vincoli esterni dei nodi

I vincoli esterni vengono utilizzati per trasferire i carichi applicati ad un sistema strutturale nelle fondamenta. Senza vincoli esterni, tutti i nodi sarebbero liberi e potrebbero essere spostati o ruotati liberamente. Se si desidera che un nodo abbia la funzione di un vincolo esterno, si dovrà diminuire almeno uno dei suoi gradi di libertà, per esempio con una molla o caricato con un cedimento vincolare anelastico. Inoltre, il nodo deve essere una parte della superficie o dell'asta.

Spostamenti imposti di un nodo sono possibili solo per nodi adeguatamente supportati.

Se si desidera assegnare proprietà non lineari a un vincolo esterno, è possibile definire criteri di rottura per forze di trazione o di compressione, di strappamento e di snervamento, o diagrammi tensione-deformazione e rigidezza.

La casella di controllo simbolo di un vincolo esterno del nodo definito dall'utente indica i gradi di libertà vincolati. Sono predefiniti i seguenti tipi di vincolo esterno:

• Incernierato
• Incastrato
• Carrello
• Carrello in X'
• Carrello in Y'

Base

La scheda Principale gestisce i parametri di base del vincolo esterno.

sistema di coordinate

Ogni vincolo esterno del nodo ha un sistema di coordinate locale. Per impostazione predefinita, è orientato parallelamente agli assi globali X, Y e Z. Se si è creato un sistema di coordinate definito dall'utente o lo si è definito con il pulsante , è possibile utilizzare anche questo sistema di riferimento.

condizioni vincolari

Le condizioni del vincolo esterno sono divise in gradi di libertà 'Traslazionale' e 'Rotazionale'. I gradi traslazionali descrivono i vincoli esterni in direzione degli assi dei vincoli esterni; i gradi rotazionali descrivono vincoli intorno a questi assi.

Per definire un vincolo esterno o un vincolo, selezionare la casella di controllo per l'asse corrispondente. Il segno di spunta indica che il grado di libertà è bloccato e lo spostamento o la rotazione del nodo nella o intorno alla direzione corrispondente è impossibile.

Se non è disponibile alcun vincolo esterno o vincolo, deselezionare la rispettiva casella di controllo. Quindi, la costante della molla traslazionale o rotazionale è impostata su zero. È possibile modificare la 'Costante della molla' in qualsiasi momento per modellare un vincolo esterno elastico del nodo. Inserire le rigidezze della molla come valori di progetto.

Nella colonna 'Non-linearità', è possibile controllare in modo specifico il trasferimento delle forze interne e dei momenti per ogni componente. Le voci corrispondenti sono disponibili per la selezione nell'elenco delle non linearità a seconda del grado di libertà.

I vincoli esterni efficaci non lineari si visualizzeranno con un colore diverso nella finestra di lavoro.

Rottura se la forza/momento del vincolo esterno è negativa o positiva

Ciò consente di controllare facilmente se il vincolo esterno può assorbire solo forze o momenti positivi o negativi: Se una forza o un momento agisce nella direzione vietata, quella particolare componente del vincolo esterno giunge a rottura. I vincoli rimanenti rimangono efficaci.

Le direzioni 'negativa' o 'positiva' si riferiscono alle forze o ai momenti che sono applicati al vincolo esterno del nodo in relazione ai rispettivi assi (non non fare riferimento alle forze di reazione da parte del vincolo esterno). I segni derivano dalla direzione degli assi globali: Se l'asse Z globale è diretto verso il basso, ad esempio, il caso di carico "peso morto" determina una forza vincolare positiva P_Z.

Rottura totale se la forza/momento del vincolo esterno è negativa o positiva

In contrasto con il suddetto fallimento di un singolo componente, il vincolo esterno cede completamente una volta che il componente è inefficace.

Quando si seleziona una non linearità diversa, è possibile definire i parametri nel parziale ad attività parziale, nel o per attrito schede.

Opzioni

Utilizzare le caselle di controllo in questa sezione di dialogo per definire ulteriori proprietà del vincolo esterno del nodo. A seconda della selezione, le schede specificDirectionTab Specific Direction o fittizioColumnTab Rigidezza sono integrate per mezzo di una colonna fittizia .

Direzione specifica

La scheda Direzione specifica consente di ruotare il vincolo esterno. Pertanto, non è necessario creare un sistema di coordinate definito dall'utente.

