Способы моделирования составных сечений

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator

Посмотреть исходный текст

В RFEM существуют различные способы моделирования составных поперечных сечений. В следующем примере будут показаны и объяснены три различных варианта моделирования составного сечения, состоящего из прокатного стального сечения HEA 300 и бетонного прямоугольного сечения w/l = 100/30 см.

Конструкция

Составная балка поддерживается в виде однопролетной балки длиной 15 м. На самом деле, композит создается с помощью соединителей со срезанными головками, которые свариваются каждые 1,25 м. Собственный вес принят в качестве нагрузки (Рисунок 01).

Pисунок 01 - Система

Вариант 1: композитный вариант с использованием общих узлов по экцентриситету стержня

Оба элемента сечения моделируются каждый как (2 ⋅) 12 ⋅ 1,25 м элементов стержня (стержень типа стержня). Поскольку оба сечения изначально находятся на одной линии, необходимо активировать функцию «Разрешить двойные стержни» в разделе «Правка», чтобы их можно было рассматривать отдельно, но при этом они поддерживаются в одном и том же конечном узле. Соответствующий эксцентриситет стержня должен быть назначен всем 2 × 12 элементам стержня таким образом, чтобы верхний край стального профиля был равен нижнему краю сечения бетона (Рисунок 02).

Pисунок 02 - Вариант 1: композитный вариант с использованием общих узлов по экцентриситету стержня

Таким образом, двенадцать отдельных составных элементов соединяются друг с другом на их соответствующем начале и конце стержня.

Вариант 2: композит с применением жестких элементов

Здесь выполняется то же самое моделирование для элементов, что и в варианте 1, с той разницей, что сечения не имеют эксцентриситетов, а оба сечения стержня находятся на двух отдельных линиях. Чтобы создать двенадцать составных элементов из 24 элементов стержня, отдельные сечения соединены друг с другом жесткими стержнями. На обеих опорах жесткий стержень разделен на два стержня, так что узловые опоры находятся в составном соединении, как в варианте 1. Опора осуществляется с помощью жестких стержней (Рисунок 03).

Pисунок 03 - Вариант 2: композит с применением жестких элементов

Жесткие стержни соединяют оба полных сечения таким же образом, как и эксцентриситет. Эта опция дает возможность изменять жесткости жестких стержней аналогично существующим соединительным стержневым соединителям на их концах или даже заменять их другими стержнями. Кроме того, есть возможность увидеть внутренние силы муфт (жестких стержней). Поэтому необходимо активировать опцию «Результаты по соединениям» в навигаторе «Отображение» в меню «Результаты» → «Деформация» → «Стержни» (Рисунок 04).

Pисунок 04 - Активация результатов по соединениям

Вариант 3: Составной тип стержня 'Ребро'

Эта опция основана на совершенно другом моделировании. Сечение бетона моделируется как поверхность, сечение стали - как ребро. Эксцентриситет ребра можно определить в диалоговом окне «Редактировать ребро» на стороне + z поверхности. Чтобы получить ту же самую опорную ситуацию, что и в варианте 1 и варианте 2, поверхность (и, следовательно, автоматически также ребро) можно с обеих сторон соединить с опорой жестким стержнем от его центральной оси до ее стороны + z. Кроме того, для получения внутренних сил для полного сечения, в навигаторе Просмотр должна быть активирована опция «На стержнях Добавление компонентов поверхности» → «Результаты» → «Стержни» → «Ребра - эффективный вклад в поверхность/стержень» ). Более подробную информацию о ребре типа стержня можно найти в соответствующих часто задаваемых вопросах .

Заключение

В то время как первые два варианта являются своего рода каркасной моделью и, следовательно, из-за муфт изгибающие моменты благоприятно перепрыгивают, третий вариант представляет идеальное составное сечение. Из-за внутренних сил, интегрированных по бетонной поверхности, внутренние силы имеют другой размер, чем в первых двух вариантах, и должны оцениваться по-разному (Рисунки 05 и 06).

Pисунок 05 - Опции 1 и 2: отображение изгибающих моментов My in the Steel Beam

Pисунок 06 - Рисунок 06 - Вариант 3: Изображение изгибающих моментов My в составном сечении

Однако сравнение прогиба показывает, что для моделирования можно использовать все три варианта (Рисунок 07).

Pисунок 07 - Рисунок 07 - Прогиб во всех трех вариантах

Кроме того, что касается эффекта сдвига между сечением бетона и сталью, можно утверждать, что результаты сопоставимы. Продольная сдвигающая сила VL отображается при активации внутренней силы VL в разделе «Диаграмма результатов» (щелчок правой кнопкой мыши на ребре) (Рисунок 08).

Pисунок 08 - Рисунок 08 - Изображение продольной силы сдвига VL

Это сопоставимо с поперечной силой жестких стержней варианта 2 (рисунок 09).

Pисунок 09 - Рисунок 09 - Сила сдвига первого стержня жесткости от опоры

Внутренние силы и
прогибы
в сравнении
Вариант 1Вариант 2Вариант 3
My [кНм]32,6432,64240,5
u [мм]20,120,120,4
v Pисунок 03 - Вариант 2: композит с применением жестких элементов [кН]132,3132,3128,3

Загрузки

Ссылки

Контакты

У вас есть какие-либо вопросы по нашим программам или вам просто нужен совет?
Тогда свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или ознакомьтесь с различными решениями и полезными предложениями на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD