Podpory obliczeniowe i ugięcia

Rejestr Podpora obliczeniowa i ugięcie jest dostępny w oknie dialogowym edycji pręta lub zbioru prętów, gdy właściwości projektowe obiektu są aktywne (patrz rysunek Właściwości projektowe pręta). Podpory obliczeniowe pełnią zasadniczo dwie funkcje:

1. Definicja warunków brzegowych dla obliczenia "Docisk prostopadle do włókien"
2. Segmentacja pręta lub zbioru prętów dla obliczenia ugięcia w projektowaniu konstrukcji drewnianych

Ustawienia dla obliczenia ugięcia powierzchni można zdefiniować w rejestrze Ugięcie okna dialogowego edycji powierzchni.

Pręty

Dialog „Edycja pręta“, karta „Podpory do wymiarowania i ugięcie“

Podpora obliczeniowa

Jak wspomniano, podpory obliczeniowe są wymagane do obliczenia "Docisk prostopadle do włókien" na podporze. Specyficzne parametry dla tego obliczenia można zdefiniować w rejestrze Docisk prostopadle do włókien. Podpory obliczeniowe umożliwiają ponadto segmentację prętów i zbiorów prętów na potrzeby obliczenia ugięcia.

Podpory obliczeniowe można przypisać nie tylko do początku i końca pręta, ale także do węzłów wewnętrznych. Dlatego w tabeli automatycznie wstępnie ustawione są węzły typu 'Węzeł na linii/na pręcie' oraz standardowe węzły między prętami zbioru prętów.

Wybierz z listy podporę obliczeniową lub utwórz nowy typ za pomocą przycisku (patrz rysunek Nowa podpora obliczeniowa). Za pomocą przycisku można zmienić wybrany typ, a za pomocą przycisku wybrać w modelu już przypisaną podporę obliczeniową.

Okno dialogowe „Nowa podpora do wymiarowania”

Okno dialogowe jest dostosowane do Norma. Jeśli do pręta lub zbioru prętów przypisano materiał drewniany, typ Drewno jest ustawiony domyślnie. W przeciwnym razie wybierz tę opcję z listy.

Za pomocą dwóch opcji Aktywna można sterować, dla których kierunków (oś z i/lub oś y) istnieje podpora obliczeniowa. Jeśli pręt jest na przykład obrócony o 90°, można dezaktywować 'Podpora w osi z/z' i zamiast tego ustawić jako aktywną dla osi y.

Jeśli obliczenie "Docisk prostopadle do włókien" nie ma być przeprowadzane, ale podpora obliczeniowa ma służyć do segmentacji pręta lub zbioru prętów dla obliczenia ugięcia, należy dezaktywować opcję Podparcie bezpośrednie: W ten sposób nie są konieczne żadne dane dotyczące geometrii i położenia podpory; podpora służy wyłącznie do segmentacji dla obliczenia odkształcenia. Alternatywnie można wybrać typ podpory obliczeniowej 'Ogólna', dla której docisk na podporze nie jest badany.

Długość podpory odnosi się zawsze do rzeczywistej belki. Jest ona przedstawiana – wychodząc od układu statycznego lub od węzła – w grafice dialogowej w połowie w dodatnim kierunku x pręta i w połowie w ujemnym kierunku x.

Definition der Auflagerlänge bei Bemessungsauflager

Graficzne dostosowywanie długości pręta za pomocą "Modyfikacji końca"

Dzięki opcji Podpora od krawędzi program automatycznie rozpoznaje, czy podpora obliczeniowa otrzymuje siły ściskające czy rozciągające. Odpowiednio, obliczenie "Docisk prostopadle do włókien" jest przeprowadzane tylko w przypadku sił ściskających.

Jeśli podpora obliczeniowa działa na podporze pośredniej, zaznacz pole wyboru Podpora wewnętrzna. W zależności od normy obliczeniowej, to ustawienie wpływa na określenie efektywnej powierzchni podparcia.

Za pomocą opcji Redukcja siły tnącej obliczenie nośności na ścinanie na podporze przeprowadza się z miarodajną siłą tnącą. Uwzględnia się przy tym siłę tnącą w określonej odległości od krawędzi podpory. Odległość zależy od normy obliczeniowej. Zakłada to, że siła działa po przeciwnej stronie podparcia, czyli z reguły na górnej powierzchni belki.

Jeśli poprzeczne naprężenia ściskające są zbyt duże, można je przejąć za pomocą wzmocnień śrubami (tylko dla EN 1995-1-1 i podparcia bezpośredniego). W tym celu zaznacz pole wyboru Elementy wzmacniające. W rejestrze Elementy wzmacniające można następnie zdefiniować właściwości śrub z pełnym gwintem.

Za pomocą pola wyboru Aktywne dla projektowania ognioodporności można sterować, czy obliczenie docisku na podporze ma być przeprowadzane również dla przypadku pożaru.

