2592x
001412
2017-03-16

Моделирование стеклянных систем с точечным опиранием в RFEM 2

Как упоминалось в части 1, в соответствии с действующей нормой DIN 18008-3, в стеклянных конструкциях разрешается создавать точечные опоры для компонентов стеклянных конструкций с помощью МКЭ для расчета их адекватного предельного состояния по несущей способности. Эти правила описаны в приложении B норматива [1].

Предыстория проектирования

Однако для выполнения расчета необходимо создать соответствующую аналитическую модель и проверить ее на соответствие требованиям нормы или общего технического допуска [3] отдельных продуктов.

Проверка аналитической модели

Сначала необходимо проверить качество результатов на отверстии. Для этого важно задать настройки сетки КЭ или уплотнить сетку КЭ в области отверстия таким образом, чтобы результаты соответствовали требуемым значениям, указанным в DIN 18008.

Основная конструкция представляет собой прямоугольную плиту с отверстиями:
a = 300 мм
b = 600 мм
t = 10 мм

В результате мы получим максимальное напряжение, равное 48,2 Н/мм². Они находятся в допустимых пределах от 46 до 52 Н/мм², согласно норме [3], и поэтому модель можно использовать.

Кроме проверки напряжений в отверстии, необходимо на следующем этапе проверить моделирование арматуры.

Поверхности верхней и нижней стороны фитинга смоделированы с помощью контактных тел, которые могут передавать только сжимающие силы. Жесткость тела выбирается в соответствии с жесткостью существующей арматуры стекла.

Например, существуют следующие значения результатов:
Материал верхней стороны: E = 40 Н/мм², G = 13,8 Н/мм²
Материал нижней стороны: E = 50 Н/мм², G = 24,1 Н/мм²

При применении максимально допустимых пределов нагрузки FD/Z = 8 900 Н и FQ = 5 100 Н [3], мы получим следующие значения жесткости:
Сжатие Z/wZ = 19 347 Н/мм
Растяжение D/wD = 20 602 Н/мм
Сдвиг Q/uQ = 5 247 Н/мм

При сравнении значений с данными из допуска [3] все результаты находятся в допустимых пределах:
15 386 Н/мм ≤ cZ,D ≤ 24 372 Н/мм
344 Н/мм ≤ cQ

Таким образом, модель можно далее применить для расчета.

Последним шагом является проверка всей модели. Для этого обе смоделированные ранее подконструкции объединяются. Рассмотренные конструктивные размеры, а также требуемые результаты относятся к техническим допускам [3].

Результаты, показанные на рисунке 04, показывают очень хорошее соответствие между существующими и требуемыми результатами. Эта проверенная модель КЭ затем используется в качестве основы для расчета реальной конструктивной системы.

Расчёт с помощью МКЭ

В качестве конструкции с нагрузками, которые необходимо рассчитать, будет применена конструктивная система, описанная в части 1 статьи. Таким образом, становятся четкими различия между обоими типами расчетов.

Созданная ранее модель МКЭ теперь будет вставлена в рассчитываемую конструкцию. Полученные напряжения и используются в расчете.

Максимальное значение напряжений в области отверстия равно σ = 29,22 Н/мм². Таким образом, коэффициент использования равен η = 29,2/51,3 = 0,57.

Заключение

Сравнение двух методов расчета ясно показывает, что между полученными расчетными коэффициентами могут быть определенные различия. В данном случае благодаря точному расчету расчетное соотношение примерно на 40% ниже. Хотя это и не является общепринятым, но пример показывает, что точный расчет по МКЭ часто может иметь преимущества.

Литература

[1] DIN 18008-3:2013-07
[2] Веллер, B .; Engelmann, M .; Nicklisch, F .; Веймар, T .: Glasbau-Praxis: Конструкция и ширина полосы 2: Примеры по норме DIN 18008, 3-я издание. Берлин: Beuth, 2013
[3] Общее техническое подтверждение Z-70.2-99, от 4-е сентября 2014


Автор

Г-н Лекс отвечает за разработку продуктов для стеклянных конструкций и за контроль качества программы RFEM. Помимо того, он оказывает также техническую поддержку нашим клиентам.

Ссылки
Скачивания