Modelowanie podstawy słupa z uwzględnieniem zginania płyty oraz realistycznego rozkładu sił w kotwach (nieliniowo)

Artykuł o tematyce technicznej

Opcje modelowania

O rozkładzie sił w kotwach, decyduje ich lokalizacja i sztywność podstawy słupa. Ponadto, na realistyczny rozkład sił ma wpływ także sposób zamodelowania podpór zastępujących kotwy.

W Modelu A podstawa została utworzona jako powierzchnia ‘sztywna’. W tym przypadku nie jest uwzględnione zginanie płyty. W Modelu B utworzono podstawę wykorzystując materiał o realnej sztywności oraz o zadanej grubości. W otworach na kotwy wprowadzone są sztywne powierzchnie, w których środku wprowadzone są podpory węzłowe zachowujące się w sposób liniowy.

Model B jest o wiele dokładniejszy. Jednakże w wynikach wciąż otrzymujemy zaburzone odkształcenia płyty o zbyt małych wartościach. Spowodowane jest to liniowymi podporami węzłowymi, które przenoszą także siły ściskające oraz powierzchniami sztywnymi, które wypełniają otwory kotew.

Model C wywodzi się z Modelu B. Usunięto sztywne powierzchnie, a na krawędziach otworów przeznaczonych na kotwy zostały zadane podpory liniowe o zachowaniu nieliniowym. Nieliniowość jest określona w taki sposób, że podpory pracują gdy występują siły rozciągające. W przypadku występowania siły ściskającej podpory są nieaktywne. Podporze podstawy także została zadana nieliniowa praca. W tym przypadku przeniesiony ma być docisk na podłoże. W przypadku sił odrywających dochodzi do uszkodzenia podpory.

Rysunek 01 - Model A, B, C

Ocena wyników w odniesieniu do modelowania

Model A: Ze względu na ‘nieskończoną’ sztywność odkształcenie konstrukcji jest niedoszacowane. Nieliniowe zginanie płyty nie może zostać uwzględnione, ponieważ w płycie nie występują odkształcenia. Podobnie sztywna podstawa sprawia, że w kotwach nie występuje realistycznie rozmieszczenie sił.

Model B: Ten model jest o wiele dokładniejszy, ale liniowe podpory węzłowe przenoszą siły ściskające, a wypełnienie sztywnymi powierzchniami otworów przeznaczonych na kotwy zawsze skutkuje zaburzonymi odkształceniami, które mają zbyt małe wartości.

Model C: Realna sztywność połączona ze sprężystą podporą powierzchniową o zachowaniu nieliniowym oraz liniowymi podporami o zadanym nieliniowym zachowaniu umożliwiają zginanie płyty, włącznie ze zginaniem obszaru rozciągania oraz efektami zlokalizowanymi blisko krawędzi płyty. Dlatego siły w kotwach są znacznie większe niż w Modelu A i B.

Rysunek 02 - Odkształcenie płyty podstawy i wyświetlanie reakcji podporowych

Określanie i ocena sił w kotwach

Do oceny sił podporowych wykorzystywany jest wykres wyników z podpór liniowych. Aby w szybki sposób otrzymać ostateczne siły w kotwach otrzymane reakcje można wygładzić w sposób liniowy lub stały. Otrzymane w sposób numeryczny wartości sił w kotwach wyraźnie pokazują, jak ważne jest realistyczne modelowanie konstrukcji.

W Modelu A, siły w kotwach są poważnie zaniżone. Jest to najgorszy przypadek i nie powinien mieć zastosowania w praktyce. W Modelu B, opisany sposób modelowania skutkuje zbyt dużymi siłami podporowymi. To rozwiązanie jest konserwatywne i zazwyczaj niezbyt oszczędne. Model C pokazuje realistyczne rozmieszczenie sił podporowych, na które wpływa zginanie płyty oraz sprężysta, nieliniowa podpora powierzchniowa. Ten model przedstawia zoptymalizowane wyniki pozwalające na efektywny dobór kotew. Ponadto, określone ściskanie pod powierzchnią podstawy można wykorzystać do oceny wymaganej wytrzymałości.

Rysunek 03 - Określanie i porównanie sił w kotwach

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

Mają Państwo pytania albo potrzebują porady?
Zapraszamy do kontaktu z nami lub znalezienia różnych sugerowanych rozwiązań i pomocnych rozwiązań na naszej stronie FAQ.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)