Opcje modelowania przekrojów kompozytowych

Artykuł o tematyce technicznej

W programie RFEM istnieją różne opcje modelowania przekrojów kompozytowych. W poniższym przykładzie zostaną wyświetlone i wyjaśnione trzy różne opcje modelowania dla przekroju złożonego, składające się z walcowanego odcinka stalowego HEA 300 i prostokątnego przekroju poprzecznego wykonanego z betonu w / l = 100/30 cm.

Struktura

Wiązka kompozytowa jest podtrzymywana jako belka jednoprzęsłowa o długości 15 m. W rzeczywistości kompozyt jest tworzony przy użyciu głowicowych łączników ścinanych, które są zgrzewane co 1,25 m. Ciężar własny przyjmuje się jako obciążenie (rysunek 01).

Rysunek 01 - Struktura

Opcja 1: Złożony przy użyciu wspólnych węzłów według mimośrodowości pręta

Oba elementy przekroju są modelowane każdy jako (2 ⋅) 12 ⋅ 1,25 m elementy pręta (belka typu prętowego). Ponieważ oba przekroje znajdują się początkowo w tej samej linii, funkcja „Zezwalaj podwójnym członkom” w obszarze „Edytuj” musi zostać aktywowana, aby można je było rozpatrywać oddzielnie, ale nadal są obsługiwane w tym samym węźle końcowym. Odpowiednią mimośrodowość pręta należy przypisać do wszystkich elementów prętów 2 ⋅ 12 tak, aby górna krawędź przekroju stalowego była równa dolnej krawędzi przekroju betonowego (rysunek 02).

Rysunek 02 - Opcja 1: Kompozyt przy użyciu wspólnych węzłów według mimośrodu pręta

W ten sposób dwanaście poszczególnych elementów kompozytowych jest połączonych ze sobą na ich początku elementu i na końcu elementu.

Opcja 2: Złożony przy użyciu elementów sztywnych

To samo dotyczy tutaj elementów takich jak dla opcji 1, z tą różnicą, że do przekrojów nie są przypisane żadne mimośrodowości, ale oba przekroje pręta są na dwóch oddzielnych liniach. Aby utworzyć dwanaście elementów złożonych o łącznej liczbie 24 elementów, poszczególne przekroje są połączone ze sobą przez sztywne elementy. Na obu podporach sztywny człon jest podzielony na dwa elementy, tak że podpory węzłowe znajdują się w złączu kompozytowym, jak w wariancie 1. Wspornik jest wykonywany ze sztywnymi elementami (Rysunek 03).

Rysunek 03 - Opcja 2: Złożony przy użyciu elementów sztywnych

Sztywne elementy łączą oba kompletne przekroje w taki sam sposób jak ekscentryczność. Ta opcja oferuje możliwość modyfikowania sztywności sztywnych elementów podobnie do istniejących łączników ścinanych z głowicą na ich końcach lub nawet zastąpienia ich innymi typami prętów. Ponadto istnieje możliwość zobaczenia sił wewnętrznych sprzęgieł (elementów sztywnych). Dlatego konieczne jest aktywowanie opcji „Wyniki na sprzężeniach” w nawigatorze Wyświetl w „Wyniki” → „Deformacja” → „Członkowie” (Rysunek 04).

Rysunek 04 - Aktywacja „Wyniki na sprzężeniach”

Opcja 3: Złożona według typu „Żebro” członka

Ta opcja opiera się na zupełnie innym modelowaniu. Betonowy przekrój jest modelowany jako powierzchnia, a stalowy przekrój jako żebro. Mimośród żebra można zdefiniować w oknie dialogowym „Edytuj żebro” na stronie + z powierzchni. Aby uzyskać taką samą sytuację wsparcia jak w Opcji 1 i Opcji 2, powierzchnia (a zatem także automatycznie żebro) może być połączona po obu stronach z podporą za pomocą sztywnego elementu, od jego osi środkowej do strony + z. Ponadto, aby uzyskać siły wewnętrzne dla całego przekroju, w nawigatorze Wyświetl → „Wyniki” → „Członkowie” → „Żebra - Efektywny wkład na powierzchni / Członku” należy aktywować opcję „Na elementach”. ). Znajdź więcej informacji o żebrze typu członka w odpowiednich FAQ .

streszczenie

Podczas gdy dwie pierwsze opcje są rodzajem modelu szkieletowego, a zatem momenty zginające skaczą pozytywnie ze względu na sprzężenia, trzecia opcja reprezentuje idealny przekrój kompozytowy. Z powodu sił wewnętrznych zintegrowanych na powierzchni betonu siły wewnętrzne mają inny rozmiar niż w dwóch pierwszych opcjach i muszą być oceniane w inny sposób (rysunki 05 i 06).

Rysunek 05 - Opcja 1 i Opcja 2: Wyświetlanie momentów zginających M y w belce stalowej

Rysunek 06 - Opcja 3: Wyświetlanie momentów zginających M y w złożonym przekroju poprzecznym

Jednak porównanie ugięcia pokazuje, że wszystkie trzy opcje mogą być użyte do modelowania (Rysunek 07).

Rysunek 07 - Odchylenie wszystkich trzech opcji

Ponadto w odniesieniu do efektu ścinania między przekrojem betonowym a przekrojem stalowym można stwierdzić, że wyniki są porównywalne. Podłużna siła ścinająca V L jest wyświetlana podczas aktywacji siły wewnętrznej V L pod „Diagramem wyników” (kliknij prawym przyciskiem na żebro) (Rysunek 08).

Rysunek 08 - Wyświetlanie wzdłużnej siły ścinającej V L

Jest to porównywalne z siłą ścinania sztywnych elementów opcji 2 (rysunek 09).

Rysunek 09 - Siła ścinająca pierwszego sztywnego członka ze wsparcia

Siły wewnętrzne
i ugięcia
w porównaniu

opcja 1

Opcja 2

Opcja 3
M y [kNm] 32,64 32,64 240,50
u [mm] 20.10 20.10 20.40
V L [kN] 132,30 132,30 128,30

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