Uwzględnianie deplanacji przekrojów w analizie stateczności konstrukcji prętowych

Artykuł techniczny na temat analizy statyczno-wytrzymałościowej w programach Dlubal Software

  • Baza informacji

Artykuł o tematyce technicznej

Deplanacja jest zachowaniem belek stawiającym opór skręcaniu, które wynika z odkształcenia przekroju w płaszczyźnie. Jest to szczególnie charakterystyczne dla elementów o przekrojach cienkościennych (np. teowniki, dwuteowniki). Aby uwzględnić deplanację przekroju jako dodatkowy stopień swobody podczas obliczania prętów w programach RFEM 6 i RSTAB 9, można użyć rozszerzenia Skręcanie skrępowane (7 DOF). Rozszerzenie jest w pełni zintegrowane z programami i może być używane w połączeniu z analizą statyczno-wytrzymałościową według statyki liniowej, analizy drugiego rzędu i analizy dużych deformacji, a także w połączeniu z analizą stateczności w celu określenia współczynników obciążenia krytycznego i postaci drgań własnych dla problemów związanych ze statecznością, takich jak wyboczenie skrętne i zwichrzenie.

W tym artykule przedstawiono praktyczny przykład przeprowadzenia analizy zwichrzenia dla hali stalowej pokazanej na rysunku 1. Artykuł ten jest również kontynuacją artykułu zatytułowanego „Określanie współczynników obciążenia krytycznego z wykorzystaniem rozszerzenia Stateczność konstrukcji w programie RFEM 6 i RSTAB 9”, który pokazuje, jak używać rozszerzenia Stateczność konstrukcji do określania współczynników obciążenia krytycznego i analizy stateczności  dla tego modelu 3D.

We wspomnianym artykule stwierdzono jednak, że ze względu na wyniki analizy statycznej konieczne jest uwzględnienie zwichrzenia konstrukcji (tzn. przyłożone obciążenia powodują powstanie momentów zginających My, czyli spodziewane jest także zwichrzenie głównej belki). W rezultacie, poniższy tekst wyjaśniamy, w jaki sposób można używać rozszerzenia Skręcanie skrępowane (7 stopni swobody) i Stateczność konstrukcji w celu uwzględnienia deplanacji przekroju jako dodatkowego stopnia swobody podczas analizy stateczności. Należy pamiętać, że obliczenia dotyczą całego modelu, dlatego sztywność sąsiednich prętów lub zdefiniowane warunki podparcia są uwzględniane automatycznie.

Rozszerzenia Skręcanie skrępowane i Stateczność konstrukcji można znaleźć w Bazie danych, jak pokazano na rysunku 2. Należy wiedzieć, że w programie RFEM 6 i rozszerzeniu Skręcanie skrępowanie deplanacja jest związana jest tylko z prętami i dlatego nie ma potrzeby definiowania globalnych warunków podparcia. Ponadto zakłada się, że deplanacja na końcach pręta jest domyślnie niezakłócona; w związku z tym należy użyć usztywnień poprzecznych pręta, aby zdefiniować sprężyny ograniczające możliwość skręcania się elementu na końcach pręta i uwzględnić sztywność skrępowaną lub naprężenie skrępowane. Więcej informacji na ten temat można znaleźć w artykule w Bazie informacji „Analiza wyboczenia w rozszerzeniu Skręcanie skrępowane (7 stopni swobody) dla programu RFEM 6/RSTAB 9”.

Ponieważ zakłada się, że możliwa jest swobodna deplanacja na końcach każdego pręta, moment nie jest przekazywany pomiędzy sąsiednimi elementami konstrukcyjnymi. Innymi słowy, wszystkie pręty są uwzględniane indywidualnie w obliczeniach deplanacji (tzn. poszczególne pręty mogą być swobodnie skręcane na końcach). Aby przenieść deplanację między poszczególnymi połączonymi prętami, można zdefiniować zbiór prętów. W związku z tym belki główne hali stalowej są zdefiniowane jako oddzielne zbiory prętów, jak pokazano na rysunku 3.

