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 sprawdzenia "Docisk prostopadle do włókien"
2. Segmentacja pręta lub zbioru prętów dla sprawdzenia ugięcia w projekcie konstrukcji drewnianych

Ustawienia dla sprawdzenia 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 dla sprawdzenia "Docisk prostopadle do włókien" na podporze. Specyficzne parametry dla tego sprawdzenia można zdefiniować w rejestrze Docisk prostopadle do włókien. Podpory obliczeniowe umożliwiają również segmentację prętów i zbiorów prętów na potrzeby sprawdzenia ugięcia.

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

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

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 Aktywne można kontrolować, w których kierunkach (oś z i/lub oś y) występuje podpora obliczeniowa. Jeśli na przykład pręt jest obrócony o 90°, można dezaktywować 'Podporę w osi z/z' i zamiast tego ustawić jako aktywną dla osi y.

Jeśli sprawdzenie "Docisk prostopadle do włókien" nie ma być przeprowadzane, a podpora obliczeniowa ma służyć jedynie do segmentacji pręta lub zbioru prętów na potrzeby sprawdzenia ugięcia, należy dezaktywować opcję Bezpośrednie podparcie: W ten sposób nie są wymagane dane dotyczące geometrii i położenia podpory; podpora służy wyłącznie do segmentacji na potrzeby sprawdzenia deformacji. Alternatywnie można również wybrać typ podpory obliczeniowej 'Ogólna', dla której docisk na podporze nie jest weryfikowany.

Długość podparcia jest zawsze odniesiona do rzeczywistej belki. Jest ona przedstawiana – począwszy od układu statycznego lub od węzła – w grafice okna dialogowego, 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 Podparcie od krawędzi program automatycznie rozpoznaje, czy podpora obliczeniowa przenosi siły ściskające czy rozciągające. Odpowiednio, tylko w przypadku sił ściskających przeprowadzane jest sprawdzenie "Docisk prostopadle do włókien".

Jeśli podpora obliczeniowa znajduje się na podporze pośredniej, zaznacz pole wyboru Podpora wewnętrzna. W zależności od normy projektowej, to ustawienie wpływa na określenie efektywnego pola powierzchni docisku.

Z opcją Redukcja siły tnącej sprawdzenie siły poprzecznej na podporze przeprowadzane jest z miarodajną siłą tnącą. Przy tym siła tnąca uwzględniana jest w projekcie w określonej odległości od krawędzi podpory. Odległość zależy od normy projektowej. Zakłada to, że siła działa po przeciwnej stronie podparcia, tj. zwykle na górnej powierzchni belki.

Jeśli poprzeczne naprężenia ściskające są zbyt duże, mogą być przejęte przez wzmocnienia w postaci śrub (tylko dla EN 1995-1-1 i bezpośredniego podparcia). W tym celu należy zaznaczyć 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 kontrolować, czy sprawdzenie docisku na podporze ma być przeprowadzane również dla przypadku pożaru.

Jeśli podpora obliczeniowa nie ma być uwzględniana przy segmentacji, dezaktywuj opcję Aktywna dla sprawdzania ugięcia.

Sprawdzenie ugięcia

Segmenty i długości odniesienia

W prawej części okna dialogowego rejestru Podpora obliczeniowa i ugięcie wyświetlane są segmenty wynikające z przypisania podpór obliczeniowych dla odpowiednich kierunków sprawdzenia ugięcia. Dla każdego punktu kontrolnego 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 różni się od długości segmentu), zaznacz pole wyboru 'Długości zdefiniowane przez użytkownika'. Wartości stają się wtedy edytowalne. Te zdefiniowane przez użytkownika długości nie są jednak automatycznie dostosowywane, jeśli później zmienisz długość pręta w modelu.

Wartości graniczne dla belek i belek wspornikowych

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

Kierunek sprawdzenia

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

Ustawianie kierunku obliczeń

Referencja przemieszczenia

Opcje z listy 'Referencja przemieszczenia' pozwalają wpływać na wartości ugięcia sprawdzane podczas weryfikacji:

• Układ nieodkształcony: Lokalne wartości odkształcenia u_y i u_z są pobierane bezpośrednio z wyników.
• Odkształcone końce segmentów: Wartości ugięcia są redukowane na potrzeby sprawdzenia o wartości odkształcenia węzłów początkowego i końcowego, tak że weryfikowane są tylko lokalne ugięcia.

Wygięcie wstępne

Podczas sprawdzania można uwzględnić wygięcie wstępne dla każdego segmentu i tym samym zredukować wartość ugięcia. Wygięcie wstępne jest stosowane w segmentach belkowych jako forma jednoprzęsłowa, a w segmentach belek wspornikowych jako przebieg liniowy. Wprowadź wartość wygięcia wstępnego w_c,z lub w_c,y jako wartość dodatnią, jeśli jest ono skierowane przeciwnie do lokalnej osi pręta z lub y. Dla sprawdzenia kierunku wypadkowego następuje przeliczenie składowych wygięcia wstępnego na ten kierunek wypadkowy.