Tipo di direzione

Ci sono diverse opzioni per allineare il vincolo esterno: È possibile ruotare il vincolo esterno intorno agli assi di vincolo X', Y' e Z', dirigerlo su uno o due nodi o disporlo parallelo ad un'asta o ad una linea. È possibile selezionare gli oggetti graficamente con il pulsante .

Rigidezza tramite colonna fittizia

La scheda Rigidezza tramite colonna fittizia è particolarmente consigliata per i vincoli esterni puntuali di strutture 2D. Qui è possibile determinare le costanti della molla del vincolo esterno dai parametri di una colonna che non è rappresentata nel modello. Inoltre, poiché un vincolo esterno puntuale descrive le condizioni nell'area della testa della colonna solo rudimentalmente, sono disponibili elementi macro della colonna speciali. RFEM determina le costanti elastiche del vincolo esterno dalle condizioni al contorno. Ciò consente una modellazione realistica senza effetti di singolarità che risulterebbero per un vincolo esterno fisso in un singolo nodo EF.

Parametri

Come 'Modello di vincolo esterno', sono disponibili tre approcci per la selezione. Sono simbolizzati nel grafico del dialogo.

• Con il modello 'Fondazioni con superfici elastiche', una superficie vincolata elasticamente viene staccata entro le dimensioni della colonna. I coefficienti di fondazione sono calcolati dalla geometria e dai dati dei materiali della colonna '.
• Con il modello 'vincolo esterno elastico del nodo', una superficie è staccata e vincolata in modo puntuale. Il vincolo esterno è dotato di molle traslazionali e rotazionali, che derivano dalla geometria e dai dati del materiale della colonna. Per tenere conto della maggiore rigidezza flessionale nell'area della colonna, la superficie è raddoppiata internamente.
• Il modello 'vincolo esterno del nodo con mesh EF adattata' corrisponde al vincolo esterno del nodo elastico, ma ai vincoli esterni puntuali non vengono applicate molle.

Inserire i dati per la colonna necessari per determinare le rigidezze della molla. La geometria 'Testa della colonna' può essere descritta come rettangolare o circolare, opzionalmente mediante una rotazione della colonna.

LAltezza della colonna' influenza le costanti delle molle traslazionali e rotazionali.

Sezione pilastro e materiale

Per determinare le rigidezze della molla, sono necessari la sezione trasversale e le proprietà del materiale della colonna. Se la colonna non è 'Come capitello' (né rettangolare né circolare), è possibile selezionare la sezione trasversale della colonna appropriata nell'elenco o definirne una nuova.

Seleziona il 'Materiale della colonna' dall'elenco. Utilizzare i pulsanti e per creare un nuovo materiale.

Condizioni per il pilastro

Il tipo di vincolo esterno alla testa della colonna e alla base della colonna è incluso nella determinazione delle molle traslazionali e rotazionali. Le seguenti opzioni sono disponibili per la selezione nell'elenco:

• Incernierato
• Semi-rigido
• Incastrato

Quando è selezionata l'opzione 'Semi-rigida', è possibile specificare il grado di vincolo alla base della colonna come percentuale.

La 'Rigidezza a taglio' della colonna è considerata per impostazione predefinita nella determinazione delle rigidezze.

Molle del vincolo esterno dovute a pilastro fittizio

Questa sezione elenca le costanti delle molle vincolari che derivano dalla geometria e dalle proprietà del materiale della colonna. I valori sono trasferiti alla scheda 'Principale'.

Attività parziale

L'Attività parziale di un componente di vincolo esterno è disponibile come una proprietà non lineare del vincolo esterno (vedi l'immagine Seleziona non-linearità del vincolo esterno).

10 Definizione dell'attività parziale di supporto

Definire l'effetto del vincolo esterno per la 'Zona negativa' e per la 'Zona positiva'. Le regole dei segni sono spiegate nel paragrafo Failure. L'elenco 'Tipo' offre vari criteri per l'efficacia del vincolo esterno.

• Completo: La componente del vincolo esterno è pienamente efficace.
• Fisso dallo spostamento/rotazione del vincolo esterno: La rigidezza della molla traslazionale o rotazionale è efficace solo fino ad un certo spostamento o rotazione. Se il limite viene superato, un vincolo esterno fisso o un vincolo diventano efficaci.
• Strappo dalla forza vincolare/momento vincolare: Il vincolo esterno è efficace solo fino ad una certa forza o momento. Se il limite viene superato, il vincolo esterno non funziona.
• Snervamento dalla forza vincolare/momento vincolare: Il vincolo esterno è efficace solo fino ad una certa forza o momento. Se viene superato, le deformazioni aumenteranno ancora, ma non le tensioni.
• Rottura: La componente del vincolo esterno non è efficace.