Jeśli podpora obliczeniowa nie ma być uwzględniana w segmentacji, dezaktywuj opcję Aktywne dla obliczania ugięcia.

Obliczenie ugięcia

Segmenty i długości odniesienia

W prawej części okna dialogowego rejestru Podpora obliczeniowa i ugięcie wyświetlane są segmenty, które powstają w wyniku przypisania podpór obliczeniowych dla odpowiednich kierunków obliczenia ugięcia. Dla każdego punktu obliczeniowego w segmencie, wyświetlana długość L_c jest używana jako długość odniesienia do określenia wartości granicznej.

Jeśli chcesz zmienić automatycznie określone długości odniesienia (na przykład dlatego, że długość odniesienia zakrzywionego pręta odbiega od długości segmentu), zaznacz pole wyboru 'Długości zdefiniowane przez użytkownika'. Wartości stają się wtedy edytowalne. Jednak te zdefiniowane przez użytkownika długości nie są automatycznie dostosowywane, jeśli później zmienisz długość pręta w modelu.

Wartości graniczne dla belek i belek wspornikowych

Wartości graniczne ugięcia dla belek podpartych dwustronnie i belek wspornikowych są zarządzane w Konfiguracje stanu granicznego użytkowalności. Odpowiednia wartość graniczna jest stosowana w obliczeniach dla każdego segmentu w zależności od rozmieszczenia podpór obliczeniowych: Segment z podporami obliczeniowymi po obu stronach lub bez podpór obliczeniowych jest przyjmowany jako typ segmentu Belka, segment z podporą obliczeniową po jednej stronie jako Belka wspornikowa.

Kierunek obliczeń

Za pomocą 'Kierunku obliczeń' określ, które wartości wynikowe ugięcia mają być sprawdzane. Na liście dostępne są lokalne osie y i z, ugięcie wypadkowe oraz lokalne osie pomocnicze y' i z'. Segmenty poniżej dostosowują się odpowiednio.

Ustawianie kierunku obliczeń

Odniesienie przemieszczenia

Za pomocą opcji listy 'Odniesienie przemieszczenia' można wpływać na wartości ugięcia do sprawdzenia w obliczeniach:

• Układ nieodkształcony: Lokalne wartości odkształcenia u_y i u_z są przyjmowane bezpośrednio z wyników.
• Odkształcone końce segmentów: Wartości ugięcia są redukowane dla obliczeń o wartości odkształcenia węzłów początkowych i końcowych, tak że sprawdzane są tylko lokalne ugięcia.

Odwrotna strzałka ugięcia

W obliczeniach dla każdego segmentu można uwzględnić odwrotną strzałkę ugięcia i w ten sposób zredukować wartość ugięcia. W przypadku segmentów belkowych przyjmuje się kształt jednofalowy, a dla segmentów belek wspornikowych przebieg liniowy. Wprowadź odwrotną strzałkę ugięcia w_c,z lub w_c,y jako wartość dodatnią, jeśli działa przeciwnie do lokalnej osi pręta z lub y. Dla obliczenia kierunku wypadkowego następuje przeliczenie składowych odwrotnej strzałki ugięcia na kierunek wypadkowy.

Przykład: Na poniższym rysunku w węźle pośrednim nr 50 nie zdefiniowano podpory obliczeniowej. W związku z tym program rozpoznaje tylko jeden segment, a długość odniesienia odpowiada długości pręta.

Definicja segmentów do analizy deformacji | Bez podpory obliczeniowej w węźle pośrednim

Jeśli w węźle pośrednim zostanie zdefiniowana podpora obliczeniowa, rozpoznawane są dwa segmenty. Długość odniesienia odpowiednio się dostosowuje.

Definicja segmentów do analizy deformacji | Z podporą obliczeniową w węźle pośrednim

Jeśli segment nie ma być badany na odkształcenie, można go dezaktywować za pomocą pola wyboru:

Dezaktywacja segmentów do analizy deformacji

Elementy wzmacniające

Ten rejestr jest dostępny przy obliczeniach według EN 1995-1-1, jeśli w rejestrze 'Baza' zaznaczono opcję Elementy wzmacniające. Można tutaj zdefiniować śruby z pełnym gwintem, które są uwzględniane jako poprzeczne elementy wzmacniające na docisk w obliczeniu "Docisk prostopadle do włókien".

Definiowanie właściwości elementów wzmacniających

Obecnie możliwe są tylko elementy wzmacniające typu 'Śruby'. Wytrzymałości i długości śrub należy określić zgodnie ze specyfikacją producenta. Można również użyć właściwości elementów wzmacniających, które zostały zdefiniowane jako Śruby do drewna. W tym celu należy użyć odpowiedniej opcji na liście.

Wybierz element wzmacniający

Wybierz już zdefiniowaną śrubę do drewna lub utwórz nowy typ za pomocą przycisku .

W sekcji 'Geometria w osi z/y' określa się liczbę śrub i ich rozmieszczenie.

