W artykule przedstawiono podstawowe pojęcia z zakresu dynamiki konstrukcji i ich roli w projektowaniu konstrukcji sejsmicznych. Duży nacisk kładzie się na wyjaśnienie aspektów technicznych w zrozumiały sposób, aby czytelnicy bez głębokiej wiedzy technicznej mogli uzyskać wgląd w temat.
Kierunek wiatru odgrywa kluczową rolę w kształtowaniu wyników symulacji komputerowej mechaniki płynów (CFD) oraz w projektowaniu konstrukcyjnym budynków i infrastruktury. Jest to decydujący czynnik w ocenie interakcji sił wiatru z konstrukcjami, wpływających na rozkład ciśnienia wiatru, a w konsekwencji na reakcje konstrukcji. Zrozumienie wpływu kierunku wiatru jest niezbędne do opracowywania projektów, które mogą wytrzymać zmienne siły wiatru, zapewniając bezpieczeństwo i trwałość konstrukcji. W uproszczeniu, kierunek wiatru pomaga w precyzyjnym dostosowywaniu symulacji CFD i określaniu wytycznych dotyczących projektowania konstrukcji w celu uzyskania optymalnych osiągów i odporności na efekty wywołane wiatrem.
W projektowaniu konstrukcji stalowych formowanych na zimno często wymagane są przekroje niestandardowe. W programie RFEM 6 profil użytkownika można utworzyć za pomocą jednego z przekrojów cienkościennych dostępnych w bibliotece. W przypadku innych przekrojów, które nie spełniają żadnego z 14 dostępnych kształtów formowanych na zimno, przekroje można tworzyć i importować z samodzielnego programu RSECTION. Ogólne informacje na temat wymiarowania stali AISI w programie RFEM 6 można znaleźć w artykule w Bazie wiedzy na końcu tej strony.
Powierzchnie w modelach budynków mogą mieć różne rozmiary i kształty. W programie RFEM 6 można uwzględnić wszystkie powierzchnie, ponieważ program umożliwia definiowanie różnych materiałów i grubości, a także powierzchni o różnej sztywności i typie geometrii. W tym artykule skupiono się na czterech z następujących typów powierzchni: obrócony, przycięty, bez grubości i przeniesienia obciążenia.
Rozszerzenie „Analiza modalna” w RFEM 6 umożliwia przeprowadzanie analizy modalnej układów konstrukcyjnych, określając w ten sposób wartości drgań własnych, takie jak częstotliwości drgań własnych, kształty modalne, masy modalne i efektywne modalne współczynniki masy. Wyniki te można wykorzystać do obliczeń drgań, a także do dalszych analiz dynamicznych (na przykład obciążenia widmem odpowiedzi).
Analiza modalna jest punktem wyjścia do analizy dynamicznej układów konstrukcyjnych. Można ją wykorzystać do określenia wartości drgań własnych, takich jak częstotliwości drgań własnych, kształty drgań własnych, masy modalne i efektywne współczynniki masy modalnej. Wynik ten może zostać wykorzystany do obliczeń drgań oraz do dalszych analiz dynamicznych (na przykład obciążenia widmem odpowiedzi).
Imperfekcje w inżynierii konstrukcyjnej to odchylenia elementów konstrukcyjnych od ich idealnego kształtu, powstałe podczas produkcji. Są one często wykorzystywane w obliczeniach w celu określenia równowagi sił w elementach konstrukcyjnych w układzie odkształconym.
Program RFEM 6 zawiera rozszerzenie Form-Finding do określania kształtów równowagi modeli powierzchni obciążonych rozciąganiem i prętów obciążonych siłami osiowymi. Aktywuj ten dodatek w Danych bazowych modelu i użyj go, aby znaleźć położenie geometryczne, w którym naprężenie wstępne lekkich konstrukcji jest w równowadze z istniejącymi warunkami brzegowymi.
Opcja 'Filtr' w bibliotece przekrojów umożliwia wyświetlanie tylko przekrojów określonych norm, kształtów lub typów. Optional kann in der gleichen Maske auch das Material ausgewählt werden.
Deformacje sprężyste elementu konstrukcyjnego pod wpływem obciążenia są oparte na prawie Hooke'a, opisującym liniową zależność naprężenie-odkształcenie. Są one odwracalne: po odciążeniu element powraca do swojego pierwotnego kształtu. Jednakże deformacje plastyczne są nieodwracalne i zazwyczaj znacznie większe niż odkształcenia sprężyste. W przypadku naprężeń plastycznych materiałów ciągliwych, takich jak stal, efekty plastyczności występują w miejscach, w których wzrostowi odkształceń towarzyszy zjawisko lokalnego wzmocnienia. Prowadzi to do powstania trwałych deformacji, a w ekstremalnych przypadkach do zniszczenia elementu konstrukcyjnego.
Zasady obliczania stalowych elementów walcowanych na zimno są zdefiniowane w EN 1993-1-3. Typowe kształty przekrojów formowanych na zimno to: ceowniki, zetowniki, kształtowniki kapeluszowe lub sigma. Są to wyroby stalowe wykonywane z cienkich blach w procesie walcowania na zimno lub gięcia. Podczas obliczania stanów granicznych nośności należy dopilnować, aby lokalne siły poprzeczne nie prowadziły w środniku do ściskania, wybrzuszenia, wyboczenia lub innej lokalnej formy utraty stateczności. Efekty te mogą być spowodowane działaniem lokalnych sił poprzecznych na półkę profilu oraz sił reakcji w punktach podparcia. W sekcji 6.1.7 normy EN 1993-1-3 szczegółowo opisano, jak określić nośność środnika Rw, Rd na wpływ działania lokalnych sił poprzecznych.
