Система
Составная балка закреплёна как однопролетная балка длиной 15 м. В действительности, композит создается с помощью стыковых соединителей с головками, которые привариваются через каждый 1,25 м. В качестве нагрузки принимается собственный вес (Рисунок 01).
Вариант 1: Действие соединения через общие узлы с помощью эксцентриситета стержня
Оба элемента сечения смоделированы как стержневые элементы длиной (2 ⋅) 12 ⋅ 1,25 м (тип стержня балки). Поскольку оба сечения изначально расположены на одной линии, необходимо активировать функцию «Разрешить двойные стержни» в разделе «Изменить», чтобы их можно было учесть по отдельности, но они по-прежнему поддерживаются в одном и том же конечном узле. Соответствующий эксцентриситет стержня должен быть задан всем 2 ⋅ 12 элементам стержня так, чтобы верхний край стального сечения был равен нижнему краю бетонного сечения (Рисунок 02).
Таким образом, двенадцать отдельных составных элементов будут соединены друг с другом в начале и на конце стержня.
Вариант 2: Эффект соединения с помощью соединительных стержней
Для элементов будет выполнено то же моделирование, что и в варианте 1, с разницей в том, что сечениям не будут присваиваться эксцентриситеты, а оба сечения стержня будут находиться на двух отдельных линиях. Для создания двенадцати составных элементов из 24 стержневых элементов нужно отдельные сечения соединить друг с другом с помощью жестких стержней. У обеих опор жесткий стержень разделяется на два стержня так, чтобы узловые опоры были расположены в составном стыке, как в варианте 1. Опора осуществляется с помощью жестких стержней (Рисунок 03).
Эти жесткие стержни соединяют оба полных сечения так же, как и эксцентриситет. Эта опция дает возможность изменить жесткость жестких стержней, аналогично существующим соединителям с оголовками, на их концах, или даже заменить их другими типами стержней. Кроме того, есть возможность увидеть внутренние силы соединений (жесткие стержни). Для этого нужно сначала в навигаторе «Изобразить» выбрать в меню возможность «Результаты» → «Деформация» → «Стержни» функцию «Результаты по соединениям» (Рисунок 04).
Вариант 3: соединение по стержню типа «Ребро»
Данный вариант основан на совершенно ином моделировании. Бетонное сечение моделируется в виде поверхности, стальное сечение в виде ребра. Эксцентриситет ребра задается в диалоговом окне "Изменить ребро" на стороне поверхности +z. Для получения той же ситуации опирания, что и в вариантах 1 и 2, поверхность (и, следовательно, автоматически также ребро) может быть соединена с обеих сторон к опоре с помощью жесткого стержня, от ее центральной оси до ее стороны +z. Кроме того, для получения внутренних сил для всего сечения, необходимо в навигаторе «Изобразить» активировать функцию «При добавлении стержней к компонентам поверхности» → «Результаты» → «Стержни» → «Ребра – эффективное воздействие на поверхность/стержень» ). Более подробная информация о стержне типа «ребро» находится в соответствующем FAQ.
Заключение
В то время как первые два варианта являются своего рода каркасной моделью и, таким образом, изгибающие моменты благоприятно увеличиваются из-за соединений, третий вариант представляет собой идеальное составное сечение. Из-за внутренних сил, интегрированных в бетонную поверхность, внутренние силы имеют другой размер, чем в первых двух вариантах, и должны быть оценены по-разному (Рисунок 05 и Рисунок 06).
Однако при сравнении прогибов видно, что для моделирования можно использовать все три варианта (Рисунок 07).
Кроме того, относительно эффекта сдвига между бетонным сечением и стальным сечением можно сказать, что результаты сравнимы. Продольная поперечная сила VL отображается при активации внутренней силы VL в разделе «Диаграмма результатов» (щелкните правой кнопкой мыши на ребро) (Рисунок 08).
Это можно сравнить с поперечной силой жестких стержней в варианте 2 (рисунок 09).
| Сравнение внутренних сил и прогибов | Вариант 1 | Вариант 2 | Вариант 3 |
|---|---|---|---|
| My [kNm] | 32,64 | 32,64 | 240,50 |
| u [mm] | 20,10 | 20,10 | 20,40 |
| VL [kN] | 132,30 | 132,30 | 128,30 |
