Modelowanie szklanych systemów punktowych w RFEM 2

Artykuł o tematyce technicznej

Jak wspomniano w części 1 tego artykułu, aktualna norma dla konstrukcji szklanych DIN 18008-3 wymaga mocowanych punktowo kształtek do elementów szklanych utworzonych przy użyciu MES w celu zaprojektowania wystarczającej nośności. Zasady są opisane w załączniku B do normy [1].

Tło projektowania

Aby wykonać projekt, konieczne jest stworzenie odpowiedniego modelu analitycznego i zweryfikowanie go w odniesieniu do normy lub ogólnej aprobaty technicznej poszczególnych produktów.

Weryfikacja modelu analitycznego

Najpierw należy sprawdzić jakość wyników na otworze wiertniczym. W tym celu ważne jest zdefiniowanie ustawień siatki FE lub udoskonalenie siatki FE w obszarze wiercenia w taki sposób, aby wyniki odpowiadały wymaganym wartościom określonym w DIN 18008.

Podstawową konstrukcją jest prostokątna płyta z wierceniem:
a = 300 mm
b = 600 mm
t = 10 mm

Rysunek 01 - Dyskretyzacja w obszarze otworów wiertniczych

Naprężenia powodują maksymalną wartość 48,2 N / mm². Są one zgodne z dopuszczalnym limitem od 46 do 52 N / mm² zgodnie z aprobatą [3] , a zatem model może być używany.

Oprócz sprawdzenia naprężeń w otworze wiertniczym konieczne jest sprawdzenie modelowania okuć w następnym kroku.

Rysunek 02 - Model dopasowania w programie RFEM

Powierzchnie górnej i dolnej strony złączki są modelowane za pomocą kontaktowych ciał stałych, które mogą jedynie przenosić siły ściskające. Sztywność bryły jest wybierana w zależności od sztywności istniejącej złączki szklanej.

Na przykład są następujące wartości wyników:
Materiał Strona górna: E = 40 N / mm², G = 13,8 N / mm²
Materiał od spodu: E = 50 N / mm², G = 24,1 N / mm²

Stosując maksymalne dopuszczalne granice obciążenia F D / Z = 8900 N i F Q = 5,100 N [3], wynikają następujące sztywności:
Kompresja Z / w Z = 19,347 N / mm
Napięcie D / w D = 20 602 N / mm
Ścinanie Q / u Q = 5,247 N / mm

Porównując wartości z zatwierdzeniem [3], wszystkie wyniki mieszczą się w dopuszczalnych granicach:
15.46 N / mm ≤ c Z, D ≤ 24 372 N / mm
344 N / mm ≤ c Q

Dlatego model może być dalej wykorzystywany do obliczeń.

Rysunek 03 - Weryfikacja sztywności dopasowania

Ostatnim krokiem jest weryfikacja całego modelu. W tym celu obie wcześniej skonstruowane podstruktury są scalane. Rozważane wymiary strukturalne, jak również wymagane wyniki, odnoszą się do aprobat technicznych [3].

Rysunek 04 - Model weryfikacji

Wyniki przedstawione na rysunku 4 pokazują bardzo dobrą zgodność między istniejącymi i wymaganymi wynikami. Ten zweryfikowany model FE jest dalej wykorzystywany jako podstawa do obliczenia rzeczywistego systemu konstrukcyjnego.

Projektowanie przy użyciu analizy MES

Ponieważ jest to struktura z projektowanymi obciążeniami, zostanie użyty system konstrukcyjny opisany w części 1 artykułu. W ten sposób różnice między oboma typami projektów stają się jasne.

Wykonany wcześniej model MES zostanie teraz wstawiony do projektowanej konstrukcji. Powstałe naprężenia są wykorzystywane w projekcie.

Rysunek 05 - Naprężenia w obszarze otworu wiertniczego

Maksymalna wartość naprężeń w obszarze wiercenia wynosi σ = 29,22 N / mm². Stąd współczynnik projektowania wynosi η = 29,2 / 51,3 = 0,57.

streszczenie

Porównanie dwóch metod obliczeniowych wyraźnie pokazuje, że mogą istnieć pewne różnice w obliczonych współczynnikach obliczeniowych. W tym przypadku współczynnik projektowania jest o około 40% niższy ze względu na dokładną analizę. Chociaż nie można tego ogólnie założyć, ilustruje to, że precyzyjna analiza MES często ma zalety.

Odniesienie

[1] DIN 18008-3: 2013-07
[2] Weller, B., Engelmann, M., Nicklisch, F., i Weimar, T. (2013). Glasbau-Praxis: Konstruktion und Bemessung Band 2: Beispiele wg DIN 18008 (3 wydanie). Berlin: Beuth, 2013
[3] Ogólna aprobata techniczna Z-70.2-99 . (2014)

Do pobrania

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

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
RFEM Konstrukcje szklane
RF-GLASS 5.xx

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie pojedynczych, laminowanych i zespolonych tafli szklanych

Cena pierwszej licencji
1 120,00 USD