W tym artykule przedstawiono praktyczny przykład analizy zwichrzenia dla stalowej hali pokazanej na Rysunku 1. Artykuł ten można również traktować jako kontynuację tekstu zatytułowanego
Określanie współczynników obciążenia krytycznego za pomocą rozszerzenia Stateczność konstrukcji w programie RFEM 6 i RSTAB 9
, który pokazuje, jak używać rozszerzenia Stateczność konstrukcji do wyznaczania współczynników obciążenia krytycznego oraz odpowiadających im postaci wyboczenia dla tego modelu 3D.
We wspomnianym artykule zauważono, że uwzględnienie skręcania skrępowanego przekroju w analizie stateczności konstrukcji jest konieczne ze względu na wyniki analizy statycznej (tj. przyłożone obciążenia powodują momenty zginające My, dlatego można oczekiwać również problemu zwichrzenia belki głównej).
W związku z tym poniższy tekst pokazuje, jak używać rozszerzenia Skręcanie skrępowane (7 stopni swobody) w połączeniu z rozszerzeniem Stateczność konstrukcji, aby uwzględnić deplanację przekroju poprzecznego jako dodatkowy stopień swobody podczas przeprowadzania analizy stateczności. Należy zwrócić uwagę, że obliczenia dotyczą całego modelu, dzięki czemu sztywność sąsiednich elementów oraz zdefiniowane warunki podparcia są uwzględniane automatycznie.
Zarówno rozszerzenie Skręcanie skrępowane, jak i rozszerzenie Stateczność konstrukcji można znaleźć w Danych podstawowych, jak pokazano na Rysunku 2. Należy mieć na uwadze, że w programie RFEM 6 oraz w rozszerzeniu Skręcanie skrępowane deplanacja jest przypisana wyłącznie do prętów, dlatego nie ma potrzeby definiowania globalnych warunków podparcia dla tego efektu.
Ponadto przyjmuje się domyślnie, że deplanacja na końcach pręta nie jest ograniczona, dlatego należy użyć usztywnień poprzecznych pręta, aby zdefiniować sprężystości deplanacyjne na końcach pręta i uwzględnić sztywność deplanacyjną lub naprężenia deplanacyjne. Więcej na ten temat można znaleźć w artykule w Bazie informacji
Obliczanie zwichrzenia z nowym rozszerzeniem Skręcanie skrępowane (7 stopni swobody) dla programu RFEM 6/RSTAB 9
.
Ponieważ przyjmuje się, że deplanacja na końcu pręta nie jest ograniczona, nie występuje przekazywanie momentu pomiędzy sąsiednimi prętami. Innymi słowy, wszystkie pręty są w obliczeniach deplanacji traktowane indywidualnie (tzn. każdy pręt może swobodnie ulegać deplanacji na swoich końcach). Aby umożliwić przekazywanie deplanacji pomiędzy połączonymi prętami, można zdefiniować zbiór prętów. W tym kontekście główne belki hali stalowej definiuje się jako oddzielne zbiory prętów, jak pokazano na Rysunku 3.
W tym miejscu można zauważyć analogię pomiędzy punktem przyłożenia obciążenia w obliczeniach prętów o 6 stopniach swobody i obliczeniach prętów o 7 stopniach swobody. Jeżeli bowiem inne obiekty są połączone z prętem, który ma być obliczany z uwzględnieniem 6 stopni swobody, to siły poprzeczne z innych składowych są wprowadzane w środku ścinania.
Natomiast w przypadku obliczeń prętów o 7 stopniach swobody punkt połączenia jest traktowany jako położony w środku ciężkości (czyli w środku geometrycznym przekroju), a zdefiniowane obciążenia prętowe są również do niego przyłożone. Aby rozwiązać ten problem w analizie, można zdefiniować mimośrody prętowe lub zastosować pręty sztywne do modelowania takich połączeń. W tym kontekście punkt przyłożenia obciążenia w tym przykładzie został zdefiniowany z zastosowaniem mimośrodu przedstawionego na Rysunkach 4 i 5.
Następnie ustawienia analizy stateczności można zdefiniować w taki sam sposób, jak opisano w artykule w Bazie informacji
Określanie współczynników obciążenia krytycznego za pomocą rozszerzenia Stateczność konstrukcji w programie RFEM 6 i RSTAB 9
. Oznacza to, że można wybrać metodę analizy oraz uwzględnić pozostałe opcje pokazane na Rysunku 6.
Jak wyjaśniono w wyżej wymienionym artykule, analizę stateczności można rozpatrywać w odniesieniu do przypadków obciążeń, kombinacji obciążeń oraz sytuacji obliczeniowych. W tym przykładzie analiza stateczności jest rozpatrywana względem sytuacji obliczeniowej nośności, jak pokazano na Rysunkach 7 i 8. W związku z tym można obliczyć tę sytuację obliczeniową i uzyskać wyniki w taki sam sposób jak w przywołanym artykule.
Na końcu można uruchomić obliczenia i uzyskać wyniki analizy stateczności z uwzględnieniem skręcania skrępowanego przekroju. W tabeli przeglądu analizy statycznej widoczny jest najbardziej krytyczny współczynnik obciążenia spośród wszystkich kombinacji obciążeń (Rysunek 9) wraz z miarodajną kombinacją obciążeń, z którą powiązany jest ten współczynnik obciążenia krytycznego. W ten sposób można otworzyć wyniki analizy stateczności dla konkretnej kombinacji obciążeń i wyświetlić odpowiadającą jej postać własną.
