Belki oporowe, żeberka, belki teowe: modelowanie i określanie sił wewnętrznych

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

Podciągi lub teowniki są często stosowane w konstrukcjach żelbetowych. W przeciwieństwie do poprzednich opcji przedstawiania i obliczeń, w których na przykład belka podporowa była uważana za podporę stałą, a wyznaczona reakcja podporowa została zastosowana do oddzielnej konstrukcji prętowej z wykorzystaniem przekroju belki teowej, co umożliwia oprogramowanie MES, takie jak RFEM, należy uwzględnić konstrukcję jako całość, a tym samym przeprowadzić dokładniejszą analizę.

Korzyści z reprezentacji przy użyciu typu pręta żebrowego w RFEM

Uwzględniono sztywność lub elastyczność belki podporowej. W ten sposób można przedstawić jej wpływ na rozkład sił wewnętrznych i odkształcenie.

Parametry żebra

Rysunek 01 - Parametry dla żebra 3D

Istnieją dwa główne parametry żebra w położeniu 3D. Po pierwsze, istnieje szerokość integracji, która definiuje obszar integracji sił wewnętrznych. W tym celu obszar integracji z każdej strony nie może przekraczać kilku powierzchni. Po drugie, należy zdefiniować ustawienie żeber. Dane położenia odnoszą się do lokalnego układu osi powierzchni, w tym do żebra.

Przekrój żebra

Jako przekrój żebra konieczne jest zdefiniowanie takiej części przekroju, która jest dostępna na powierzchni. Do wymiarowania belki te program generuje przekrój brutto belki teowej.

Określanie sił wewnętrznych dla obliczeń

Przed obliczeniem określane są siły wewnętrzne i stosunek do środka ciężkości belki teowej (zazwyczaj w kształcie litery T lub L). W tym celu zintegrowano składową siły wewnętrznej płyty i składową żebra. Siły wewnętrzne są zintegrowane prostopadle do osi żebra.

Rysunek 02 - Wyświetlanie sił wewnętrznych tylko dla żebra

W przypadku elementu płytowego następujące siły wewnętrzne wynikają z integracji sił wewnętrznych w powierzchniach. Zakłada się, że lokalne układy osi żebra i powierzchni są takie same. Jeżeli nie mają być one takie same, siły wewnętrzne należy wcześniej przekształcić w lokalny układ współrzędnych żebra.

Rysunek 03 - Mimośród elementów przekroju

Siły wewnętrzne elementu żebrowego odpowiadają siłom wewnętrznym pręta wraz z przekrojem żebra. W programie RFEM, do oceny sił wewnętrznych, możliwe jest wyświetlanie sił wewnętrznych bez uwzględnionych składników powierzchni. Można to dostosować w Nawigatorze projektu - Wyświetlanie w "Wyniki" -> "Żebra - Efektywny udział w powierzchni/pręcie".

Rysunek 04 - Wyświetlanie sił wewnętrznych dla belki teowej 1

W ten sposób uzyskuje się wypadkowe siły wewnętrzne belki te, w których siły wewnętrzne płyty i elementu żebrowego odnoszą się do środka ciężkości przekroju belki teowej.

Rysunek 05 - Części przekroju dla żebra 3D

Moment zginający wynikowej belki T można uzyskać dla przekroju T w następujący sposób:
My = My, płyta +My, żebro - epłyta ∙ Npłyta +żebro ∙ Nżebro
Program zawsze określa siły wewnętrzne przekrojów zgodnie z ustawieniem domyślnym.

Rysunek 06 - Składowe siły wewnętrznej dla płyty

Żebro w 2D

Zasadniczo w przypadku belek teowych nie jest to problem dwuwymiarowy. Użytkownicy muszą pamiętać, że uwzględnienie żeber w 2D wiąże się z uproszczeniem. Ponieważ w 2D nie jest możliwe ustawienie elementów mimośrodowych, oś środka ciężkości przekroju belki teowej przebiega w płaszczyźnie powierzchni. Podejście to wymaga dodatkowych kroków przy uwzględnieniu sztywności konstrukcji.

Rysunek 07 - Żebro 2D

Oprócz parametrów żebra w 3D, należy uwzględnić dodatkowe parametry żebra w 2D w celu uwzględnienia sztywności przekroju belki teowej. Dzięki uwzględnieniu wewnętrznie żebra w 2D, nakładająca się sztywność skutkuje obszarem szerokości integracji b1 i b2. Z tego względu aktywna jest redukcja sztywności powierzchni w obszarze szerokości integracji ze względu na domyślne ustawienie parametrów żebra. Należy jednak pamiętać, że zastosowanie to prowadzi do koncentracji sztywności wzdłuż osi żebra, co nie występuje w rzeczywistości ani w wyświetlaniu żebra w 3D.

Rysunek 08 - Dodatkowe parametry dla żebra 2D

Ponieważ nie można wyświetlić mimośrodu w 2D, uwzględniono wpływ mimośrodu na sztywność, tzn. Dodatkowe elementy Steiner'a. W przypadku sztywności na skręcanie części belki teowej i powierzchnia są nakładane na siebie. Aktywność sztywną skrętną belki teowej można zredukować ręcznie. Zasadniczo dla efektywnej sztywności skrętnej nie jest możliwe podanie współczynnika redukcyjnego ani wartości procentowej, ponieważ zależałoby to od geometrii przekroju.

Z tego względu lepiej jest wykorzystać wersję 3D programu RFEM zamiast wersji 2D do przedstawienia belek podporowych.

Odniesienie

[1]  Barth, C .; Rustler, W .: Finite Elemente w der Baustatik-Praxis, 2. wydanie. Berlin: Beuth, 2013

Linki

Kontakt

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony z FAQ z użytecznymi wskazówkami i rozwiązaniami.

+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)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD