Długości efektywne w RFEM 6
Aby obliczenia stateczności mogły zostać uwzględnione w wynikach obliczeń konstrukcji stalowych, ważne jest, aby przed rozpoczęciem obliczeń przydzielić do prętów długości efektywne. W programie RFEM 6 długość efektywna nie jest ustawieniem lokalnym tylko dla jednego pręta. Dzięki temu każda długość efektywna zdefiniowana w programie może być jednocześnie przypisana do kilku prętów lub zbiorów prętów.
Zakładając, że w Danych podstawowych modelu aktywowane jest rozszerzenie Projektowanie konstrukcji stalowych, nowe długości efektywne można definiować za pomocą zakładki Dane w nawigatorze (rys. 1). Alternatywnie można zdefiniować długości efektywne za pomocą zakładki Typy obliczeń w oknie pręta (rysunek 2).
Niezależnie od podejścia, przy użyciu którego zostanie wyznaczona, długość efektywna może być uwzględniona dla wyboczenia giętnego względem mocnej i słabej osi oraz dla zwichrzenia (rysunek 3).
1. Definiowanie długości efektywnej za pomocą podpór węzłowych i współczynników długości efektywnej
Najpierw zademonstrujemy, jak zdefiniować długość efektywną na podstawie podpór węzłowych i współczynników długości efektywnej w odniesieniu do warunków podparcia pręta (rysunek 4).
Biorąc pod uwagę warunki podparcia podane w słupie 1, podpory węzłowe typu utwierdzona w obu głównych kierunkach z/v i y/u oraz skręcanie (utwierdzenie względem x) powinny być zdefiniowane tylko na początku i na końcu tego pręta. Ponieważ nie istnieją podpory pośrednie dzielące pręt na segmenty o różnych długościach, współczynniki długości efektywnej należy obliczyć ręcznie i dostosować dla całej długości pręta jako pojedynczego segmentu.
W tym przykładzie słup jest połączony z poziomą belką w postaci ramy, w związku z czym spodziewana długość wyboczeniowa dla głównej osi y wynosi w przybliżeniu 3,5, podczas gdy współczynnik długości wyboczeniowej dla wyboczenia z płaszczyzny wynosi 1.
2. Import długości efektywnej z analizy stateczności
Jednak w programie RFEM 6 dostępna jest inna opcja definiowania efektywnych długości prętów: importując je bezpośrednio z analizy stateczności. W tym celu należy aktywować rozszerzenie Stateczność konstrukcji (rysunek 5).
Zgodnie z tym podejściem, analiza stateczności powinna być przeprowadzona w celu uzyskania odpowiednich kształtów drgań i związanych z nimi długości efektywnych poszczególnych prętów. Następnie długości wyboczeniowe można przypisać do prętów, które Cię interesują i które mogą zostać uwzględnione przy wymiarowaniu konstrukcji stalowych.
W programie RFEM 6 analiza stateczności odbywa się pod kątem oddzielnych przypadków i kombinacji obciążeń, jak pokazano na rysunku 6. W tym przykładzie analiza stateczności zostanie uwzględniona dla kombinacji obciążeń 2 (ciężar własny i śnieg) ze względu na skojarzone z nią ściskanie.
Ustawienia analizy stateczności można łatwo zdefiniować w oknie pokazanym na rysunku 7. Na przykład, jeżeli jedna z metod (Lanczosa, pierwiastki wielomianu charakterystycznego, iteracja podprzestrzeni lub iteracja ICG).
W podobny sposób należy zdefiniować parametry dla przyrostowego obciążenia, gdy preferowana jest metoda przyrostowa.
Po zakończeniu obliczeń wyniki są wyświetlane zarówno w formie graficznej, jak i w tabeli Wyniki analizy stateczności. Długość wyboczeniowa, dla której słup ulega wyboczeniu w płaszczyźnie ramy, jest długością prawidłową do obliczeń w danej sytuacji obciążenia. W tym przykładzie forma własna reprezentująca wyboczenie w globalnym kierunku X to postać własna 8 (rysunek 8).
Obecnie istnieje możliwość importu długości efektywnej z analizy stateczności. Po zaznaczeniu tej opcji w oknie Długość efektywna (rys. 9) w odpowiedniej zakładce można zdefiniować przypadek obciążenia/kombinację, postać własną oraz pręt, z którego ma zostać zaimportowana długość efektywna. Ponieważ długość efektywna zostanie przypisana do słupa 1, są to odpowiednio kombinacje obciążeń 2, mod 8 i pręt 1 (rysunek 10).
W programie RFEM 6 można również wyświetlić przypisaną długość graficznie, jak pokazano na rysunku 11.
Poprzez zdefiniowanie ustawień długości wyboczeniowej uzyskiwana jest równowaga między długościami wyboczeniowymi a ustawieniami właściwości wyboczenia giętno-skrętnego. Podczas kontroli podpory element jest podzielony na segmenty w celu przeprowadzenia procesu wyboczenia. Weryfikacje podparcia pozwalają jednocześnie opisać warunki brzegowe do obliczeń wartości własnej krytycznego momentu zwichrzenia (Mcr ).
Sprawdzenie stateczności w zakresie projektowania konstrukcji stalowych
Po przypisaniu długości efektywnej do danego pręta można przeprowadzić wymiarowanie konstrukcji stalowych. Jak pokazano na rysunku 12, kontrole stateczności znajdują się wśród wyników wyświetlanych w tabeli Wyniki. Długość wyboczeniowa jest uwzględniona w Szczegółach warunku projektowego (rys. 13). Zgodnie z oczekiwaniami sprawdzenie stateczności jest przeprowadzane na podstawie długości efektywnej obliczonej w ramach analizy stateczności.
Uwagi końcowe
Długość efektywną dla obliczeń pręta zastępczego w programie RFEM 6 można określić ręcznie lub zaimportować z analizy stateczności. W pierwszym podejściu długość efektywna jest określana poprzez przypisanie podpór węzłowych i ręczne dostosowanie współczynników długości efektywnej w odniesieniu do warunków podparcia pręta.
Z drugiej strony, w drugim podejściu długość efektywna jest wynikiem analizy stateczności, a zatem może być przypisana bezpośrednio do pręta na potrzeby obliczeń. Zaletą tego podejścia jest to, że współczynniki długości efektywnej oraz sama długość efektywna są obliczane automatycznie. Jest to bardzo wygodne w przypadku niektórych warunków podparcia, które w innym przypadku wymagałyby wyczerpujących obliczeń ręcznych.
Ważne jest jednak, aby uwzględnić prawidłową długość efektywną pod względem postaci wyboczenia i odpowiednią sytuację obciążenia podczas importu z analizy stateczności.