W tym miejscu można wskazać analogię między punktem przyłożenia obciążenia w obliczeniach prętów o 6 stopniach swobody a obliczeniami prętów o 7 stopniach swobody. Jeśli więc z obliczanym prętem o 6 stopniach swobody połączone są inne obiekty, to w centrum ścinania wprowadzane są siły ścinające od innych elementów. Jednak podczas obliczania prętów o 7 stopniach swobody punkt połączenia jest uważany za punkt w środku ciężkości (środek ciężkości przekroju) i tam również przykładane są zdefiniowane obciążenia prętowe. Aby rozwiązać ten problem w analizie, można zdefiniować mimośrody prętów lub użyć prętów sztywnych do zdefiniowania takich połączeń. W związku z tym punkt przyłożenia obciążenia w tym przykładzie zostanie zdefiniowany za pomocą mimośrodu pokazanego na rys. 4 i 5.

Następnie ustawienia analizy stateczności można zdefiniować w taki sam sposób, jak wyjaśniono w artykule w Bazie informacji “Określanie współczynników obciążenia krytycznego z wykorzystaniem rozszerzenia Stateczność konstrukcji w programie RFEM 6 i RSTAB 9”. Mianowicie, można wybrać metodę analizy i rozważyć inne opcje pokazane na rys. 6.

Jak wspomniano we wspomnianym artykule, analizę stateczności można rozpatrywać z uwzględnieniem przypadków obciążeń, kombinacji obciążeń i sytuacji obliczeniowych. W tym przykładzie analiza stateczności jest rozpatrywana w warunkach  sytuacji obliczeniowej stanu granicznego nośności, jak pokazano na rys. 7 i 8. Dlatego można obliczyć tę sytuację obliczeniową i uzyskać wyniki w taki sam sposób, jak omówiono we wspomnianym artykule.

Na koniec można uruchomić obliczenia i uzyskać wyniki analizy stateczności z uwzględnieniem zwichrzenia przekroju. W tabeli Przegląd analizy statycznej można zobaczyć najbardziej krytyczny współczynnik obciążenia ze wszystkich kombinacji (Rysunek 9) wraz z główną kombinacją obciążeń, z którą powiązany jest współczynnik obciążenia krytycznego. W ten sposób można otworzyć wyniki analizy stateczności dla określonej kombinacji obciążeń i wyświetlić skojarzony z nią kształt postaci własnych.

Autor

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

Marketing i obsługa klienta

Pani Kirova jest odpowiedzialna za tworzenie artykułów technicznych i zapewnia wsparcie techniczne klientom firmy Dlubal.

Słowa kluczowe

Wyboczenie giętno-skrętne Sprawdzenie stateczności Skręcanie skrępowane

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 939x
  • Zaktualizowane 7. września 2022

Kontakt

Skontaktuj się z firmą Dlubal

Masz dodatkowe pytania lub potrzebujesz porady? Skontaktuj się z nami przez telefon, e-mail, czat, forum lub przeszukaj stronę FAQ, dostępną 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

[email protected]

