Un vincolo interno dell'asta limita le forze interne e i momenti che vengono trasferiti da un'asta all'altra. Le cerniere possono essere disposte solo alle estremità dell'asta, non in posizioni lungo l'asta.
Alcuni tipi di aste sono già provviste di vincoli interni. Una travatura reticolare, ad esempio, non trasferisce momenti e un'asta a fune non trasferisce né momenti né forze di taglio. È impossibile assegnare cerniere a tali tipi di aste. L'ingresso è bloccato.
Base
La scheda Principale gestisce i parametri del vincolo di base.
Sistema di coordinate
Un vincolo interno dell'asta può essere correlato a uno dei seguenti sistemi di assi:
- Sistema assiale locale x,y,z dell'asta
- Sistema di coordinate globali X,Y,Z (opzionalmente come cerniera a forbice)
- Sistema di assi definito dall'utente U,V,W
In generale, i vincoli interni sono correlati al sistema di assi dell'asta locale. Tuttavia, i vincoli interni a forbice (vedere l'immagine Attraversamento dell'asta) sono possibili solo nel sistema di assi globale o definito dall'utente.
Condizioni della cerniera
Le condizioni del cardine sono divise in gradi di libertà 'Traslazionale' e 'Rotazionale'. I primi descrivono gli spostamenti nella direzione degli assi locali o globali; questi ultimi descrivono le rotazioni intorno a questi assi.
Per definire un vincolo, selezionare la casella di controllo per il rispettivo asse. Il segno di spunta indica che è possibile lo spostamento o la rotazione dell'asta nella direzione corrispondente. 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 elastico. 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 ciascun componente. A seconda del grado di libertà, le voci appropriate sono disponibili per la selezione nell'elenco delle non linearità.
Fisso se la forza interna è negativa o positiva
Ciò consente di controllare facilmente se all'estremità dell'asta vengono trasferite solo forze o momenti positivi o negativi. Ad esempio, aux -cerniera con una non linearità 'Fissa se positiva N' ha l'effetto che le forze di trazione (positive) e le forze di compressione (negative) non possono essere trasferite all'estremità dell'asta. Pertanto, la cerniera è efficace per forze assiali negative.
Nel caso di un sistema di coordinate locale, le forze interne e i momenti si riferiscono al sistema di assi locale dell'asta xyz.
Quando si seleziona una non linearità diversa, è possibile modificare i parametri nelle schede Attività parziale, diagramma, di attrito o Definisce il diagramma del ponteggio.
Opzioni
Un 'cerniera a forbice' è disponibile nel sistema di coordinate globale o definito dall'utente. Questo tipo di vincolo consente di modellare le intersezioni di aste continue.
Esempio
Quattro aste sono collegate a un nodo. Le aste trasferiscono i momenti nella loro "direzione continua", ma non all'altra coppia di aste. Solo le forze assiali e di taglio sono trasferite nel nodo.
Assegna il vincolo alle aste 3 e 4 o alle aste 1 e 2. L'altra coppia di aste trasversali non riceve una cerniera.
Attività parziale
L' attività parziale di un componente cerniera è disponibile come proprietà non lineare della cerniera dell'asta (vedere l'immagine Selezione della non linearità della cerniera).
Definisce l'effetto del vincolo sia per la 'Zona negativa' che per la 'Zona positiva'. L'elenco 'Tipo' offre vari criteri per l'efficacia della cerniera.
- Completa: A causa della cerniera, lo spostamento o la rotazione sono possibili completamente.
- Fisso da spostamento/rotazione di svincolo: La cerniera è efficace solo fino a un certo spostamento o rotazione. Se il limite viene superato, diventa efficace un collegamento fisso o un vincolo.
- Strappamento da forza di rilascio/momento: La cerniera è efficace solo fino a una certa forza o momento. Se il limite viene superato, la cerniera si rompe e non trasferisce più la forza interna o il momento.
- Snervamento dalla forza/momento di rilascio: La cerniera è efficace solo fino a una certa forza o momento. Se viene superato, le deformazioni continuano ad aumentare, ma non la forza interna o il momento.
- Inefficacia della molla: Nel caso di una cerniera con rigidezza elastica, il componente cerniera non è efficace.
La maggior parte dei tipi di cerniera può essere combinata con uno 'Spostamento', il che significa che la cerniera diventa efficace solo dopo un certo spostamento o rotazione.
Grafico
Il diagramma di un componente del vincolo è disponibile come proprietà non lineare del vincolo (vedere l'immagine Selezione della non linearità del vincolo).