Śruby są sprawdzane na wciskanie i wyboczenie. Dodatkowo przeprowadzane jest obliczenie nośności na docisk poprzeczny w płaszczyźnie końcówki śruby. Kąt rozprzestrzeniania się obciążenia 'Rozkład obciążenia' może być uwzględniony liniowo pod kątem 45° lub – jak opisano w [1] – nieliniowo (patrz również grafika dialogowa).

Powierzchnie

Podczas wymiarowania powierzchni w stanie granicznym nośności badane są składowe naprężeń. Obliczenia bazują na właściwościach materiału i grubościach powierzchni. Natomiast do obliczenia stanu granicznego użytkowalności wymagane są specyficzne dane dotyczące powierzchni. Można je wprowadzić w rejestrze Ugięcie okna dialogowego 'Edycja powierzchni'.

Okno dialogowe „Edycja powierzchni”, karta „Ugięcie”

Typ powierzchni

Za pomocą typu powierzchni określ, które wartości graniczne ugięcia mają być stosowane w obliczeniach. Na liście dostępne są dwie możliwości:

• Podparta dwukierunkowo
• Belka wspornikowa

Wartości graniczne są zapisane w oknie dialogowym Konfiguracje stanu granicznego użytkowalności dla różnych sytuacji obliczeniowych powierzchni z podparciem jedno- lub dwustronnym.

Odniesienie przemieszczenia

Odniesienie przemieszczenia steruje, który model odniesienia służy do obliczeń odkształceń. Lista zawiera trzy możliwości wyboru:

• Odkształcona płaszczyzna odniesienia zdefiniowana przez użytkownika: Jeśli podpory wykazują bardzo różne przemieszczenia, należy podać nachyloną płaszczyznę odniesienia dla sprawdzanego przemieszczenia u_z. Zdefiniuj płaszczyznę w sekcji 'Płaszczyzna odniesienia zdefiniowana przez użytkownika' za pomocą trzech punktów układu nieodkształconego. RFEM określa odkształcenie trzech punktów definicyjnych, wyznacza płaszczyznę odniesienia przez te przesunięte punkty i używa względnego maksymalnego odkształcenia u_z do obliczeń.

Zdeformowana płaszczyzna odniesienia dla odniesienia przemieszczeń

• Powierzchnia równoległa w miejscu minimalnie odkształconego węzła: Ta opcja jest zalecana przy podatnym podparciu powierzchni. Maksymalne odkształcenie u_z jest odnoszone do płaszczyzny odniesienia przesuniętej równolegle do układu nieodkształconego, którą RFEM prowadzi przez węzeł o najmniejszej wartości przemieszczenia u_z,min.

Równoległa powierzchnia przechodząca przez węzły minimalnie odkształcone dla odniesienia przemieszczeń

• Układ nieodkształcony: Lokalne odkształcenia u_z są przyjmowane bezpośrednio z wyników i używane do obliczeń.

Długość odniesienia i typ definicji

Wartość graniczna ugięcia zależy od długości odniesienia L_z. W przypadku opcji typu definicji 'Według maksymalnej linii ograniczającej' i 'Według minimalnej linii ograniczającej' (ustawienie domyślne), RFEM określa długość najdłuższej lub najkrótszej krawędzi z geometrii powierzchni i automatycznie ustawia długość odniesienia. Jeśli chcesz zdefiniować długość odniesienia samodzielnie, wybierz z listy typ definicji 'Ręcznie' i wprowadź wartość.

Minimalne i maksymalne linie graniczne powierzchni

Docisk prostopadle do włókien

Rejestr Ustawienia dla 'Docisk prostopadle do włókien' jest dostępny w oknie dialogowym edycji pręta lub zbioru prętów, jeśli dla podpory obliczeniowej występuje Podparcie bezpośrednie. Można tutaj opisać sytuację podporową układu przestrzennego dla węzłów pręta lub zbioru prętów, które w modelu są zrealizowane bez podpory węzłowej – na przykład pręty z (pośrednim) oparciem na innym pręcie.

Ustawienia dla „Ściskanie prostopadle do włókien”

Siła ściskająca potrzebna do obliczenia "Docisk prostopadle do włókien" jest wyznaczana z sił wewnętrznych prętów przyłączonych do węzła. W modelu statycznym wszystkie pręty spotykają się w węźle, jak pokazano na poniższym przykładzie.

Uproszczenie układu statycznego

To uproszczenie zazwyczaj nie odpowiada rzeczywistym warunkom: Nie każdy pręt przekazuje swoją siłę normalną lub tnącą bezpośrednio do podpory, lecz naciska na inny pręt, który następnie przenosi tę siłę wraz ze swoimi siłami wewnętrznymi do podpory. W rezultacie powstaje wiele sytuacji podporowych.

Za pomocą pól wyboru można sterować, które pręty powodują poprzeczne siły ściskające i w ten sposób jasno zdefiniować sytuację podporową.