Podpora węzłowa

Konstrukcja nośna przekazuje swoje obciążenia poprzez podpory do fundamentów. Bez podparcia wszystkie węzły byłyby swobodne, a ich przesunięcia i obroty niezakłócone. Aby węzeł działał jako podpora, co najmniej jeden stopień swobody musi być zablokowany lub ograniczony sprężyną. Ponadto węzeł musi stanowić część powierzchni lub pręta.

Deformacje wymuszone węzła są możliwe tylko dla węzłów odpowiednio podpartych.

Jeśli chcesz przypisać podporze węzłowej właściwości nieliniowe, możesz zdefiniować kryteria zaniku dla sił rozciągających lub ściskających, pękania i uplastycznienia lub wykresy robocze i sztywności.

Symbol nazwy niestandardowej podpory węzłowej wskazuje utrzymywane stopnie swobody. Zdefiniowane są następujące typy utwierdzenia:

• Przegubowe
• Sztywne
• Przesuwne
• Przesuwne w X‘
• Przesuwne w Y'

Podstawy

Zakładka Podstawy zarządza podstawowymi parametrami podpory.

Układ współrzędnych

Każda podpora węzłowa posiada lokalny układ współrzędnych. Domyślnie jest on zorientowany równolegle do globalnych osi X, Y i Z. Jeśli utworzyłeś niestandardowy układ współrzędnych lub definiujesz go przyciskiem , możesz również użyć tego układu odniesienia.

Warunki podparcia

Warunki podparcia dzielą się na 'Translacyjne' i 'Rotacyjne' stopnie swobody. Pierwsze opisują podpory w kierunku osi podpory, drugie utwierdzenia wokół tych osi.

Aby zdefiniować podporę lub utwierdzenie, zaznacz pole wyboru dla danej osi. Zaznaczenie oznacza, że stopień swobody jest zablokowany, a przesunięcie lub obrót węzła w lub wokół danego kierunku nie jest możliwy.

Jeśli nie ma podpory ani utwierdzenia, usuń zaznaczenie odpowiedniego pola wyboru. Stała sprężystości sprężyny translacyjnej lub obrotowej zostanie wtedy ustawiona na zero. Stałą sprężystości możesz w dowolnym momencie dostosować, aby modelować sprężyste podparcie węzła. Wprowadź sztywności sprężyste jako wartości projektowe.

W kolumnie Nieliniowość możesz celowo kontrolować przenoszenie sił wewnętrznych dla każdego składnika. W zależności od stopnia swobody na liście nieliniowości dostępne są odpowiednie pozycje do wyboru.

Podpory działające nieliniowo są wyświetlane graficznie w innym kolorze.

Zanik, gdy siła/moment podporowy ujemny lub dodatni

Dzięki temu możesz w prosty sposób kontrolować, czy podpora może przenosić tylko dodatnie lub ujemne siły lub momenty: Jeśli siła lub moment działa w niedozwolonym kierunku, ten składnik podpory ulega zanikowi. Pozostałe utwierdzenia pozostają skuteczne.

Kierunki 'ujemny' i 'dodatni' odnoszą się do sił lub momentów, które są wprowadzane do podpory węzłowej względem odpowiednich osi (czyli nie siły reakcji ze strony podpory). Znaki wynikają z kierunku globalnych osi: Na przykład, jeśli globalna oś Z jest skierowana w dół, przypadek obciążenia „Ciężar własny" powoduje dodatnią siłę podporową P_Z.

Zanik wszystkich, gdy siła/moment podporowy ujemny lub dodatni

W przeciwieństwie do opisanego powyżej zaniku pojedynczego składnika, podpora ulega całkowitemu zanikowi, gdy tylko składnik przestaje działać.

Jeśli wybierzesz inną nieliniowość, możesz zdefiniować parametry w zakładkach Częściowa aktywność, Wykres lub Tarcie.

Opcje

Za pomocą pól wyboru w tej sekcji możesz zdefiniować dalsze właściwości podpory węzłowej. W zależności od wyboru dodawane są zakładki Określony kierunek lub Sztywność za pomocą fikcyjnego słupa. Jeśli dodatek 'Projektowanie konstrukcji betonowych' jest aktywowany, dostępne jest dodatkowe pole wyboru do zdefiniowania wymiarów podpory.

Określony kierunek

Zakładka Określony kierunek umożliwia obrót podpory. Dzięki temu nie musisz tworzyć niestandardowego układu współrzędnych.

