Przeguby prętowe

Przegub prętowy ogranicza siły i momenty wewnętrzne przenoszone z jednego pręta na inne. Przeguby można umieszczać tylko na końcach pręta, a nie wzdłuż pręta.

Niektóre typy prętów posiadają już przeguby. Na przykład kratownica nie przenosi momentów, a kabel nie przenosi ani momentów ani sił tnących. Do takich typów prętów nie można przypisać przegubów. Możliwość wprowadzania jest zablokowana.

Podstawowe

Zakładka Główne umożliwia zarządzanie podstawowymi parametrami przegubów.

Układ współrzędnych

Zwolnienie prętowe można zdefiniować w odniesieniu do jednego z poniższych układów współrzędnych:

• Lokalny układ współrzędnych pręta x,y,z
• Globalny układ współrzędnych X, Y, Z (opcjonalnie jako przegub widełkowy)
• Układ współrzędnych zdefiniowany przez użytkownika U,V,W

Zazwyczaj przeguby definiowane są w odniesieniu do lokalnego układu osi pręta. Przeguby widełkowe (zob. rysunek Skrzyżowanie prętów) są jednak możliwe tylko w globalnym lub zdefiniowanym przez użytkownika układzie osi.

Warunki zwolnienia

Warunki zwolnienia są podzielone na 'Translacyjne' i 'Rotacyjne' stopnie swobody. Te pierwsze opisują przemieszczenia w kierunku lokalnych lub globalnych osi, a drugie - obroty wokół tych osi.

Aby zdefiniować przegub, należy zaznaczyć pole wyboru dla odpowiedniej osi. Znacznik w polu wyboru wskazuje, że możliwe jest przesunięcie lub obrót pręta w danym kierunku. Stała sprężyny translacyjnej lub obrotowej zostaje wówczas ustawiona na zero. 'Stałą sprężystości' można w każdej chwili zmienić, aby zamodelować przegub sprężysty. Sztywności sprężyste należy wprowadzić jako wartości obliczeniowe.

W kolumnie 'Nieliniowość' można kontrolować przenoszenie sił wewnętrznych i momentów dla każdego komponentu. W zależności od stopnia swobody na liście nieliniowości dostępne są odpowiednie opcje.

Utwierdzenie przy ujemnej lub dodatniej sile wewnętrznej

Ta opcja pozwala w prosty sposób określić, czy na końcu pręta przenoszone są tylko dodatnie, czy tylko ujemne siły lub momenty. Na przykład przegub u_x z nieliniowością 'Utwierdzenie przy dodatniej N' powoduje, że na końcu pręta przenoszone mogą być siły rozciągające (dodatnie), ale nie ściskające (ujemne). Przegub jest zatem aktywny w przypadku ujemnych sił osiowych.

W przypadku lokalnego układu współrzędnych siły wewnętrzne i momenty odnoszą się do lokalnego układu osi xyz pręta.

W przypadku wybrania innej nieliniowości można zmienić parametry w zakładkach , , Tarcie %\} lub Zdefiniuj wykres rusztowania.

Opcje

'Przegub widełkowy' jest dostępny w globalnym lub zdefiniowanym przez użytkownika układzie współrzędnych. Ten rodzaj przegubu umożliwia modelowanie przecięć prętów ciągłych.

Przykład

W węźle łączą się cztery pręty. Pręty przenoszą momenty w swoim "kierunku ciągłości", ale nie na drugą parę prętów. W węźle przenoszone są tylko siły osiowe i tnące.

Przegub należy przypisać do prętów 3 i 4 lub do prętów 1 i 2. Drugiej parze krzyżujących się prętów nie zostaje nadany przegub.

Częściowa aktywność

Częściowa aktywność komponentu przegubu jest dostępna jako nieliniowa właściwość przegubu pręta (zob. rysunek Wybór nieliniowości przegubu).

Działanie przegubu należy zdefiniować zarówno dla 'Strefy ujemnej', jak i 'Strefy dodatniej'. Na liście 'Typ' do wyboru są różne kryteria skuteczności przegubu.

• Pełna aktywność: Przegub umożliwia przemieszczenie lub obrót w pełnym zakresie.
• Utwierdzenie od przemieszczenia/obrotu zwolnienia: Przegub działa tylko do określonego przesunięcia lub obrotu. W przypadku przekroczenia wartości granicznej zaczyna działać połączenie stałe lub utwierdzenie.
• Przerwanie od siły/momentu zwolnienia: Przegub jest aktywny tylko do określonej siły lub momentu. Jeżeli wartość graniczna zostanie przekroczona, przegub ulega uszkodzeniu i nie przenosi już siły wewnętrznej ani momentu.
• Uplastycznienie od siły/momentu zwolnienia: Przegub jest aktywny tylko do określonej siły lub momentu. Po przekroczeniu wartości granicznej nadal rosną odkształcenia, ale już nie siły wewnętrzne ani momenty.
• Nieefektywność sprężyny: W przypadku przegubu o sztywności sprężystej komponent przegubu nie jest efektywny.

Większość typów przegubów można łączyć z typem 'Poślizg', co oznacza, że przegub jest skuteczny dopiero po osiągnięciu określonego przemieszczenia lub obrotu.

Wykres

Wykres części przegubu jest dostępny jako nieliniowa właściwość przegubu (patrz ilustracja Wybór nieliniowości przegubu).

