narzędzia do modelowania konstrukcji kablowych

RFEM i RSTAB są w stanie obsłużyć dużą liczbę oddziałów z branży budowlanej przy użyciu ich ogólnie użytecznych programów do analizy szkieletowej oraz programów MES. W obu rozwiązaniach programowych możliwe jest również projektowanie konstrukcji kablowych. W poniższym tekście przedstawiono niektóre narzędzia pomocnicze do modelowania i projektowania.

Generator sieci trakcyjnej

Realistyczna początkowa postać kabla ma pozytywny wpływ na stabilność obliczeń. Również do momentu osiągnięcia pożądanego stanu końcowego wysiłek związany z „dostrajaniem” zostanie zredukowany. Jeżeli geometria kabla zostanie znaleziona dla kabla obciążonego równomiernie, w odniesieniu do długości rzeczywistej, można użyć generatora trakcji. Można go otworzyć, wskazując "Narzędzia" → "Wygenerować model - Pręty" → "Łuk ...".

Rysunek 01 - Wygeneruj sieć łańcuchową

Oprócz numerów prętów i przekroju należy zdefiniować parametry sieci trakcyjnej. Wysokości stanowią tu odległość węzłów do górnej części sieci trakcyjnej. "Parametr" odpowiada promieniowi zakrzywienia w wierzchołku. W ten sposób można wygenerować dowolną część sieci trakcyjnej.

Węzły przesuwające się w RF-IMP / RSIMP

Geometria kabla nie zawsze odpowiada kształtowi sieci trakcyjnej. Jest to raczej wyjątkowy przypadek. Zasadniczo geometria kabla jest odniesiona do krzywej momentu. Przewód, na przykład w środku obciążony tylko jednym ładunkiem, utworzy kształt trójkątny. W przypadku oddziaływania na kabel dwóch pojedynczych obciążeń powstaje kształt trapezowy.

Rysunek 02

W przypadku dowolnego obciążenia, a tym samym bardziej złożonego kształtu, można tutaj użyć modułu dodatkowego RF-IMP lub RSIMP. Za pomocą tego modułu można przestawić geometrię kabla w sposób niezgodny z deformacją. Pozwala to na stosunkowo szybkie wygenerowanie modelu, który zbliża się do pożądanego kształtu.

Rysunek 03 - Wstępne odkształcenie z przesunięciem węzłów

Dostrajanie poprzez zmianę długości

Powyższe metody zawsze definiują stan początkowy rzeczywistych obliczeń. Będzie on nadal odkształcany w wyniku oddziaływania obciążeń na kabel. Zazwyczaj jednak końcowy stan pod obciążeniem jest definiowany z góry.

Określone zwinięcie będzie przykładowe dla określonego obciążenia. Trudność polega teraz na zdefiniowaniu kształtu początkowego, w wyniku czego uzyskuje się kształt poszukiwany przy przyłożonym obciążeniu. Bez użycia narzędzi do wyszukiwania kształtów iteracyjnie często jest to możliwe. Jednym z rozwiązań może być modyfikowanie stanu początkowego do momentu znalezienia szukanego zwisu. Ponowne modelowanie stanu początkowego za pomocą powyższych możliwości jest opcjonalne, ale ze względu na proces iteracyjny bardzo uciążliwy. Innym rozwiązaniem jest wydłużenie lub skrócenie kabla o obciążenie prętowe "Odkształcenie osiowe". Przewód zostanie wydłużony lub skrócony i nałożony na siebie wraz z innymi obciążeniami. Jeżeli nie zostanie osiągnięty żądany stan, można przeprowadzić kolejny etap obliczeń, zmieniając „odkształcenie osiowe“. Po osiągnięciu założonego zwisu można modyfikować długości początkową długości kabli (funkcja "Środek ciężkości i informacje"). Suma ta odpowiada wówczas nieobciążonej długości kabla.

W tym miejscu należy wspomnieć o interfejsie COM. Specjalnie zdefiniowana procedura optymalizacyjna (na przykład w programie Excel) może zostać połączona z programem RFEM lub RSTAB.

RF-FORM-FINDING

Program RFEM ze swoim modułem dodatkowym RF-FORM-FINDING oferuje możliwość automatycznego znalezienia poszukiwanego kształtu przy użyciu zdefiniowanego obciążenia. Konieczne jest tylko wprowadzenie pręta, obciążenia i żądanych parametrów.

Rysunek 04 - Parametry kabla dla form-finding

Początkowy kształt oraz podział pręta nie muszą być szczegółowo zdefiniowane. Po zakończeniu obliczeń moduł wyświetla graficznie znaleziony kształt, siły oraz długość i grubość kabla.

Porównanie

Poniżej opisane zostaną opcje, które zostaną porównane między sobą. W przypadku kabli o odległości podpory wynoszącej 20 m pod określonym obciążeniem wymagane jest tutaj ugięcie o wartości 100 cm. Opcja ręcznego odkształcenia konstrukcji za pomocą RF-IMP (Konstrukcja 1) zostanie porównana z rozwiązaniem RF-FORM-FINDING (Konstrukcja 2).

Struktura 1: Kabel został już wstępnie zdeformowany 40 cm, analogicznie do odkształcenia. Z tego względu wymagane jest kolejne odkształcenie 60 cm. Wyniki obliczeń wynoszą tylko 6,1 cm. Z tego względu kabel należy przeciągnąć. Odpowiednią modyfikację długości należy zdefiniować iteracyjnie, a jej wynikiem jest 10,2 cm, które równomiernie rozłożone są na wszystkich prętach.

Rysunek 05 - Struktura 1: Wynik

Wynikająca stąd nieobciążona długość kabla odpowiada sumie długości kabli + długości kabla. (20.02 + 0.102) m = 20.122 m

Struktura 2: W konstrukcji 2, w której form-finding jest przeprowadzany automatycznie w tle, długość kabla nieobciążonego wynosi 20,12 m, a zatem przy określonym obciążeniu ugięcie wynosi 100 cm. Wynik ten jest identyczny z ręcznie określonymi wartościami. Mniejszy wysiłek jest tu potrzebny, ponieważ początkowy kształt został zdefiniowany jako pręt prosty, a cały proces iteracyjny zostaje pominięty.

Rysunek 06 - System 2:

Podsumowanie

Programy RFEM i RSTAB oferują różne możliwości wymiarowania konstrukcji kablowych na różne sposoby. Nakładu pracy, który może być wymagany do przeprowadzenia projektu, zawsze należy oszacować. W przypadku konstrukcji o bardziej złożonych konstrukcjach, w których dochodzi do powstawania sztywności podkonstrukcji lub oddziaływania między kablami, praca ta staje się stosunkowo nieopłacalna. W takich przypadkach RFEM z modułem dodatkowym RF-FORM-FINDING jest przyjaznym dla użytkownika i wydajnym rozwiązaniem.