Typ kierunku

Do orientacji podpory dostępnych jest kilka możliwości: możesz obrócić podporę wokół osi podpory X', Y' i Z', zorientować ją na jeden lub dwa węzły lub rozmieścić równolegle do pręta lub linii. Obiekty możesz wybrać graficznie przyciskiem .

Sztywność za pomocą fikcyjnego słupa

Zakładka Sztywność za pomocą fikcyjnego słupa jest szczególnie zalecana dla punktowych podpór konstrukcji nośnych 2D. Możesz tu wyznaczyć stałe sprężystości podpory z parametrów słupa, który nie jest odwzorowany w modelu. Ponieważ ponadto punktowa podpora oddaje warunki w obszarze głowicy słupa tylko w ograniczonym stopniu, dostępne są specjalne makroelementy słupa. RFEM wyznacza z warunków brzegowych sztywności sprężyste podpory. Umożliwia to realistyczne modelowanie bez efektów osobliwości, które powstałyby przy sztywnym podparciu w jednym węźle MES.

Parametry

Jako 'Model podparcia' dostępne są trzy podejścia do wyboru. Każde z nich jest zilustrowane w grafice okna dialogowego.

• W modelu 'Fundamentów powierzchniowych' powierzchnia o wymiarach słupa jest wydzielana i elastycznie osadzana. Moduły reakcji podłoża wyznaczane są z danych geometrycznych i materiałowych słupa.
• W modelu 'Sprężystej podpory węzłowej' powierzchnia jest wydzielana i podparta punktowo. Podpora wyposażona jest w sprężyny translacyjne i obrotowe, które wynikają z danych geometrycznych i materiałowych słupa. W celu uwzględnienia wyższej sztywności na zginanie w obszarze słupa powierzchnia jest wewnętrznie podwajana.
• Model 'Podpora węzłowa z dostosowaną siatką MES' odpowiada sprężystej podporze węzłowej, jednak w punktach podparcia nie stosuje się sprężyn.

Podaj dane słupa niezbędne do wyznaczenia sztywności sprężystych. Geometrię 'Głowicy słupa' można opisać jako prostokątną lub kołową, opcjonalnie z obrotem słupa.

'Wysokość słupa' wpływa na stałe sprężyn translacyjnych i obrotowych.

Przekrój i materiał słupa

Do wyznaczenia sztywności sprężystych wymagane są wartości charakterystyczne przekroju i materiału słupa. Jeśli słup nie jest 'Identyczny z głowicą słupa' (czyli nie jest ani prostokątny, ani kołowy), możesz wybrać z listy odpowiedni przekrój słupa lub zdefiniować nowy.

Wybierz 'Materiał słupa' z listy. Za pomocą przycisków i możesz utworzyć nowy materiał.

Warunki słupa

Sposób podparcia na głowicy i podstawie słupa wpływa na wyznaczenie sprężyn translacyjnych i obrotowych. Na liście dostępne są następujące możliwości:

• Przegubowe
• Podatne
• Sztywne

Przy opcji 'Podatne' możesz podać stopień utwierdzenia na podstawie słupa w procentach.

'Sztywność na ścinanie' słupa jest domyślnie uwzględniana przy wyznaczaniu sztywności.

Sprężyny podporowe od fikcyjnego słupa

Ta sekcja zawiera listę stałych sprężyn podporowych, które wynikają z właściwości geometrycznych i materiałowych słupa. Wartości są przenoszone do zakładki 'Podstawy'.

Wymiary podpory

Wymiary podpory są potrzebne do wyznaczenia powierzchni wprowadzania obciążenia przy przekrojeniu na darcie. Ta zakładka jest dlatego dostępna tylko wtedy, gdy aktywny jest dodatek Projektowanie konstrukcji betonowych.

Dla każdego składnika podpory translacyjnej zdefiniuj 'Typ', który opisuje kształt powierzchni magazynu – prostokątny lub kołowy. Następnie możesz w pozostałych kolumnach zdefiniować geometrię podpory za pomocą długości lub średnicy.

Częściowa aktywność

Częściowa aktywność składnika podpory jest dostępna jako właściwość nieliniowa podpory (patrz rys. Wybór nieliniowości podpory).

Zdefiniuj działanie podpory dla 'Zakresu ujemnego' oraz 'Zakresu dodatniego. Zasada znaków jest wyjaśniona w sekcji Zanik. Na liście 'Typ' dostępne są różne kryteria skuteczności podpory.