Szkolenia online | Angielski

Eurokod 5 | Konstrukcje drewniane zgodnie z DIN EN 1995-1-1

Szkolenie online 8. grudnia 2022 9:00 - 13:00 CET

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania betonu zbrojonego

Szkolenie online 12. grudnia 2022 16:00 - 17:00 CET

Szkolenie online | Polski

RFEM 6 | Podstawowe

Szkolenie online 15. grudnia 2022 10:00 - 14:00 CET

Analiza naprężeń powierzchni i prętów w RFEM 6

Analiza naprężeń powierzchni i prętów w RFEM 6

Webinar 15. grudnia 2022 14:00 - 15:00 CET

Nowe funkcje w RFEM 6 i RSTAB 9

Nowe funkcje w RFEM 6 i RSTAB 9

Webinar 21. grudnia 2022 14:00 - 15:00 CET

Analiza konstrukcji stalowych \n w RFEM 6

Analiza konstrukcji stalowych w RFEM 6

Webinar 19. stycznia 2023 12:00 - 13:00 CET

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Informacje ogólne

Szkolenie online 19. stycznia 2023 9:00 - 13:00 CET

Modelowanie i wymiarowanie płyt CLT w RFEM 6

Modelowanie i wymiarowanie płyt CLT w RFEM 6

Webinar 19. stycznia 2023 14:00 - 15:00 CET

Szkolenie online | Angielski

Eurokod 2 | Konstrukcje betonowe zgodnie z DIN EN 1992-1-1

Szkolenie online 26. stycznia 2023 9:00 - 13:00 CET

Szkolenie online | Angielski

Eurokod 3 | Konstrukcje stalowe zgodnie z DIN EN 1993-1-1

Szkolenie online 2. marca 2023 9:00 - 13:00 CET

Szkolenie online | Angielski

Eurokod 5 | Konstrukcje drewniane zgodnie z DIN EN 1995-1-1

Szkolenie online 16. marca 2023 9:00 - 13:00 CET

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Analiza dynamiczna i obliczenia sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 30. marca 2023 9:00 - 13:00 CEST

Analiza geotechniczna z etapami budowy w RFEM 6

Analiza geotechniczna z etapami budowy w RFEM 6

Webinar 1. grudnia 2022 14:00 - 15:00 CET

Szkolenie online | Angielski

RFEM 6 | Studenci | Wprowadzenie do wymiarowania drewna

Szkolenie online 25. listopada 2022 16:00 - 17:00 CET

Generator obciążenia wiatrem z wykorzystaniem CFD w RWIND 2

Generator obciążenia wiatrem z wykorzystaniem CFD w RWIND 2

Webinar 24. listopada 2022 12:00 - 13:00 CET

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Analiza dynamiczna i obliczenia sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 23. listopada 2022 9:00 - 13:00 CET

RFEM 6
Hala z dachem łukowym

Program główny

Program do analizy statyczno-wytrzymałościowej RFEM 6 jest podstawą systemu modułowego oprogramowania. Program główny RFEM 6 służy do definiowania konstrukcji, materiałów i obciążeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych składających się z płyt, ścian, powłok i prętów. Program umożliwia wymiarowanie konstrukcji złożonych oraz elementów bryłowych i kontaktowych.

Cena pierwszej licencji
4 450,00 EUR
RSTAB 9
Oprogramowanie do obliczeń konstrukcji szkieletowych

Program główny

Program RSTAB 9 do analizy statyczno-wytrzymałościowej konstrukcji szkieletowych i kratownic zawiera podobny zakres funkcji jak program RFEM (MES), zwracając szczególną uwagę na ramy i kratownice. Dlatego jest bardzo łatwy w użyciu i przez wiele lat był najlepszym wyborem do analizy statyczno-wytrzymałościowej konstrukcji belkowych składających się ze stali, betonu, drewna, aluminium i innych materiałów.

Cena pierwszej licencji
2 850,00 EUR
RFEM 6
Analiza stateczności konstrukcji

Dodatkowe analizy

Rozszerzenie służy do przeanalizowania stateczności globalnej konstrukcji modeli składających się z elementów prętowych, powłokowych i bryłowych. Określa współczynniki obciążenia krytycznego i odpowiednie postacie wyboczeniowe.

Cena pierwszej licencji
1 150,00 EUR
RSTAB 9
Analiza stateczności konstrukcji

Dodatkowe analizy

Rozszerzenie służy do przeanalizowania stateczności globalnej konstrukcji modeli składających się z elementów prętowych. Określa współczynniki obciążenia krytycznego i odpowiednie postacie wyboczeniowe.

Cena pierwszej licencji
1 150,00 EUR
RFEM 6
Skręcanie skrępowane pręta

Dodatkowe analizy

Rozszerzenie Skręcanie skrępowane (7 stopni swobody) umożliwia uwzględnienie deplanacji przekroju jako dodatkowego stopnia swobody podczas wymiarowania prętów.

Cena pierwszej licencji
1 650,00 EUR
RSTAB 9
Skręcanie skrępowane pręta

Dodatkowe analizy

Rozszerzenie Skręcanie skrępowane (7 stopni swobody) umożliwia uwzględnienie deplanacji przekroju jako dodatkowego stopnia swobody podczas wymiarowania prętów.

Cena pierwszej licencji
1 650,00 EUR