Determinação de cargas no RF-/STEEL Warping Torsion

Artigo técnico

Este artigo foi traduzido pelo Google Tradutor

Ver texto original

Este artigo explica como determinar com base numa situação de esforços internos definida na extensão RF-/STEEL Warping Torsion do módulo adicional RF-/STEEL EC3. Como o programa para além de analisar estruturas portantes completas de barras do tipo corrente também permite analisar partes extraídas, é necessário determinar as cargas da estrutura parcial de forma separada. Para isto, foi desenvolvida uma função de transformação especial, a qual determina novas cargas de todas as estruturas parciais (dependendo das forças internas calculadas no RFEM/RSTAB) de acordo com cada situação de carga para análises geometricamente não-lineares de torção com empenamento com sete graus de liberdade. 

Introdução

É possível 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 das barras selecionadas, são necessárias as restrições geométricas (por exemplo, apoio) e técnicas de carga (por exemplo, carga estrutural):
[K] ∙ {u} = {F}
Onde,
[K] é a matriz de rigidez
{u} é o vetor de deslocamento nodal
{F} é o vetor de cargas de pontos nodais

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

O RF-/STEEL Warping Torsion determina forças e deformações dos conjuntos especificados de barras novamente em um novo cálculo com sete graus de liberdade. No entanto, isto significa que as estruturas de vigas extraídas sem condições de contorno 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.

Como 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. Como 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 em RF-/STEEL Warping Torção. Estas cargas são determinadas no início do cálculo no módulo, utilizando as forças internas do cálculo global no RFEM/RSTAB. Estas novas cargas de barra da estrutura parcial e os apoios nodais já definidos no módulo são então utilizados para determinar as novas forças e deformações de acordo com a análise de torção por deformação.

Determinação de cargas de barra para estrutura parcial

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:
$$\mathrm w''(\mathrm x)\;=\;\frac{-\;\mathrm M(\mathrm x)}{\mathrm{EI}(\mathrm x)}$$
Onde,
w (x) é a função do deslocamento
M (x) é a função da distribuição do momento fletor
EI (x) é a função da rigidez à flexão utilizando o eixo longitudinal da barra (módulo de elasticidade ∙ momento de inércia)

A partir da relação entre a linha de flexão e a carga (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)) ''

Figura 01 - 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 surgem indiretamente novamente das novas cargas equivalentes.

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

  1. O suporte deve ser aplicado de acordo com o efeito em toda a estrutura.
  2. A estrutura parcial deve ser determinada estaticamente ou sobredeterminada.
  3. No caso de estruturas parciais em conformidade com toda a estrutura, é necessário especificar os suportes 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 estar abertos nos pontos de corte relacionados com os momentos de flexão de transferência sobre a respetiva direção de rotação. Para representar as distribuições de forças axiais e de torção causadas por cargas externas, é necessário abrir qualquer apoio de borda na direção correspondente. As forças de restrição internas na estrutura parcial são consideradas apenas parcialmente (como uma carga externa pela função de transferência).

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

Resumo

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

Figura 03 - 3 - Módulo adicional RF-/STEEL EC3 com a extensão RF-/STEEL Warping Torsion

Palavras-chave

Linha de dobra força de corte Matriz de rigidez Carregamento Torção de empenamento Condição de contorno

Downloads

Ligações

Contacto

Contacto da Dlubal

Tem alguma questão ou necessita de ajuda? Então entre em contacto com a nossa equipa de apoio técnico gratuita por e-mail, chat ou no fórum, ou então consulte as perguntas mais frequentes (FAQ).

+49 9673 9203 0

(falamos português)

info@dlubal.com

RFEM Programa principal
RFEM 5.xx

Programa principal

Software de engenharia estrutural para análises de elementos finitos (AEF) de estruturas planas e espaciais constituídas por lajes, paredes, vigas, sólidos e elementos de contacto

Preço de primeira licença
3.540,00 USD
RSTAB Programa principal
RSTAB 8.xx

Programa principal

Software de engenharia para o dimensionamento de estruturas reticuladas de pórticos, barras e treliças, com cálculos lineares e não-lineares de esforços internos, deformações e reações de apoio

Preço de primeira licença
2.550,00 USD
RFEM Estruturas de Aço
RF-STEEL EC3 5.xx

Módulo adicional

Dimensionamento de barras em aço de acordo com o Eurocódigo 3

Preço de primeira licença
1.480,00 USD
RSTAB Estruturas em aço
STEEL EC3 8.xx

Módulo adicional

Dimensionamento de barras de aço de acordo com o Eurocódigo 3

Preço de primeira licença
1.480,00 USD
RFEM Estruturas de Aço
RF-STEEL Warping Torsion 5.xx

Extensão de módulo para o RF-STEEL EC3 e RF-STEEL AISC

Análise de torção com empenamento pela teoria de 2ª ordem com 7 graus de liberdade

Preço de primeira licença
850,00 USD
RSTAB Estruturas em aço
STEEL Warping Torsion 8.xx

Extensão de módulo para o STEEL EC3 e RF-STEEL AISC

Análise de torção com empenamento pela teoria de 2ª ordem com 7 graus de liberdade

Preço de primeira licença
850,00 USD