Modelowanie i obliczanie połączeń z blachą czołową

Artykuł o tematyce technicznej

Program RFEM oferuje poniżej opisane możliwości obliczania połączenia z blachą czołową. Przede wszystkim, istnieje możliwość szybkiego i łatwego wprowadzenia w module RF-JOINTS Steel - Pinned odpowiednich parametrów w celu uzyskania udokumentowanej analizy wraz z grafiką. Możliwe jest także zamodelowanie takiego połączenia indywidualnie w programie RFEM, a następnie ręczne uzyskanie wyników. W poniższym przykładzie, wyjaśnione zostaną cechy szczególne procesu ręcznego modelowania połączenia, a siły tnące śrub zostaną porównane z odpowiednimi wynikami z RF-JOINTS Steel - Pinned.

Konstrukcja

Cała konstrukcja jest podpartą połową ramy, składającą się z belki IPE-160 o długości 6 m i słupa IPE-200 o długości 4 m. Belka jest połączona spawaną blachą czołową o grubości 5 mm do środnika słupa, za pomocą śrub 4 x M12.

Obciążenie konstrukcji stanowi ciężar własny oraz równomiernie rozłożone obciążenie 8 kN/m w kierunku dodatnim Z (Rysunek 01).

Rysunek 01 - Konstrukcja i obciążenie

Wymiary blachy czołowej to w/h = 82/160 mm. Odległość śrub od krawędzi wynosi e1/e2 = 44/20,5 mm (Rysunek 02).

Rysunek 02 - Blacha czołowa

Opcja 1: Obliczenie połączenia z wykorzystaniem RF-JOINTS Steel - Pinned 

Po zamodelowaniu konstrukcji w RFEM, wraz z przypadkiem obciążenia i obciążeniem, można uruchomić moduł dodatkowy RF-JOINTS Steel - Pinned. Wówczas można zdefiniować odpowiednie dane wejściowe w module dodatkowym, tak aby obliczenie tego połączenia przebiegło w krótkim czasie.

W tym przykładzie, nośność śruby na ścinanie jest obliczeniem nadrzędnym (stosunek 47%, Rysunek 03). Maksymalna siła tnąca Fn,Ed poszczególnej śruby wynosi 6,12 kN.

Rysunek 03 - Podsumowanie obliczeń w RF-JOINTS Steel - Pinned

Opcja 2: Modelowanie połączenia w RFEM

Alternatywne modelowanie połączenia w RFEM przebiega w kilku krokach:

  • Skopiowanie modelu.
  • Definiowanie mimośrodu pręta przy belce (połowa wysokości belki w kierunku Z, grubość blachy czołowej + połowa grubości środnika słupa w kierunku Y, tylko na końcu połączenia, patrz Rysunek 04).
  • Kliknięcie prawym klawiszem w Pręty → "Generować powierzchnie z pręta".
  • Usunięcie podpory węzłowej, zdefiniowanie przegubowych podpór liniowych przy dolnej krawędzi półki dźwigara i na końcu środnika słupa (patrz Rysunek 05).
  • Usunięcie obciążenia pręta (8 kN/m) i przekształcenie na obciążenie powierzchniowe (97.6 kN/m2 na półkę dźwigara).

Rysunek 04 - Definiowanie mimośrodu pręta na belce

Rysunek 05 - Podpora liniowa na belce i słupie

Połączenie:

  • Modelowanie blachy czołowej jako elementu bryłowego (prostopadłościan, patrz Rysunek 06).
  • Wstawienie otworów na śruby.
  • Skopiowanie blachy czołowej bryły na koniec dźwigara. Uwaga: Blacha czołowa nie powinna mieć styczności z powierzchnią środnika słupa w wyniku połączenia śrubowego, siła jest przenoszona tylko przez śruby (patrz Rysunek 07).
  • Skopiowanie otworów na powierzchni blachy czołowej (otwory pod śruby) na powierzchnię środnika słupa.
  • Aby sprawdzić, czy faktycznie między blachą czołową i środnikiem słupa nie ma styczności, w tym miejscu można rozpocząć obliczenia. Powinien pojawić się komunikat o niestateczności.
  • Każda ze śrub może zostać zamodelowana jako cylindryczna bryła, składającą się z powierzchni okrągłych i czworokątnych.

Aby otrzymać siły wewnętrzne pręta dla śrub, konieczne jest umieszczenie belki wynikowej pośrodku każdej śruby (patrz Rysunek 08). W niniejszym przykładzie jako przekrój zostanie wykorzystany okrągły pręt o średnicy 12 mm. Więcej informacji na temat Belek wynikowych znajduje się w naszej Bazie informacji.

Wyniki obliczeń maksymalnej siły tnącej w śrubie to Vz = 6.69 kN (patrz Rysunek 09).

Rysunek 06 - Blacha czołowa jako bryła

Rysunek 07 - Widok z góry na połączenie w kierunku Z

Rysunek 08 - Śruba jako bryła i belka wynikowa

Rysunek 09 - Wykres wyników siły tnącej śruby

Rysunek 10 - Izometria połączenia

Podsumowanie

Wyniki pochodzące z głównego programu RFEM i modułu dodatkowego RF-JOINTS Steel - Pinned są względnie zbliżone i tym samym, porównywalne. Przykład wyraźnie pokazuje, że w programie RFEM istnieje wiele możliwości modelowania. Jednak w porównaniu do szybkości przeprowadzania obliczeń w module dodatkowym RF-JOINTS Steel – Pinned, wysiłek włożony w modelowanie ręczne jest relatywnie duży na tyle, że od decyzji użytkownika zależy, którą metodę obliczeń wybierze.

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 Połączenia
RF-JOINTS Steel - Pinned 5.xx

Moduł dodatkowy

Połączenia przegubowe według Eurokodu 3

Cena pierwszej licencji
670,00 USD