Determinação de cargas no RF-/STEEL Warping Torsion

Introdução

Pode calcular deformações e forças para estruturas determinadas estaticamente e sobredeterminadas utilizando o método dos elementos finitos. Para obter as soluções para o sistema de equações de fundo, que depende das secções, comprimentos e rotação da barra selecionados, são necessárias as restrições geométricas (por exemplo, apoio) e carga-técnica (por exemplo, carga estrutural):
[K] ∙ {u} = {F}
Onde
[K] é a matriz de rigidez,
{u} é o vetor de deslocamento do nó,
{F} é o vetor de cargas pontuais nodais.

Exemplo: Uma mola com a constante de mola K = 3 N/m é estendida para u = 0,5 m devido à força F. Assim, a força F é 3 N/m ∙ 0,5 m = 1,5 N.

O RF‑/STEEL Warping Torsion determina novamente as forças e as deformações dos conjuntos de barras especificados num novo cálculo com sete graus de liberdade. No entanto, isso significa que as estruturas de viga extraídas sem condições de fronteira não são computáveis. Um cálculo requer as restrições geométricas correspondentes na forma de uma definição de apoio e as restrições técnicas de carga na forma de uma carga de barra.

Uma vez que as definições de apoios geométricos são geralmente as mesmas para várias situações de carga, pode definir apoios nodais na janela 1.7 e apoios de linhas elásticas na janela 1.13 em cada nó da estrutura de viga extraída. O programa obtém a restrição técnica de carga a partir das situações de carga (casos de carga, combinações de carga e combinações de resultados) selecionadas na janela 1.1. Uma vez que as situações de carga incluem apenas as cargas para toda a estrutura no RFEM/RSTAB e não para a estrutura de viga parcial, é necessário definir cada situação de carga e conjunto de barras (partes da estrutura) para o cálculo da estrutura parcial no RF‑/STEEL Warping Torsion. Estas cargas são determinadas no início do cálculo no módulo, através das forças internas de cálculo no RFEM/RSTAB. Estas novas cargas de barra da estrutura parcial e os apoios nodais já definidos no módulo são utilizados para determinar as novas forças e deformações de acordo com a análise de torção com empenamento.

Determinação de cargas de barra para estruturas parciais

O software de dimensionamento realiza o seguinte exame descrito para cada estrutura parcial e a situação de carga associada.
Para determinar as cargas para a análise avançada, o programa utiliza a equação diferencial da linha de flexão:

A partir da relação entre a linha de flexão e o carregamento (teorema de Schwedler), o programa pode derivar distribuições de carga q_y (x), q_z (x) usando o momento de flexão M_y (x), M_z (x):
Momento fletor M (x) = - EI (x) ∙ w '' (x)
Força de corte Q (x) = - (EI (x) ∙ w '' (x)) '
Carga q (x) = (EI (x) ∙ w '' (x)) ''

1 - Diagrama de momentos fletores em toda a estrutura e na estrutura extraída

A função de transferência determina as cargas de linha correspondentes para a estrutura extraída e as cargas nodais nas etapas de distribuição. As forças internas da força axial e da torção são convertidas de forma semelhante e aplicadas à estrutura parcial como cargas. As forças de corte não devem ser mais consideradas nesta análise, uma vez que resultam diretamente da derivação dos momentos de flexão e ressurgem indiretamente das novas cargas equivalentes.

Utilizando este procedimento, a estrutura parcial final será carregada por forças internas idênticas às resultantes do cálculo global de toda a estrutura no RFEM/RSTAB, desde que sejam aplicadas as restrições geométricas definidas pelo utilizador (apoios) para a estrutura parcial à estrutura parcial como afim dos efeitos globais da estrutura. As seguintes regras para a definição de apoios devem ser respeitadas:

1. O apoio tem de ser aplicado como efeito ao efeito em toda a estrutura.
2. A estrutura parcial deve ser determinada estaticamente ou sobredeterminada.
3. No caso de estruturas parciais conformes com toda a estrutura, é necessário especificar os apoios da mesma forma que para toda a estrutura.
4. Os apoios intermédios na estrutura parcial devem ser sempre definidos com a mesma rigidez que para toda a estrutura.
5. Para as estruturas parciais extraídas, os apoios devem ser abertos nos pontos de corte relativos aos momentos de flexão transferidos sobre a respetiva direção de rotação. Para representar as distribuições das forças axiais e de torção causadas por cargas externas, tem de ser aberto qualquer apoio de borda na e na respetiva direção. As forças de restrição internas na estrutura parcial são consideradas apenas parcialmente (como uma carga externa pela função de transferência).
   

2 - Diagrama de esforço normal em toda a estrutura com apoio aberto

Esta função de transferência pode ser utilizada para casos de carga LC, combinações de carga CO e combinações de resultados RC.

Conclusão

A nova função de transferência é uma ferramenta complexa para determinar as cargas nas estruturas parciais. A integração total no RF‑/STEEL Warping Torsion permite -lhe realizar todo o potencial desta função. Assim, a determinação da carga para o cálculo de acordo com sete graus de liberdade depende apenas da seleção das situações de carga a serem analisadas.

Zusatzmodul RF-/STAHL EC3 mit Erweiterung RF-/STAHL Wölbkrafttorsion