W kolumnie 'Przemieszczenie' lub 'Obrót' należy zdefiniować liczbę punktów definicji dla wykresu pracy, wprowadzając odpowiednie wartości. Następnie w kolumnie 'Siła' lub 'Moment' można przypisać współrzędne x przemieszczeń lub obrotów za pomocą sił lub momentów wynikających z przegubów.

Dla 'Początku wykresu' i 'Końca wykresu' do wyboru są następujące kryteria:

• Uszkodzenie: Zwolnienie pracuje tylko do osiągnięcia maksymalnej wartości siły lub momentu. Jeśli zostanie ona przekroczona, osiągany jest pełny efekt zwolnienia. Siły wewnętrzne i momenty nie są już przenoszone.
• Uplastycznienie: Zwolnienie pracuje tylko do osiągnięcia maksymalnej wartości siły lub momentu. Jeśli zostanie ona przekroczona, odkształcenia nadal rosną, ale nie siły wewnętrzne lub momenty.
• Ciągły: Poza zakresem definicji zostaje zastosowana stała sprężystości ostatniego kroku.
• Ograniczenie: Dopuszczalne odkształcenie jest ograniczone do maksymalnej wartości przemieszczenia lub obrotu. W przypadku jej przekroczenia efekt zwolnienia zostaje zawieszony, a stałe połączenie lub utwierdzenie staje się skuteczne.

Tarcie

Na liście 'Nieliniowość' do wyboru są cztery opcje definiowania Tarcia przegubu translacyjnego w zależności od innego elementu przegubu (patrz ilustracja Wybór nieliniowości przegubu).

Przenoszone siły przegubowe są powiązane z siłami osiowymi lub tnącymi działającymi w innym kierunku. W zależności od wyboru w zakładce 'Główne' tarcie zależy od tylko jednej lub dwóch sił podporowych. Pomiędzy siłą tarcia przegubu a siłą osiową lub tnącą istnieje następująca zależność:

Plastyczne

Właściwości przegubu plastycznego są istotne dla Analizy pushover. W przypadku opcji Plastyczny nieliniowo działającej składowej przegubu dostępne są cztery możliwości (patrz ilustracja Wybór nieliniowości przegubu):

• Dwuliniowy
• Wykres
• FEMA 356 | sztywny
• FEMA 356 | Sprężyste

W kolumnach '"Siła wewnętrzna"/"Siła wewnętrzna"_{uplastycznienie} 'i 'δ/δ_{uplastycznienie}' lub 'φ/_{uplastycznienie} ' , należy zdefiniować właściwości obszarów plastycznych. W przypadku wartości M_y/M_{y,uplastycznienie} równej np. 1,27, przekrój zaczyna uginać się po przekroczeniu momentu plastycznego. W przypadku przekroczenia 127% nośności plastycznej pręt ulega uszkodzeniu.

Graniczne plastyczne siły wewnętrzne są określane automatycznie na podstawie właściwości przekroju pręta.

Długość pręta wpływa na obliczenia sztywności przegubu plastycznego. Zazwyczaj jest ono rozpoznawane automatycznie na podstawie długości prętów, do których zwolnienie jest przypisane. W razie potrzeby można zdefiniować 'Długość pręta zdefiniowaną przez użytkownika' dla zwolnienia.

Kryteria akceptacji

W dolnej sekcji okna dialogowego można zdefiniować wartości graniczne kryteriów uplastycznienia, jakie mają być stosowane ze względu na bezpieczeństwo budynku. Są one opisane na przykład dla konstrukcyjnych elementów stalowych w tabeli 5-5 FEMA 356 (norma ASCE) [1]. Tym samym, przy wartości 6000 dla φ/φ_{granicy plastyczności}, wartość krytyczna dla 'Bezpieczeństwa użytkowania' zostaje osiągnięta, jeżeli odkształcenia plastyczne będą sześciokrotnie większe niż w chwili osiągnięcia granicy plastyczności.

Na wykresie pokazane są również obszary kryteriów akceptacji.

W przypadku jednej z dwóch opcji plastycznej MES kryteria akceptacji są wstępnie ustawione zgodnie ze specyfikacjami normy amerykańskiej. Można je dostosować w razie potrzeby, zaznaczając pole wyboru 'Zdefiniowane przez użytkownika'.

Na liście należy określić 'Typ elementu'. Kryteria akceptacji dla elementów głównych i drugorzędnych są opisane w tabeli 5-5 w [1].

FAQ 2258 opisuje, jak wykorzystać przegub plastyczny w analizie pushover.

Wykres rusztowania

Wykres szkieletowy przegubu jest dostępny jako nieliniowa właściwość przegubu (patrz ilustracja Wybór nieliniowości przegubu). Pozwala to na modelowanie mechanicznego oddziaływania połączenia rurowego z wykorzystaniem wewnętrznego pręta łączącego dwa pręty. W modelu równoważnym, moment zginający jest przenoszony przez nadmiernie ściskaną rurę, a po zablokowaniu, również dodatkowo przez wewnętrzny profil, w zależności od stanu naprężeń ściskających na końcu pręta.

Właściwości przegubu można ustawić na 'Wykresie rusztowania | Rura wewnętrzna' i 'Wykres rusztowania | Rurę zewnętrzną' należy opisać osobno.

Do definiowania parametrów służą opcje opisane w sekcji .