La maggior parte dei tipi di vincolo esterno può essere combinata con uno 'Slittamento', il che significa che il vincolo esterno diventa efficace solo dopo un certo spostamento o rotazione.

Diagramma

Il Diagramma di un componente di vincolo esterno è disponibile come una proprietà non lineare del vincolo esterno (vedi l'immagine Seleziona non-linearità del vincolo esterno).

11 Definizione di un diagramma di rigidezza

Info

Se il vincolo esterno ha proprietà diverse nelle zone negativa e positiva, deselezionare la casella di controllo Simmetrico.

È possibile definire il numero di punti di definizione per il diagramma di lavoro inserendo i valori corrispondenti nella colonna 'Spostamento' o 'Rotazione'. Nella colonna 'Forza' o 'Momento' è possibile assegnare i valori delle ascisse degli spostamenti o delle rotazioni con le forze vincolari o i momenti.

Suggerimento

Con il pulsante puoi importare il diagramma da una tabella Excel. Se l'ordine dei punti di definizione non è corretto, è possibile ordinare le voci in ordine crescente utilizzando il pulsante .

I seguenti criteri sono disponibili per la selezione per 'Inizio del diagramma' e 'Fine del diagramma':

• Strappo: Il vincolo esterno è efficace solo fino al valore massimo della forza o del momento. Se il limite viene superato, il vincolo esterno non funziona.
• Snervamento: Il vincolo esterno è efficace solo fino al valore massimo della forza o del momento. Se viene superato, le deformazioni aumenteranno ancora, ma non le tensioni.
• Continuo: Oltre l'intervallo di definizione, viene applicata la costante della molla dell'ultimo passaggio.
• Fermata: La deformazione ammissibile è limitata al valore massimo dello spostamento o della rotazione. Se il limite viene superato, un vincolo esterno fisso o un vincolo diventano efficaci.

diagramma di rigidezza

Il diagramma di rigidezza di un componente di vincolo esterno è disponibile come una proprietà non lineare di un vincolo esterno rotativo.

14 Definire il diagramma di rigidezza in funzione della forza vincolare

Info

Se il vincolo esterno ha proprietà diverse nelle zone negativa e positiva, deselezionare la casella di controllo Simmetrico.

Primo, definire la componente della forza del vincolo esterno da cui dipende la rigidezza della molla nell'elenco 'Rigidezza dipendente da' (nella parte inferiore della scheda). Il | P | rappresenta la forza vincolare risultante.

15 Seleziona forza vincolare

Quindi, specificare il numero di punti di definizione del diagramma di lavoro con i valori caratteristici corrispondenti nella colonna 'Forza'. È quindi possibile assegnare le rispettive costanti della molla nella colonna 'Molla'.

I seguenti criteri sono disponibili per la selezione per 'Inizio del diagramma' e 'Fine del diagramma':

• Strappo: Il cuscinetto è efficace solo fino al valore massimo della forza. Se il limite viene superato, il vincolo esterno non funziona.
• Snervamento: Il cuscinetto è efficace solo fino al valore massimo della forza. Se viene superato, le deformazioni aumenteranno ancora, ma non le tensioni.
• Continuo: Oltre l'intervallo di definizione, viene applicata la costante della molla dell'ultimo passaggio.

attrito

L'elenco 'Non-linearità' offre quattro opzioni per definire l'attrito del vincolo esterno traslazionale dipendente da un altro componente di vincolo esterno (vedi immagine Selezione della non-linearità del vincolo esterno).

16 Definizione dei coefficienti di attrito

Le forze vincolari trasferite sono relative alle forze di compressione che agiscono in un'altra direzione. A seconda della selezione nella scheda 'Principale', l'attrito dipende solo da una forza vincolare o dalla forza totale di due forze vincolari che agiscono contemporaneamente. C'è la seguente correlazione tra forza di vincolo esterno e forza di attrito:

$P_{\mathrm{Lager}}=\mu ·P_{\mathrm{Normalkraft}}$

Relazione tra forza vincolare e forza di attrito

FAQ 003537 descrive come può essere tenuto conto dell'attrito su un vincolo esterno del nodo.

Il seguente modello a colonne mostra un vincolo esterno in cui le forze orizzontali sono trasferite per attrito. Tuttavia, le forze orizzontali non devono superare il 10% della forza verticale. Nelle CC 1, questa condizione è soddisfatta. In CC 2, il modello diventa instabile perché il carico orizzontale è troppo grande.

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Colonna con vincolo esterno ad "attrito"