Geometria
Dach jednospadowy ma wymiary 9,5 m x 15 m. Różnica wysokości między okapem a kalenicą wynosi 1,6 m, co odpowiada spadkowi 9,56°.
Odległość między głównymi belkami wynosi 5 m. Płatwie ZL do elementów warstwowych należy układać na głównych belkach w rozstawie co 3 m. W tym celu główne belki są podzielone za pomocą wewnętrznych węzłów typu "Na pręcie".
Płatwie należy układać naprzemiennie. Oznacza to, że przekrój płatwi musi być obrócony o 180° w co drugim przęśle, tak aby płatwie zostały połączone na zakład. W załączonym pliku zamiast obrotu pręta używany jest nowy przekrój, w którym wymiary kołnierzy są wprowadzane w odwrotnej kolejności.
Najpierw płatwie są po prostu rozciągane od węzła do węzła. Jako przekrój należy zastosować profil ZL o poniższych wymiarach:
Łączenie zakładkowe przekrojów musi być już wykonane w modelu w RFEM. Kilku producentów płatwi zaleca:
Pierwsza płatew zespolona powinna być przedłużona o 0,15 x L w pierwsze pole wewnętrzne, druga płatwia jest przedłużona w oba sąsiednie pola o 0,1 x L.
Nad podporą i na określonych przedłużeniach znajdują się dwa poziome rzędy śrub. Odległość od krawędzi na wolnym końcu płatwi łączącej również wynosi 32 mm. Daje to długość zakładki 532 i 782 mm.
Jeżeli te przedłużenia są widoczne w modelu, należy zdefiniować odpowiednie przeguby na końcach prętów.
W węźle dźwigara głównego wszystkie płatwie zespolone posiadają przegub widełkowy. Dzięki temu moment zginający nie jest przenoszony na belkę jako skręcanie.
Koniec płatwi zespolonej jest również wyposażony w przegub, który przenosi tylko siły poprzeczne.
Usztywnienie płytami warstwowymi przyjmuje się jako podporę prętową gdzie cu,y = 1000 kN/m² i Cφ,x = 1,70 kNm*rad-1*m-1.
Aby podczas łączenia można było uwzględnić i zwymiarować również podpory płatwi, są one również modelowane o łącznej długości 13 cm.
Mimośrody
Do wymiarowania połączenia stalowego zawsze wykorzystywane jest dokładne położenie zamodelowanych osi środka ciężkości. Dlatego mimośrody muszą być już określone w modelu głównym.
Zastosowanie mimośrodów względnych jest bardzo pomocne, szczególnie w przypadku przekrojów asymetrycznych o nierównych odległościach środków ciężkości.
Ponieważ wymagany jest odstęp co najmniej 6 mm między dolną półką płatwi a górną półką dźwigara, mimośród względny i bezwzględny w lokalnym kierunku osi z płatwi zewnętrznych wynosi -6 mm w stosunku do górnego kołnierza dźwigara.
Płatwiom środkowym przypisano przesunięcie poprzeczne w stosunku do płatwi zewnętrznych oraz ey = -4 mm i ez = -2 mm.
Ten sam typ mimośrodu jest przypisany do podstaw płatwi, ale z dodatkowym przesunięciem ey = -80,5 mm i ez = 6 mm.
obciążenie konstrukcji
Ciężar własny przypadku obciążenia: dodatkowe obciążenie od płyt warstwowych 0,15 kN/m²
Przypadek obciążenia śniegiem: 0,68 kN/m²
Przypadek obciążenia dla ssania wiatru: uproszczony do -0,45 kN/m² na całej powierzchni dachu
Wszystkie obciążenia są przykładane do płatwi zespolonych za pomocą kreatora "Obciążenia prętowe od obciążeń powierzchniowych"
Przypadki obciążeń są podsumowane w 2 kombinacjach obciążeń w następujący sposób:
- KO1 = 1,35 x PO1 + 1,5 x PO2
- KO2 = 0,9 x PO1 + 1,5 x PO3
Wprowadzanie połączeń stalowych
Przykładowo, połączenie wprowadzane jest w węźle, który uwzględnia wszystkie siedem prętów.
Dla wszystkich prętów należy ustawić typ pręta jako "Ciągły", a oba końce głównego dźwigara jako podparte.
W przypadku płatwi zespolonych, kontakt dociskowy może wystąpić w obszarze zakładki. Można to zrobić za pomocą komponentu "Łączniki", ustawiając liczbę śrub na 0, tak aby efektywny był tylko kontakt powierzchniowy z uszkodzeniem w przypadku rozciągania.
Dlatego w tym przykładzie wymaganych jest łącznie 5 elementów tego samego typu "Łączniki".
- Połączenie śrubowe podstawy płatwi z kołnierzem belki
- Połączenie śrubowe podstawy płatwi z obiema płatwiami zespolonymi
- Zewnętrzne rzędy śrub na końcach zakładu
- Kontakt między dwoma górnymi kołnierzami płatwi zespolonych
- Kontakt między dwoma dolnymi kołnierzami płatwi zespolonych
W przypadku elementów cienkościennych nie zaleca się wymiarowania z domyślnym plastycznym odkształceniem granicznym 5%. Dlatego granica zostaje zmniejszona do 1%. Należy również przeprowadzić analizę wyboczenia.
Wyniki
Wynik analizy naprężeń wygląda następująco:
W tabeli obciążeń producenta Wirth GmbH, dopuszczalne równomiernie rozłożone obciążenie wynoszące 3,43 kN/m: Tabela nośności producenta Wirth GmbH . Dla porównania, model poddawany jest obciążeniu 3,75 kN/m. Należy zmniejszyć rozstaw płatwi lub wybrać materiał o wyższej wytrzymałości lub mocniejszy profil. Trzecia opcja jest wykorzystywana do modelu, a grubość blachy w przekroju zwiększa się do 2,5 mm. Mimośród nr 2 należy zmienić na ey = -3,5 mm i ez = -2,5 mm, a mimośród nr 3 na ey = -80,25 mm i ez = 6 mm.
Podczas przeprowadzania uproszczonej analizy wyboczeniowej, pojawi się problem ze statecznością. Pierwsze dwie postacie własne leżą poza węzłem połączenia, ale postacie własne nr. 3 i 4 znajdują się w obszarze połączenia i dlatego wymagają dokładniejszej analizy.
Można to zrobić, na przykład, za pomocą analizy GMNIA (Analiza geometrycznie i materialnie nieliniowa z imperfekcjami) na podmodelu, która nie jest opisywana w tym artykule.