• Pełna: Składnik podpory jest w pełni skuteczny.
• Sztywna od przesunięcia/obrotu podpory: Sztywność sprężyny translacyjnej lub obrotowej działa tylko do określonego przesunięcia lub obrotu. Po przekroczeniu działa sztywna podpora lub utwierdzenie.
• Pękanie od siły/momentu podporowego: Podpora działa tylko do określonej siły lub momentu. Po przekroczeniu podpora ulega zanikowi.
• Uplastycznienie od siły/momentu podporowego: Podpora działa tylko do określonej siły lub momentu. Po przekroczeniu odkształcenia rosną, ale naprężenia już nie.
• Zanik: Składnik podpory nie działa.

Większość typów podparcia można łączyć z 'Poślizgiem', dzięki czemu podpora staje się skuteczna dopiero po określonym przesunięciu lub obrocie.

Wykres

Wykres składnika podpory jest dostępny jako właściwość nieliniowa podpory (patrz rys. Wybór nieliniowości podpory).

W kolumnie 'Przesunięcie' lub 'Obrót' zdefiniuj liczbę punktów definicyjnych wykresu roboczego z odpowiednimi wartościami. W kolumnie 'Siła' lub 'Moment' możesz następnie przypisać wartości odciętych przesunięć lub obrotów do sił lub momentów podporowych.

Dla 'Początku wykresu' i 'Końca wykresu' dostępne są następujące kryteria:

• Pękanie: Podpora działa tylko do maksymalnej wartości siły lub momentu. Po przekroczeniu podpora ulega zanikowi.
• Uplastycznienie: Podpora działa tylko do maksymalnej wartości siły lub momentu. Po przekroczeniu odkształcenia rosną, ale naprężenia już nie.
• Ciągła: Poza zakresem definicji stosowana jest stała sprężystości ostatniego kroku.
• Ogranicznik: Dopuszczalne odkształcenie jest ograniczone do maksymalnej wartości przesunięcia lub obrotu. Po przekroczeniu działa sztywna podpora lub utwierdzenie.

Wykres sztywności

Wykres sztywności składnika podpory jest dostępny jako właściwość nieliniowa podpory rotacyjnej.

Najpierw zdefiniuj na liście 'Sztywność zależna od' (na dole zakładki) składnik siły podporowej, od którego zależy sztywność sprężysta. Opcja |P| oznacza wypadkową siłę podporową.

Następnie zdefiniuj w kolumnie 'Siła' liczbę punktów definicyjnych wykresu roboczego z odpowiednimi wartościami charakterystycznymi. W kolumnie 'Sprężyna' możesz następnie przypisać odpowiednie stałe sprężystości.

Dla 'Początku wykresu' i 'Końca wykresu' dostępne są następujące kryteria:

• Pękanie: Podpora działa tylko do maksymalnej wartości siły. Po przekroczeniu podpora ulega zanikowi.
• Uplastycznienie: Podpora działa tylko do maksymalnej wartości siły. Po przekroczeniu odkształcenia rosną, ale naprężenia już nie.
• Ciągła: Poza zakresem definicji stosowana jest stała sprężystości ostatniego kroku.

Tarcie

Na liście 'Nieliniowość' dostępne są cztery możliwości zdefiniowania tarcia podpory translacyjnej w zależności od innego składnika podpory (patrz rys. Wybór nieliniowości podpory).

Przenoszone siły podporowe są odniesione do sił ściskających, które działają w innym kierunku. W zależności od wyboru w zakładce 'Podstawy' tarcie zależy tylko od jednej siły podporowej lub od siły całkowitej dwóch jednocześnie działających sił podporowych. Między siłą podporową a siłą tarcia zachodzi następująca zależność:

FAQ 003537 wyjaśnia, jak uwzględnić tarcie na podporze węzłowej.

Poniższy model słupa pokazuje podporę, w której siły poziome są przenoszone przez tarcie. Siły poziome mogą jednak wynosić najwyżej 10% siły pionowej. W PPO 1 warunek ten jest spełniony. W PPO 2 model staje się niestabilny, ponieważ obciążenie poziome jest zbyt duże.

Przegub rusztowania

Przegub rusztowania jest dostępny jako właściwość nieliniowa podpory dla stopni swobody obrotu φ_X i φ_Y. Pozwala to definiować podpory rusztowań dla konstrukcji nośnych tymczasowych, takich jak rusztowania robocze lub podpory budowlane.

W zakładce 'Przegub rusztowania' możesz zdefiniować wykres roboczy M-φ. Parametry są szczegółowo opisane w funkcji produktu podpora rusztowania.