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 appartenere ad un'asta.
Spostamenti imposti di un nodo sono possibili solo per nodi adeguatamente vincolati.
Se si desidera assegnare proprietà non lineari a un vincolo esterno, è possibile definire i criteri di rottura per le forze di trazione o di compressione, di strappamento e di snervamento, o i 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:
- 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 è stato creato un sistema di coordinate definito dall'utente, o se ne si definisce uno 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 rispetto ai rispettivi assi (non si riferiscono alle forze di reazione da parte della vincolo esterno). I segni derivano dalla direzione degli assi globali: Ad esempio, se l'asse Z globale è orientato verso il basso, il caso di carico "Peso proprio" determina una forza vincolare positiva PZ.
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, sono state aggiunte le schede Direzione specifica o Rigidezza tramite 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 attorno agli assi del vincolo esterno X ', Y ' e Z ', allinearlo con uno o due nodi o disporlo parallelo ad un'asta. 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. RSTAB determina la rigidezza della molla del vincolo esterno dalle condizioni al contorno. Consentono una modellazione che rappresenta la realtà meglio del vincolo esterno fisso nel nodo.
Parametri
Un vincolo esterno del nodo elastico è utilizzato come ' modello del vincolo esterno '. Le rigidezze delle molle a spostamento e torsione derivano dalla geometria e dai dati del materiale della colonna, che verranno definiti in questa scheda.
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 Selezione della non-linearità del vincolo esterno).
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.
Grafico
Il diagramma di un componente di vincolo esterno è disponibile come una proprietà non lineare del vincolo esterno (vedi l'immagine Selezione della non-linearità del vincolo esterno).
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.
Utilizza il pulsante
per importare il diagramma da un foglio di calcolo 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 diagramma' e 'Fine 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.
Innanzitutto, vai all'elenco 'Rigidezza dipendente da' (nella scheda in basso) e definisci la componente della forza vincolare da cui dipende la costante della molla. Il |P| opzione rappresenta la forza vincolare risultante.
Quindi, definire il numero di punti di definizione per il diagramma di lavoro inserendo i valori corrispondenti nella colonna 'Forza'. Successivamente, è possibile assegnare le rispettive costanti della molla del vincolo esterno nella colonna 'Molla'.
I seguenti criteri sono disponibili per la selezione per 'Inizio diagramma' e 'Fine diagramma':
- Strappo: Il vincolo esterno è efficace solo fino al valore massimo della forza. Se il limite viene superato, il vincolo esterno non funziona.
- Snervamento: Il vincolo esterno 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 (vedere l'immagine Selezione della non-linearità del vincolo esterno).
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:
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.