Definire il numero di punti di definizione per il diagramma di lavoro inserendo i valori corrispondenti nella colonna 'Spostamento' o 'Rotazione'. Quindi, nella colonna 'Forza' o 'Momento', è possibile assegnare le coordinate x degli spostamenti o delle rotazioni con le forze o i momenti della cerniera.
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 diagramma' e 'Fine diagramma':
- Rottura: La cerniera è efficace solo fino al valore massimo della forza o del momento. Se viene superato, si raggiunge l'effetto cerniera completa. Le forze interne e i momenti non vengono più trasferiti.
- Snervamento: La cerniera è efficace solo fino al valore massimo della forza o del momento. Se viene superato, le deformazioni continuano ad aumentare, ma non le forze interne o i momenti.
- Continuo: Oltre l'intervallo di definizione, viene applicata la costante elastica dell'ultimo passaggio.
- Fermata: La deformazione ammissibile è limitata al valore massimo dello spostamento o della rotazione. Se viene superato, l'effetto incernierato è sospeso e diventa efficace un collegamento fisso o un vincolo.
attrito
L'elenco 'Non linearità' offre quattro opzioni per definire l' attrito di un vincolo traslazionale a seconda di un altro componente del vincolo (vedere l'immagine Selezione della non linearità del vincolo interno).
Le forze della cerniera trasferite sono correlate alle forze assiali o di taglio che agiscono in un'altra direzione. A seconda della selezione nella scheda 'Principale', l'attrito dipende solo da una o due forze vincolari. Esiste la seguente correlazione tra la forza di attrito della cerniera e la forza assiale o di taglio:
Plastico
Le proprietà delle cerniere plastiche sono importanti per Pushover Analyses. Con l'opzione plastica di un componente cerniera ad azione non lineare, sono disponibili quattro possibilità per la selezione (vedi immagine Selezione della non linearità della cerniera):
- Bilineare
- Grafico
- FEMA 356 | Incastrato
- FEMA 356 | Elastico
Nelle colonne '"Forza interna"/"Forza interna"snervamento 'e 'δ/δ' o 'φ/φsnervamento ', definire le proprietà delle aree plastiche. Ad esempio, con un valore per My/My,snervamento di 1,27, la sezione trasversale inizia a snervarsi quando supera il momento plastico. Se si supera il 127% della resistenza plastica, l'asta si rompe.
Le forze interne limite plastiche sono determinate automaticamente dalle proprietà della sezione trasversale dell'asta.
La lunghezza dell'asta influenza il calcolo della rigidezza della cerniera plastica. Di solito, viene riconosciuto automaticamente dalle lunghezze delle aste a cui è assegnata la cerniera. Se necessario, è possibile specificare una 'Lunghezza dell'asta definita dall'utente' per il vincolo interno.
Criteri di accettazione
Nella sezione di dialogo inferiore, è possibile definire i valori limite dei criteri di snervamento da applicare per la sicurezza dell'edificio. Sono descritti, ad esempio, per i componenti strutturali in acciaio nella Tabella 5-5 di FEMA 356 (norma ASCE) [1]. Pertanto, ad un valore di 6.000 per φ/φsnervamento, il valore critico per la 'Sicurezza per la vita' viene raggiunto non appena le deformazioni plastiche saranno sei volte maggiori di quelle che si verificano quando si raggiunge la tensione di snervamento.
Nel diagramma sono mostrate anche le aree dei criteri di accettazione.
Per una delle due opzioni plastiche FEMA, i criteri di accettazione sono preimpostati secondo le specifiche della norma statunitense. È possibile modificarli, se necessario, selezionando la casella di controllo 'Definito dall'utente'.
Specificare il 'Tipo di componente' nell'elenco. I criteri di accettazione per i componenti primari e secondari sono descritti nella tabella 5-5 di [1].
La FAQ 2258 descrive come utilizzare una cerniera plastica in un'analisi pushover.
Ponteggio - Diagramma
Il diagramma dello scheletro di un componente cerniera è disponibile come proprietà non lineare della cerniera (vedi immagine Selezione della non linearità della cerniera). Ciò consente di modellare l'azione meccanica di un giunto tubolare con un troncone interno tra due aste. Il modello equivalente trasferisce il momento flettente tramite il tubo esterno sovrapressato e dopo il bloccaggio positivo anche tramite il mozzo interno, a seconda dello stato di compressione all'estremità dell'asta.
È possibile impostare le proprietà del vincolo nel 'Diagramma del ponteggio | Diagramma della camera d'aria' e 'del ponteggio | Descrivi il tubo esterno' separatamente.
Per definire i parametri, sono disponibili le opzioni descritte nella sezione di dialogo Diagram.
