Tipi di aste e cerniere
Quando si modellano strutture di aste semplici, si utilizzano generalmente i seguenti tipi di aste.
- Asta della trave: un'asta rigida che trasferisce tutte le forze interne e i momenti
- Asta di travatura reticolare: un asta di trave con un rilascio del momento ad entrambe le estremità
- Asta di trazione: un'asta con rigidezza EI a rottura in caso di forza di compressione
- Asta di compressione: un'asta con rigidezza EI a rottura in caso di forza di trazione
- Asta instabile: un'asta con rigidezza EI che cede se il carico di instabilità viene superato
Ulteriori tipi di aste sono descritti nel manuale online di RFEM.
Inoltre, è possibile impostare proprietà non lineari sia per le aste che per le cerniere. Ciò consente di specificare criteri di rottura speciali o relazioni non lineari tra forze e deformazioni. Questo articolo tecnico presenta alcune opzioni per la modellazione utilizzando i tipi di aste e le cerniere descrivendo un semplice esempio.
Struttura della copertura
Il sistema di copertura di un capannone, la cui struttura portante a capriate è stata realizzata in modo strutturalmente errato, è oggetto della nostra analisi: Una diagonale è stata "dimenticata" per la travatura in modo che si verificassero deformazioni visibili anche sotto carico del peso proprio. Dieser für die Tragfähigkeit unabdingbare Stab wurde nachträglich ergänzt. In questo modo, è possibile evitare danni.
Il modello RFEM rappresenta una sezione della struttura del tetto. Si presume che gli arcarecci di base siano supporti fissi; il colmo e gli arcarecci centrali sono considerati vincoli laterali con una piccola molla di rotazione. Semplificando l'applicazione del carico, il carico è applicato dalle travi del tetto con le aree di applicazione corrispondenti. "Peso proprio e struttura" e "Neve" sono analizzati come casi di carico esemplificativi.
Modello di travatura reticolare con cerniere a forbice
Il sistema strutturale è modellato utilizzando aste di travi, che ottengono le cerniere corrispondenti in posizioni con rilasci di momento. Un modello di semplice asta di travatura reticolare non sarebbe corretto, perché alcune aste passano attraverso i punti di intersezione e quindi trasferiscono i momenti. Il tipo di asta "Travatura reticolare (solo N)" viene utilizzato solo per i due controventi. Le diagonali mancanti possono essere rappresentate nel modello dal tipo di asta "fittizia". Non sono presi in considerazione nel calcolo.
Le cerniere sono generalmente collegate agli assi locali dell'asta xyz. Per le strutture di travi spaziali, questo consente di controllare il trasferimento di forze e momenti alle aste che sono collegate a un nodo. Nel modello, i rilasci di momento locali vengono utilizzati per le estremità di quelle aste che non trasferiscono i momenti a causa dei semplici collegamenti in legno - ad esempio, i pali alle estremità superiore e inferiore. Per le aste continue come le travi e i pali sopra menzionati, tuttavia, si utilizzano cerniere a forbice. Forniscono gli effetti di trave continua per i momenti sulle rispettive coppie di aste incrociate. Le cerniere a forbice sono sempre relative al sistema di assi XZY globale.
L'uso delle cerniere a forbice è descritto anche nella FAQ 000177 e nella FAQ 001438.
Alcuni tipi di aste, come le aste reticolari o di compressione, sono dotate di cerniere per definizione, in modo che non sia necessario definirle ulteriormente; i campi di immissione corrispondenti sono bloccati.
Dopo aver calcolato il modello, si possono vedere deformazioni piuttosto grandi per LC 1 (carichi permanenti).
Il calcolo della combinazione di progetto CO2 termina con un messaggio di instabilità.
Fachwerkmodell mit nichtlinear wirkendem Gelenk
Inoltre, per questo esempio viene analizzato il seguente scenario. Se il collegamento del palo centrale alla corrente inferiore fosse progettato come un puro collegamento a tenone, il collegamento si allenterebbe a causa della forza di trazione nel palo. Questo effetto può essere considerato nel modello da un rilascio della forza assiale non lineare, che consente alla connessione di diventare efficace solo per le forze di compressione.
LC 1 è calcolato in diverse iterazioni. A causa delle forze di trazione nel montante centrale, il collegamento alla corrente inferiore viene rilasciato in modo che il sistema sia disaccoppiato lì.
La modellazione alternativa potrebbe essere eseguita sotto forma di un rilascio nodale (vedere il manuale online ).
Modell des sanierten Fachwerks
Entrambi i manichini sono stati sostituiti da aste instabili nella struttura rinnovata. Agiscono come aste di travatura reticolare, ma cedono per forze di compressione oltre il carico di instabilità. Il calcolo della combinazione di progetto CO 2 secondo l'analisi del secondo ordine ora viene eseguito senza interruzioni.
La deformazione della trave reticolare mostra l'effetto del controvento. Die Durchbiegungen der Sparren sind durch die Modellierung der Lasteinleitung bedingt, die für diesen Tragwerksausschnitt gewählt wurde. Non sono oggetto di questa analisi.
Sommario
Utilizzando l'esempio di una semplice trave reticolare, abbiamo mostrato come i tipi di aste e le cerniere possono essere utilizzati per rappresentare la distribuzione delle forze interne e dei momenti nel modello. Le cerniere a forbice giocano un ruolo importante qui, rendendo più facile la modellazione di incroci di travi nelle strutture in legno. Le proprietà non lineari possono essere assegnate anche ad aste e cerniere. Con le aste fittizie è possibile analizzare le varianti del modello in modo rapido.
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