W tym artykule pokazano, jak zastosować metodę prętów zastępczych dla stożkowego dźwigara dachowego, jak pokazano na rysunku 1.
Definiowanie modelowania i parametrów obliczeniowych w RFEM 6
Obliczenia stateczności konstrukcji drewnianych zgodnie z metodą prętów zastępczych wymagają aktywacji rozszerzenia Wymiarowanie drewna w programie RFEM 6 (rys. 2). Rozszerzenia są zintegrowane ze środowiskiem RFEM, dzięki czemu wszystkie ustawienia i parametry obliczeniowe można definiować równolegle z modelowaniem. W tym celu ważne jest, aby podczas definiowania pręta zaznaczyć opcję Wymiarowanie (rys. 3).
Jak pokazano na rysunku 1, drewniany dźwigar ma rozpiętość przęsła 14 mi wymiary przekroju 140 x 400 mm i 140 x 900 mm, odpowiednio, na końcu i w środku przęsła. Zastosowanym materiałem jest drewno klejone warstwowo GL28C, które można wybrać z biblioteki materiałów w programie RFEM 6. Oprócz ciężaru własnego pręta, dźwigar podlega obciążeniu stałemu 1,75 kN/m i śniegu 3,4 kN/m.
W programie RFEM 6 właściwości przekroju nowego pręta można zdefiniować w zakładce Przekrój pokazanej na rysunku 4. Ten typ dźwigara dachowego wymaga wybrania opcji Siodło w typie rozkładu i wyrównania względem dołu przekroju.
Można ustawić odległość k, w której właściwości przekroju różnią się od tych na początku i na końcu pręta, a także przypisać przekroje w tych punktach.
Jak wspomniano wcześniej, program RFEM 6 umożliwia jednoczesne definiowanie parametrów modelowania i obliczeń. Dzięki temu właściwości pręta, w tym długości efektywne, klasy użytkowania, panele usztywniające i ograniczenia obrotu, można łatwo ustawić w zakładce Typy obliczeń w oknie Nowy pręt. Jak pokazano na rys. 5, w tym przykładzie nie zdefiniowano panelu usztywniającego ani ograniczenia obrotu, a główny nacisk położony jest na przypisanie długości efektywnej.
Definicję długości efektywnych pokazano na rys. 6. Ogólnie rzecz biorąc, długości efektywne można uwzględnić dla zwichrzenia oraz zwichrzenia względem osi małej i małej. W przypadku wymiarowania metodą prętów zastępczych obliczenie sprężystego momentu krytycznego ma charakter analityczny.
Następnie można zdefiniować podpory węzłowe i przypisać współczynniki długości efektywnej. W tym przykładzie podpory węzłowe są przypisane na początku i na końcu pręta (rys. 7), co spowoduje uwzględnienie całej długości pręta w analizie stateczności.
Przed rozpoczęciem obliczeń użytkownik może zdefiniować parametry dla Konfiguracji nośności nośnej. Kontrola stateczności może zostać aktywowana w parametrach obliczeniowych w oknie Konfiguracja nośna (rys. 8). W tym momencie można również uwzględnić (de)stabilizujący wpływ obciążenia, który powoduje zwiększenie długości efektywnej (rys. 9).
Wyniki
Po zakończeniu obliczeń wyniki wymiarowania drewna są dostępne w formie graficznej i tabelarycznej. Jak pokazano na rys. 10, stopnie kontroli konstrukcji dla każdego typu są wyświetlane w tabeli Wyniki , natomiast dostęp do wszystkich szczegółów kontroli konstrukcji można uzyskać za pomocą ikony Szczegóły kontroli konstrukcji.
Możliwość przeprowadzenia obliczeń stateczności prętów zbieżnych w programie RFEM 6 na podstawie równoważnej wysokości przekroju jest wyraźnie pokazana w szczegółach kontroli obliczeń. Na przykład, jeżeli szczegóły sprawdzenia stateczności typu ST3100 (zginanie względem osi y i ściskanie zgodnie z 6.3.3., EN 1995 | DIN | 2014-07), głębokość przekroju w miejscu pręta x=1,402 m wynosi 500,1 mm (zdjęcie 11).
Jednak wartość wysokości używana do obliczania właściwości przekroju (na przykład sprężystego wskaźnika wytrzymałości na rozciąganie, moment bezwładności, stała skręcania itd.) uwzględniana w równaniach kontroli obliczeń jest w rzeczywistości referencyjną wysokością przekroju.
Wyniki pokazują, że pełna długość pręta do obliczeń stateczności prowadzi do współczynników obliczeniowych większych niż 1. Aby rozwiązać ten problem, długość efektywną można zmodyfikować, definiując utwierdzenia w węzłach pośrednich wzdłuż przęsła (rys. 12). Ta nowa efektywna długość skutkuje poprawą współczynników obliczeniowych, jak pokazano na rysunku 13.
Uwagi końcowe
Pręty o zwężających się przekrojach można modelować w programie RFEM 6 w prosty i bezpośredni sposób. Integracja modułu dodatkowego Wymiarowanie drewna w środowisku RFEM umożliwia jednoczesne definiowanie parametrów modelowania i obliczeń tych elementów. Z punktu widzenia analizy stateczności, jedną z głównych zalet programu RFEM 6 jest możliwość obliczania stateczności prętów o zbieżnych przekrojach zgodnie z metodą prętów zastępczych.
W piątej generacji programu RFEM obliczanie prętów zbieżnych metodą prętów zastępczych nie było możliwe. Zamiast tego, wymiarowanie prętów zbieżnych metodą prętów zastępczych było dotychczas oferowane tylko w programie samodzielnym RX-TIMBER.
Należy wspomnieć, że oprócz metody prętów zastępczych w programie RFEM 6 możliwa jest również analiza stateczności oparta na metodzie wartości własnych. Analiza stateczności oparta na tej metodzie zostanie omówiona w kolejnym artykule z bazy wiedzy.
.png?mw=512&hash=4e74affa9ad0c7b703151c5085ac9b8e59171c23)
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)