Взаимодействие конструкция с узлом (JSI) - это сложная работа, которая возникает при соединении в соединении элементов конструкции, особенно стальных стержней. Это взаимодействие включает в себя передачу сил, таких как осевые силы, изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты, между соединенными стержнями и самим соединением.
По сути, JSI подчеркивает, как жесткость узлов, например, в стальных соединениях, влияет на общее поведение конструкции. Поскольку узлы не являются абсолютно жесткими, они могут деформироваться под нагрузкой, что влияет на распределение внутренних сил, моментов и перемещений в конструктивной системе. Таким образом, точный учет JSI имеет важное значение для точного распределения нагрузки, предотвращения возможных разрушений конструкции и обеспечения того, чтобы конструкция соответствовала соответствующим нормам и нормативам.
Почему так важно учитывать взаимодействие конструкции с узлом?
1. Точное распределение нагрузки
Основной целью учета JSI в моделировании и расчете является точное распределение сил по конструкции. Если работа соединения не учитывается должным образом, силы, передаваемые между соединенными стержнями, могут быть неправильно рассчитаны, что приведет к неправильным результатам расчета. Например, при расчете соединения балки с колонной необходимо учесть то, каким образом осевая сила в колонне и изгибающий момент в балке передаются через соединение. Игнорирование данного взаимодействия может привести к переоценке или занижению сил в соседних стержнях, что в свою очередь может привести к неустойчивости конструкции.
2. Конструктивная устойчивость и безопасность
Согласно предыдущему пункту, узловые соединения оказывают критическое влияние на распределение боковых сил и моментов. Для устойчивости конструкции к состояниям нестабильности, таким как, например, чрезмерные прогибы или потеря устойчивости, необходимо точное отображение работы соединений. Взаимодействие конструкции с узлом (JSI) приобретает особенно важное значение при динамических и сейсмических нагрузках, поскольку оно существенно влияет на общую устойчивость. В рамах, устойчивых к моменту, особенно важна способность узлов ' передавать вращательные силы. Недостаточный учет данных взаимодействий может привести к катастрофическим выходам из работы узлов, подвергающим опасности всю конструкцию.
3. Оптимизация использования материала
Правильное моделирование JSI позволяет оптимизировать использование материала, обеспечивая то, что соединения и связанные стержни будут спроектированы с достаточной несущей способностью, но без перерасчёта. Переоценка сил в соединении может привести к получению соединений большего размера и веса, чем необходимо, что приведет к увеличению затрат на материал. С другой стороны, недооценка сил может привести к ненадежным расчетам. Достижение правильного баланса позволяет снизить общий расход материалов и затраты на строительство.
4. Соответствие нормативам
Расчетные нормативы, такие как Еврокод, AISC и другие местные нормы, содержат особые требования, касающиеся поведения соединений в различных условиях нагружения. Эти нормы содержат рекомендации по проектированию и испытанию соединений в стальных конструкциях для обеспечения безопасности и рабочих характеристик. Игнорирование JSI может привести к несоответствию данных норм и правил, что может привести к конструктивным ошибкам, затратному ремонту или даже правовым проблемам.
Учет взаимодействия конструкции с узлом в программе RFEM 6
В RFEM 6 взаимодействие соединения с конструкцией (JSI) можно эффективно моделировать с помощью аддона Стальные соединения, что предоставляет эффективный и точный метод моделирования полужестких стальных соединений. Для этого перейдите к конфигурации расчета жёсткости соединения (шаг 1 на рисунке 2) и активируйте JSI, выбрав опцию «Создать шарниры в общей модели» (шаг 2 на рисунке 2).
После активации данной функции убедитесь, что параметры расчёта жёсткости для соответствующих стержней соединения заданы правильно (рисунок 3). Подтвердите свои настройки, нажав «OK», чтобы продолжить.
Эти шарниры интегрируются в общую модель перед выполнением расчета внутренних сил, и только после этого они включаются в последующие расчеты. Благодаря тому можно в окончательных расчетах правильно учесть взаимодействие соединений с остальной конструкцией.
Чтобы проверить эффект от данной настройки, можно сравнить результаты для моделей с и без JSI. На рисунке 4 показаны результаты модели с интегрированными стальными соединениями с учетом взаимодействия с конструкцией, в то время как на рисунке 5 результаты модели без учета JSI. Разница между двумя моделями еще больше отражает значение и преимущества надлежащего учета взаимодействия узел-конструкция в процессе расчета.
Кроме того, вы можете проверить результаты расчета жесткости, как показано на рисунке 6, чтобы проверить полученные значения жесткости. Это позволит проверить точность расчетов жесткости и убедиться, что взаимодействие узел-конструкция правильно отображено в модели.
Заключение
Взаимодействие конструкции с узлом является важным аспектом при проектировании и расчете стальных конструкций. Правильное моделирование и правильное моделирование данного взаимодействия являются гарантией того, что конструкция будет безопасной, устойчивой и оптимально спроектированной.
Аддон Стальные соединения в программе RFEM 6 предлагает мощный инструмент для моделирования взаимодействия соединений с конструкцией, обеспечивая инженерам более точное и реалистичное моделирование. Данный метод позволяет избежать трудоемкого ручного ввода значений жесткости вручную, и позволяет пользователю сосредоточиться на общем расчете конструкции. Этот оптимизированный рабочий процесс гарантирует, что инженеры могут быть уверены в точном отображении работы соединений в их моделях, минимизируя погрешности, обычно связанные с аппроксимациями или упрощенными моделями соединений. В результате инженеры получают более эффективные конструкции, оптимизированное использование материалов и возможность с уверенностью работать со сложными соединениями.