Powierzchnie w konstrukcji można znaleźć w niezliczonej liczbie różnych rozmiarów i kształtów, od prostych płaszczyzn, takich jak ściany, stropy lub płyty, przez pojedyncze zakrzywione walce, takie jak silosy, po konstrukcje membranowe z wieloma zakrzywieniami. Sztywność powierzchni wynika z jej materiału i grubości.
W przypadku analizy statyczno-wytrzymałościowej i generowania siatki ES elementy 2D są generowane na powierzchniach, których oś środka ciężkości jest wykorzystywana do obliczeń. W ten sposób można określić odkształcenia oraz siły wewnętrzne i momenty, które następnie można obliczyć zgodnie z materiałem i normami.
Wszystkie powyższe konstrukcje można uwzględnić w programie RFEM 6, ponieważ program umożliwia definicję powierzchni o różnych sztywnościach, geometriach, materiałach i grubościach. Powierzchnie są dostępne jako „Obiekty podstawowe” w Nawigatorze danych (zdjęcie 1). Podwójne kliknięcie na wpis otworzy nowe okno, w którym można zdefiniować interesującą nas powierzchnię.
W oknie „Nowa powierzchnia” pokazana na rys. 1 zakładka „Główne” umożliwia definicję podstawowych parametrów powierzchni. Dwa z tych parametrów to typ i sztywność powierzchni, na których również skupiamy się w tym artykule. W ten sposób można zdefiniować powierzchnie o różnych geometriach:
- Płaszczyzna
- Czworobok
- NURBS
- Przycięte
- Obrót
- Rura
Z drugiej strony, jako typ sztywności można wybrać:
- Standardowy
- Bez grubości
- sztywny
- Membrana
- Bez rozciągania membranowego
- Przenoszenie obciążenia
Jak wspomniano wcześniej, opcji tych można użyć do opisania, a następnie zaprojektowania dowolnej płaskiej lub zakrzywionej powierzchni, która może zostać znaleziona w modelu budynku. Każdy z typów wymienionych powyżej zostanie wyjaśniony w kolejnych artykułach, a ten konkretny tekst zapewni bardziej szczegółowy wgląd w typy powierzchni obróconych, przyciętych, bez grubości i przenoszenia obciążeń w programie RFEM 6.
Typ powierzchni „Obrócona”
Jeśli interesuje Cię modelowanie kopuł, ścian kołowych, silosów i zbiorników, to jest to typ powierzchni, o którym musisz wiedzieć. Ogólnie rzecz biorąc, powierzchnia obrócona jest tworzona przez obrót linii wokół nieruchomej osi. Podczas generowania obróconej powierzchni w programie RFEM 6 obowiązuje ta sama logika: Należy zdefiniować linię graniczną, oś obrotu i kąt obrotu. Dlatego też po wybraniu w zakładce „Główne” okna „Nowa powierzchnia” typu powierzchni „Obrócona” pojawia się nowa zakładka, w której można zdefiniować te parametry (rys. 2).
Jak pokazano na rysunku, oś obrotu można zdefiniować, wybierając dwa punkty (tj. P i R). Współrzędne tych punktów można wpisać bezpośrednio w oknie dialogowym lub wybrać pojedynczo w grafice. Istnieje również możliwość wyboru obu punktów jednocześnie za pomocą opcji „Wybierz punkty osi obrotu w grafice”.
Jeżeli w zakładce „Główne” w oknie „Nowa powierzchnia” zdefiniowano już materiał, grubość i sztywność powierzchni, powierzchnia utworzy powierzchnię na podstawie początkowej i końcowej pozycji linii oraz obrotu definicji linii punktów. Jak już wspomniano, umożliwia to bardzo łatwe i szybkie tworzenie nie tylko komponentów, ale całych modeli.
Przykładem może być modelowanie kopuły i okrągłej ściany pokazane na rys. 3. Obie powierzchnie są tworzone przez typ geometrii "Obrócony". Aby lepiej zrozumieć parametry użyte do utworzenia tego typu powierzchni, rysunek przedstawia linię graniczną (linia nr 2) oraz oś obrotu (reprezentowaną przez węzły P i R) powierzchni reprezentującej kopułę. Powierzchnia ta powstaje poprzez obrót linii granicznej wokół osi obrotu o kąt obrotu α=360°.