Po przeprowadzeniu analizy w module RF-/STEEL AISC, postacie drgań dla zbiorów prętów można wyświetlić graficznie w osobnym oknie. Select the relevant set of members in the result window and click the [Mode Shapes] button.
Współczynniki obciążenia krytycznego i odpowiednie kształty drgań dowolnej konstrukcji można określić w programie RFEM i RSTAB, korzystając z modułu dodatkowego RF-STABILITY lub RSBUCK (analiza nieliniowa lub analiza nieliniowa).
Ze względu na efektywność konstrukcyjną i korzyści ekonomiczne, dachy w kształcie kopuły są często stosowane w magazynach lub stadionach. Nawet jeśli kopuła ma odpowiedni kształt geometryczny, oszacowanie obciążenia wiatrem nie jest łatwe ze względu na efekt liczby Reynoldsa. Współczynniki ciśnienia zewnętrznego (cpe ) zależą od liczby Reynoldsa oraz smukłości konstrukcji. Norma EN 1991-1-4 [1] może pomóc w oszacowaniu obciążenia wiatrem kopuły. W poniższym artykule wyjaśniono, jak zdefiniować obciążenie wiatrem w programie RFEM. Obciążenia wiatrem konstrukcji pokazanej na rysunku 1 można podzielić w następujący sposób:obciążenie wiatrem ścianobciążenie wiatrem kopuły
Moduł dodatkowy RF-FORM-FINDING określa kształty równowagi elementów membranowych i kablowych w programie RFEM. In diesem Berechnungsprozess sucht das Programm für die Membran- und Seilelemente eine geometrische Lage, in der die Oberflächenspannung/Vorspannung der Membranen und Seile im Gleichgewicht mit den natürlichen und geometrischen Randreaktionen steht. Dieser Prozess heißt Formfindung (nachfolgend FF genannt). Die FF-Berechnung wird in RFEM global in den "Basisangaben" eines Modells im Register "Optionen" aktiviert. Nach Aktivierung werden in RFEM ein Lastfall beziehungsweise ein Berechnungsprozess mit dem Namen RF-FORMFINDUNG angelegt und für die Seil- und Membraneingabe zusätzlich FF-Parameter zur Definition der Oberflächenspannung und Vorspannung freigeschaltet. Die Aktivierung der FF-Option bedeutet für das Programm, dass vor der reinen strukturellen Berechnung der Schnittgrößen, Verformung, Eigenwerte etc. immer zuerst der Formfindungsprozess gestartet und für die Folgeberechnung ein entsprechend vorgespanntes Modell vorgegeben wird.
Soll der Stabilitätsnachweis von Stäben nach dem Ersatzstabverfahren unter Berücksichtigung der Schnittgrößen nach Theorie I. Ordnung geführt werden, ist die Bestimmung der maßgebenden Ersatzstablänge von großer Bedeutung.
Znajdowanie kształtu w RF-FORM-FINDING przesuwa węzły narożne elementów ES powierzchni membranowej w przestrzeni do momentu, aż zdefiniowane naprężenie powierzchniowe znajdzie się w równowadze z warunkami brzegowymi. Diese Verschiebung erfolgt unabhängig von der Elementgeometrie. Da diese freie Verschiebung bei Elementen mit vier Eckpunkten eine räumliche Drillung der Elementebene hervorrufen kann und dann die Gültigkeitsgrenzen der Berechnung nicht mehr eingehalten sind, sind für Formfindungssysteme generell Dreieckselemente zu empfehlen. Dreieckselemente bleiben unabhängig von der Verschiebung der Eckknoten eben und in den Anwendungsgrenzen der Berechnung.
W tym miejscu sprawdzane są kształty drgań własnych lub współczynniki obciążenia krytycznego poprzednich konstrukcji belkowych, za pomocą modelu ES w programie RFEM (elementy powierzchniowe) i RF-STABILITY.
Podczas procesu znajdowania kształtu moduł poślizgu podkonstrukcji jest również uwzględniany przy wyszukiwaniu stanu równowagi. Große Durchbiegungen von stützenden Fachwerkträgern oder die reine Biegeverformung von Randträgern können bei der Ermittlung der Membranform berücksichtig werden.
Proces znajdowania kształtu w programie RFEM ma na celu znalezienie stanu równowagi, w którym zdefiniowane wstępne naprężenie membran oraz zmiany naprężenia lub długości elementów kabla z reakcjami granicznymi są w równowadze. Hierbei gibt das Programm die Möglichkeit, einen isotropen oder einen orthotropen Vorspannungszustand für die Membranen zu definieren.
W programie RFEM dostępny jest interfejs między plikami i bezpośredni interfejs DXF. Die dateibasierte DXF-Schnittstelle exportiert die Daten in eine DXF-Datei, die direkte hingegen in eine offene AutoCAD-Datei. Im Schnittstellendialog kann man anwählen, welche Daten man exportieren möchte (Ergebnisse als Isolinien, Ergebniswerte, FE-Netz mit Rand- und Integrationslinien).
Najnowsza wersja RF-/DYNAM Pro umożliwia wykluczenie kształtów drgań z obliczeń sejsmicznych. Dazu gibt es in den meisten Normen Vorschriften, um zu kleine effektive Modalmassenfaktoren auszuschließen. Unter dem Reiter "Eigenformen" besteht daher die Möglichkeit, den Faktor anzugeben und die Eigenformen damit automatisch nicht zu berücksichtigen.