Modelowanie masztów kratowych przy pomocy Menedżera bloków

Artykuł o tematyce technicznej

Jednym z popularnych zastosowań konstrukcji stalowych są maszty kratowe. Przykładem tego rodzaju konstrukcji są maszty dla anten i linii napowietrznych, maszty elektrowni wiatrowych, kolejek liniowych oraz ramy nośne. Modelowanie można przeprowadzić w programie RFEM i RSTAB, wprowadzając poszczególne elementy konstrukcji. Ponadto, można skorzystać z różnych funkcji kopiowania i wprowadzania danych sparametryzowanych. Jednak ta procedura zazwyczaj wymaga czasu, wygodniej jest modelować takie konstrukcje korzystając z katalogu elementów prefabrykowanych, dostępnych w Menedżerze bloków. Elementy te są przechowywane automatycznie w bazie danych podczas instalacji programu. Tym samym, do generowania różnorodnych masztów kratowych można wykorzystać segmenty, platformy, uchwyty anten, szachty na kable itd. jako parametryzowane bloki konstrukcyjne.

Do modelowania i analizy masztów kratowych służą specjalne opcje, dostępne w modułach dodatkowych RF-/TOWER. Jednak niniejszy artykuł skupia się na modelowaniu prostego masztu z wykorzystaniem parametryzowanych elementów katalogowych dostępnych w Menedżerze bloków. Konstrukcja składa się z dwóch segmentów i platformy.

Menedżer bloków

Menedżera bloków można otworzyć w "Plik" → "Menedżer bloków" lub klikając odpowiedni klawisz w menu. Menedżer zawiera różne elementy katalogowe, ułatwiające modelowanie prętów i obiektów powierzchniowych.

Rysunek 01 - Otwieranie Menedżera bloków z elementami katalogowymi

Segment masztu - dół

Jeśli chodzi o utworzenie dolnej części konstrukcji, należy zdefiniować poniższą kategorię w katalogu: "Maszty" → "Maszty - Segmenty" → "Prostokątne".
Następnie, należy wybrać typ TSR038 z listy po prawej stronie.

Rysunek 02 - Wybór bloku TSR038

Podwójne kliknięcie w typ bloku otwiera okno dialogowe "Wstawić blok".

Rysunek 03 - Definiowanie parametrów bloku

Maszty ogólnie składają się z kątowników. W razie konieczności można dostosować wcześniej ustawione przekroje i materiały (klikając rząd tabeli z przekrojami, można zobaczyć, gdzie dany przekrój jest umieszczony w bloku). Jednak w tym przykładzie przekroje nie są modyfikowane.

Wysokość segmentu należy zmienić na 5,50 m. Zmiana parametru jest dynamicznie aktualizowana w grafice.

Punkt podstawy segmentu jest odpowiedni jako “Punkt wstawiania bloku”, np. węzła nr 6. Numer węzła można wybrać z listy lub zdefiniować graficznie klikając w punkt podstawy. Kliknięcie [OK] przenosi model do RFEM/RSTAB.

Platforma

Aby wybrać platformę, należy ponownie otworzyć Menedżera bloków. Należy zdefiniować następującą kategorię w katalogu:
"Maszty" → "Platformy" → "Dla czterostronnych masztów" → "Platformy zewnętrzne" → "Prostokątne"
Następnie można wybrać typ PRR000 z prawej strony.

Rysunek 04 - Wybór bloku PRR000

Rysunek 05 - Definiowanie parametrów bloku PRR000

W oknie dialogowym parametry platformy a i b muszą zostać zmniejszone do 2,00 m każdy, aby dostosować je do górnych wymiarów segmentu zdefiniowanego wcześniej (patrz Rysunek 03). Alternatywnie, istnieje możliwość skorzystania z danych programu RFEM/RSTAB, korzystając z klawisza […], który pojawia się podczas aktywacji pola wprowadzania danych.

"Globalne położenie punktu odniesienia" ma zostać zmodyfikowane względem węzła nr 1. Numer węzła, do którego należy dołączyć platformę, może zostać wybrany z listy lub zdefiniowany graficznie na modelu wieży, przy użyciu klawisza [Wybrać]. Platforma zostanie przeniesiona do programu RFEM/RSTAB po kliknięciu [OK].

Segment masztu - góra

Ponownie górna część konstrukcji masztu zostaje utworzona w Menedżerze bloków:
"Maszty" → "Maszty - Segmenty" → "Prostokątne"
Należy wybrać typ TSR035c.

Rysunek 06 - Wybór bloku TSR035c

Rysunek 07 - Definiowanie parametrów bloku TSR035c

Węzeł nr 2 należy zdefiniować jako "Punkt wstawiania bloku ". Można to zrobić graficznie lub klikając punkt podstawy położony z przodu.

Ponownie, "Globalne położenie punktu odniesienia" ma zostać ustawione względem węzła nr 1 modelu w RFEM/RSTAB.

Wysokość h należy zmienić na 4,00 m, położone niżej odległości a2 oraz b2 na 2,00 m, z kolei odległości na górze a1 i b1 na 1,00 m.

Po kliknięciu [OK] model wieży wygląda jak na Rysunku 08.

Rysunek 08 - Model masztu w RSTAB

Podczas łączenia bloków mogą zostać utworzone węzły o identycznych współrzędnych. Aby wyczyścić model, należy przeprowadzić odpowiednie sprawdzenie.
"Narzędzia" → "Sprawdzenie modelu" → "Identyczne węzły"

Rysunek 09 - Usuwanie identycznych węzłów

Węzły leżące jeden na drugim pokazano w oknie dialogowym "Identyczne węzły", w którym istnieje również możliwość ich połączenia.

Wreszcie model można rozbudować o pozostałe elementy katalogowe, takie jak uchwyty anten, szachty na kable, belki poprzeczne lub stężenia. Te bloki są także przechowywane z parametrami.

Podsumowanie

Maszty kratowe można łatwo zamodelować dzięki katalogowi sparametryzowanych elementów Menedżera bloków. Bibliotekę komponentów można także rozszerzyć o specyfikacje zdefiniowane przez użytkownika, dzięki czemu, korzystając z bloków, można szybko tworzyć kombinacje powtarzających się modeli.

Alternatywnie, można korzystać z możliwości oferowanych przez moduły dodatkowe RF-/TOWER, opracowane z myślą o tworzeniu i analizie masztów. Moduły te umożliwiają również definiowanie konkretnych wymagań odnośnie obciążeń. Modułom RF-/TOWER poświęcone jest to webinarium.

Literatura

[1]  Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 3-1: Wieże, maszty i kominy - Wieże i maszty  EN 1993-3-1:2006 + AC:2009
[2]  Instrukcja obsługi RF-/MAST. Tiefenbach: Dlubal Software, August 2017. Pobrać

Linki

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
RSTAB Program główny
RSTAB 8.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczania konstrukcji ramowych, belkowych i szkieletowych, wykonujące obliczenia liniowe i nieliniowe sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

Cena pierwszej licencji
2 550,00 USD