Typ powierzchni „Przycięta”
Przycięta powierzchnia jest powiązana z nową funkcją w programie RFEM 6, która umożliwia przecinanie zakrzywionych powierzchni i brył. Poprzez utworzenie punktu przecięcia program generuje powierzchnie typu "Przycięte". Za pomocą tej funkcji można w prosty i szybki sposób tworzyć bardzo złożone geometrie, takie jak przecięcia rur lub zakrzywione otwory.
Na przykład spójrz na model pokazany na rysunku 5. Istnieją trzy rury, dla których ma zostać utworzone przecięcie. Aby to zrobić, najpierw wybierz je, jak pokazano na obrazku. Następnie należy użyć funkcji Podziel według przecięcia dostępnej w menu kontekstowym wybranych obiektów.
Dzięki tej funkcji początkowe powierzchnie są dzielone na liniach przecięcia, a otwory są tworzone automatycznie na powierzchniach cięcia. Tworzy to nowe powierzchnie, które można edytować lub usuwać jako niezależne obiekty. W ten sposób można usunąć niepotrzebne powierzchnie i uzyskać punkt przecięcia rur, jak pokazano na rysunku 6. Jak pokazano na rysunku, powierzchnie są teraz typu „Przycięte”.
To tylko przykład zastosowania funkcji „Podziel według przecięcia” i typu powierzchni „Przycięte”. Jak wspomniano wcześniej, za pomocą tego prostego procesu można utworzyć wiele innych złożonych zakrzywionych powierzchni lub obiektów perforowanych.
Typ powierzchni „Bez grubości”
Powierzchnie te są potrzebne do definiowania brył. Powierzchnia nie ma sztywności i jest przeznaczona do użycia jako powierzchnia graniczna bryły. Jednak powierzchnie o typie sztywności "Bez grubości" można nadal konfigurować za pomocą różnych typów geometrii (np. płaska, czworokątna, przycięta itp.). Przykład takiej powierzchni pokazano na rys. 7.
Tabela „Powierzchnie” na rys. 7 pokazuje, że powierzchnie nr 59-72 mają sztywność typu „Bez grubości”. Dzieje się tak, ponieważ są to powierzchnie graniczne bryły nr 21, jak pokazano na rys. 8.
Typ powierzchni „Przeniesienie obciążenia”
Oprócz kreatorów obciążeń, które ułatwiają wprowadzanie obciążeń, program RFEM 6 oferuje nowy typ powierzchni "Przenoszenie obciążeń", który zapewnia jeszcze łatwiejsze przyłożenie obciążeń. W ten sposób, tworząc powierzchnię o takiej sztywności, program tworzy nową powierzchnię bez grubości i efektu konstrukcyjnego, ale z wyjątkową zdolnością do przenoszenia obciążeń.
Jest to korzystna funkcja programu RFEM 6, która umożliwia uwzględnienie obciążeń od powierzchni, które nie są uwzględnione w samym modelu (np. konstrukcje elewacji, powierzchnie szklane, trapezowe przekroje dachu itp.).
Przykład pokazano na rysunku 9, gdzie powierzchnia nr 18 została utworzona z typem sztywności „Przeniesienie obciążenia”, aby uwzględnić obciążenia wiatrem oddziałujące na niezamodelowaną ścianę elewacyjną konstrukcji.
Jak pokazano w przykładzie, powierzchnie przenoszące obciążenia można wykorzystać do przyłożenia obciążeń powierzchniowych do obszarów, które nie są modelowane bezpośrednio jako powierzchnie. Obciążenie na tej powierzchni rozkłada się na krawędzie lub zintegrowane obiekty. Jeżeli generowane są obciążenia prętowe, obciążenie jest przekształcane w kierunki globalne na podstawie rzeczywistych długości prętów (kierunki obciążenia XL, YL, ZL ).
W przeciwieństwie do kreatorów obciążeń, w których za każdym razem konieczne jest przedefiniowanie obszaru obciążenia, powierzchnia przenoszenia obciążeń może zostać wykorzystana kilkakrotnie dla różnych zastosowań obciążeń. W szczególności podejście to umożliwia przypisanie różnych obciążeń powierzchniowych za pomocą jednej powierzchni przenoszenia obciążeń. Więcej informacji na temat tego typu powierzchni i definiowania parametrów można znaleźć w artykule w Bazie wiedzy Powierzchnia przenoszenia obciążeń w programie RFEM 6”.
