legno viene modellata come un'asta e collegata eccentricamente alla superficie. Poiché la superficie normalmente non è collegata all'asta, ma continua (effetto di continuità), qui non è possibile utilizzare alcun vincolo interno della linea. In questo caso, è necessario utilizzare lo svincolo lineare. Pertanto, è possibile svincolare uno dei componenti e controllare la relazione tra loro con un tipo di svincolo lineare. In questo caso, la flessibilità può essere considerata allo stesso modo del vincolo interno della linea da una molla della linea.

Lo svantaggio di questo metodo è che non è più possibile leggere direttamente il flusso di taglio. In questo caso, è necessario creare un taglio sulla linea di collegamento della superficie all'asta. Ciò si traduce in un flusso di taglio a sinistra e a destra di questa linea. Il risultato deve essere aggiunto in questo caso. Dopo l'aggiunta, il flusso di taglio è identico al metodo precedente.

Update: Mittlerweile wurde eine Ergebnisausgabe für Liniengelenke sowie Linienfreigaben geschaffen, mit denen der Schubfluss direkt ausgelesen werden kann. È possibile trovare l'output nel navigatore Risultati sotto "Svincoli".

Tuttavia, il vantaggio qui è che la verifica è, ad esempio, possibile nel modulo aggiuntivo RF-TIMBER poiché le forze interne sono proporzionalmente disponibili.

Accoppiamento superficie-superficie con solido di contatto

Un'altra opzione è quella di accoppiare entrambe le superfici con un solido di contatto. Entrambe le superfici sono modellate parallelamente l'una all'altra e nel mezzo viene stabilita una condizione di contatto a forma di solido di contatto. Anche la trave in legno deve essere modellata come una superficie ortotropa. La flessibilità è implementata in questo caso da una molla di superficie. Qui è necessario estendere la molla della linea 133 N/mm² di un piano dividendo il valore per la larghezza della superficie di contatto; quindi, 120 mm. La molla ammonta a:

Anche in questo caso, il flusso di taglio non può essere letto direttamente e deve essere calcolato dalle tensioni tangenziali del solido di contatto moltiplicando nuovamente le tensioni per 120 mm = 0,12 m. La sezione dei risultati può essere esportata in Excel e valutata ulteriormente.

Poiché le superfici sono disposte geometricamente, non è necessario definire alcuna eccentricità. Questa modellazione è sicuramente la più complessa e ha senso solo se i componenti compositi sono elementi di superficie (ad esempio, nel caso di strutture composte legno-calcestruzzo a strati incrociati).


Autore

Il signor Rehm è responsabile dello sviluppo di prodotti per strutture in legno e fornisce supporto tecnico ai clienti.

Link
Bibliografia
  1. Blass, H. J.; Ehlbeck J.; Kreuzinger H.; Steck G.: Erläuterungen zu DIN 1052: Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken, 2. Auflage. Karlsruhe: Bruderverlag, 2005
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