Przykład: Na poniższym rysunku w węźle pośrednim nr 50 nie zdefiniowano podpory obliczeniowej. W konsekwencji 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 zdefiniowana zostanie podpora obliczeniowa, rozpoznane zostaną dwa segmenty. Długość odniesienia odpowiednio się dostosowuje.

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

Jeśli segment nie ma być badany pod kątem odkształcenia, można go dezaktywować za pomocą pola wyboru:

Dezaktywacja segmentów do analizy deformacji

Elementy wzmacniające

Ten rejestr jest dostępny przy projektowaniu według EN 1995-1-1, jeśli w rejestrze 'Podstawa' zaznaczono opcję Elementy wzmacniające. Tutaj można definiować śruby z pełnym gwintem, które są uwzględniane jako elementy wzmacniające na docisk poprzeczny podczas sprawdzania "Docisk prostopadle do włókien".

Definiowanie właściwości elementów wzmacniających

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

Wybierz element wzmacniający

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

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

Śruby są sprawdzane na wciskanie i wyboczenie. Dodatkowo przeprowadza się sprawdzenie nośności na docisk poprzeczny w płaszczyźnie ostrza śruby. Kąt rozkładu obciążenia 'Rozkładu naprężeń' może być uwzględniony liniowo pod kątem 45° lub – jak opisano w [1] – nieliniowo (zobacz także grafikę w oknie dialogowym).

Powierzchnie

Podczas projektowania powierzchni w stanie granicznym nośności badane są składowe naprężeń. Sprawdzenia opierają się na właściwościach materiału i grubościach powierzchni. Natomiast do sprawdzenia stanu granicznego użytkowalności wymagane są dane specyficzne dla powierzchni. Można je wprowadzić w rejestrze Ugięcie okna dialogowego 'Edytuj powierzchnię'.

Okno dialogowe „Edycja powierzchni”, karta „Ugięcie”

Typ powierzchni

Za pomocą typu powierzchni określa się, jakie wartości graniczne ugięcia będą stosowane podczas sprawdzania. Na liście dostępne są dwie opcje do wyboru:

• Podparta dwustronnie
• Belka wspornikowa

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

Referencja przemieszczenia

Referencja przemieszczenia steruje, który model odniesienia służy do sprawdzania odkształceń. Lista zawiera trzy opcje do wyboru:

• Odkształcona, zdefiniowana przez użytkownika płaszczyzna odniesienia: 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, prowadzi płaszczyznę odniesienia przez te przemieszczone punkty i używa maksymalnego odkształcenia względnego u_z do sprawdzenia.

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 równoległej 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 pobierane bezpośrednio z wyników i używane do sprawdzenia.

Długość odniesienia i typ definicji

Wartość graniczna ugięcia zależy od długości odniesienia L_z. Przy opcjach typu definicji 'Według maksymalnej linii granicznej' i 'Według minimalnej linii granicznej' (ustawienie domyślne) RFEM określa długość najdłuższej lub najkrótszej krawędzi z geometrii powierzchni i ustawia długość odniesienia automatycznie. Jeśli chcesz zdefiniować długość odniesienia, 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 Bezpośrednie podparcie. Tutaj można opisać sytuację podparcia układu przestrzennego dla węzłów pręta lub zbioru prętów, które w modelu nie mają podpór węzłowych – na przykład pręty z (pośrednim) podparciem na innym pręcie.

Ustawienia dla „Ściskanie prostopadle do włókien”

Siła ściskająca wymagana do sprawdzenia "Docisk prostopadle do włókien" jest określana na podstawie sił wewnętrznych prętów połączonych w węźle. W modelu statycznym wszystkie pręty spotykają się w jednym węźle, jak pokazuje poniższy przykład.

Uproszczenie układu statycznego

To uproszczenie zazwyczaj nie odpowiada rzeczywistym warunkom: Nie każdy pręt przekazuje swoją siłę normalną lub tnącą bezpośrednio na podporę, ale napiera na inny pręt, który z kolei przenosi tę siłę swoimi siłami wewnętrznymi na podporę. Skutkuje to wieloma różnymi sytuacjami podparcia.

Za pomocą pól wyboru można kontrolować, które pręty powodują poprzeczne siły ściskające, a tym samym jednoznacznie zdefiniować sytuację podparcia. Zostało to opisane na przykładzie w artykule technicznym:

• Podpora obliczeniowa dla projektowania konstrukcji drewnianych – Stan graniczny użytkowalności, docisk prostopadle do włókien i redukcja siły tnącej