Расчётные опоры и прогиб

Вкладка Расчётная опора и прогиб доступна в диалоговом окне редактирования стержня или блока стержней, если активированы характеристики расчёта объекта (см. рисунок Активация характеристик расчёта стержня). Расчётные опоры выполняют две основные функции:

1. Определение граничных условий для проверки "Сжатие поперек волокон"
2. Сегментация стержня или блока стержней для проверки прогиба при расчёте деревянных конструкций

Параметры для проверки прогиба поверхностей можно задать на вкладке Прогиб в диалоговом окне редактирования поверхности.

Стержни

Диалог "Редактировать стержень", вкладка "Опорные условия для расчёта и прогиб"

Расчётная опора

Как упоминалось, расчётные опоры необходимы для проверки "Сжатие поперек волокон" на опоре. Специфические параметры для этой проверки можно задать на вкладке Сжатие поперек волокон. Кроме того, расчётные опоры предоставляют возможность сегментировать стержни и блоки стержней для проверки прогиба.

Расчётные опоры можно назначать не только началу и концу стержня, но и внутренним узлам. Поэтому в таблице узлы типа 'Узел на линии/стержне', а также стандартные узлы между стержнями в блоке стержней предварительно заданы автоматически.

Выберите расчётную опору из списка или создайте новый тип с помощью кнопки (см. рисунок Новая расчётная опора). С помощью кнопки можно изменить выбранный тип, а с помощью кнопки выбрать уже назначенную расчётную опору в модели.

Диалог «Новое расчетное опирание»

Диалоговое окно соответствует норме. Если стержню или блоку стержней назначен деревянный материал, по умолчанию задан тип Древесина. В противном случае выберите эту опцию в списке.

С помощью двух опций Активно можно управлять тем, для каких направлений (ось z и/или ось y) имеется расчётная опора. Если стержень, например, повернут на 90°, можно деактивировать 'Опора по оси z' и вместо этого активировать опору по оси y.

Если проверка "Сжатие поперек волокон" не требуется, но расчётная опора должна служить для сегментации стержня или блока стержней для проверки прогиба, деактивируйте опцию Прямое опирание: в этом случае ввод геометрии и расположения опоры не требуется; опора служит исключительно для сегментации при проверке деформаций. В качестве альтернативы можно выбрать тип расчётной опоры 'Общая', для которой смятие на опоре не проверяется.

Длина опирания всегда относится к реальной балке. На диалоговой графике она отображается — начиная от статической системы или узла — наполовину в положительном направлении оси x стержня и наполовину в отрицательном направлении оси x.

Definition der Auflagerlänge bei Bemessungsauflager

Регулировка длины стержня графически с помощью «торцевых модификаций»

С помощью опции Опора от края программа автоматически распознает, воспринимает ли расчётная опора сжимающие или растягивающие силы. Соответственно, проверка "Сжатие поперек волокон" будет выполняться только в случае сжимающих сил.

Если расчётная опора действует на промежуточной опоре, установите флажок Внутренняя опора. В зависимости от нормы проектирования, этот параметр влияет на определение эффективной площади опирания.

С помощью опции Снижение поперечной силы проверка поперечной силы на опоре выполняется с использованием определяющей поперечной силы. При этом поперечная сила учитывается в расчёте на определенном расстоянии от края опоры. Расстояние зависит от нормы проектирования. Это предполагает, что сила действует на противоположной стороне опирания, то есть, как правило, на верхней стороне балки.

Если напряжения сжатия поперек волокон слишком велики, их можно воспринять усилением с помощью винтов (только для EN 1995-1-1 и прямого опирания). Для этого установите флажок Элементы усиления. На вкладке Элементы усиления можно затем определить свойства винтов с полной резьбой.

С помощью флажка Активен для расчёта на огнестойкость можно указать, следует ли выполнять проверку смятия на опоре также и в случае пожара.

Если расчётная опора не должна учитываться для сегментации, деактивируйте опцию Активен для расчёта прогиба.

Проверка прогиба

Сегменты и базовые длины

В правой части диалога вкладки Расчётная опора и прогиб перечислены сегменты, которые получаются в результате назначения расчётных опор для соответствующих направлений проверки прогиба. Для каждой проверяемой точки в сегменте отображаемая длина L_c используется в качестве базовой длины для определения предельного значения.

Если вы хотите изменить автоматически определенные базовые длины (например, потому что исходная длина криволинейного стержня отличается от длины сегмента), установите флажок 'Пользовательские длины'. После этого значения можно будет редактировать. Однако эти пользовательские длины не будут автоматически корректироваться, если позже изменить длину стержня в модели.

Граничные значения для балок и консольных балок

Граничные значения прогиба для балок с опиранием с двух сторон и консольных балок управляются в Конфигурациях пригодности к эксплуатации. Соответствующее граничное значение применяется при проверке для каждого сегмента в зависимости от расположения расчётных опор: Сегмент с расчётными опорами с обеих сторон или без расчётных опор считается сегментом типа Балка, сегмент с расчётной опорой с одной стороны — Консольная балка.

Направление проверки

С помощью 'Направление проверки' укажите, какие результирующие значения прогиба должны проверяться. В списке доступны для выбора локальные оси y и z, результирующий прогиб, а также локальные вспомогательные оси y' и z'. Сегменты ниже будут соответствующим образом скорректированы.

Установить направление расчёта

Система отсчета перемещений

С помощью опций списка 'Система отсчета перемещений' можно влиять на значения прогиба, подлежащие проверке:

• Недеформированная система: Локальные значения деформаций u_y и u_z берутся непосредственно из результатов.
• Деформированные концы сегмента: Значения прогиба для проверки уменьшаются на значения деформации начального и конечного узлов, так что проверяются только локальные прогибы.

Строительный подъем

При проверке можно учесть строительный подъем для каждого сегмента и тем самым уменьшить значение прогиба. Строительный подъем принимается в виде одноволновой формы для сегментов балки и в виде линейного распределения для сегментов консольной балки. Введите строительный подъем w_c,z или w_c,y как положительное значение, если он направлен против локальной оси стержня z или y. Для проверки по результирующему направлению доли строительного подъема пересчитываются в результирующее направление.

Пример: На следующем рисунке в промежуточном узле № 50 не была определена расчётная опора. Следовательно, программа распознает только один сегмент, и исходная длина соответствует длине стержня.

Определение сегментов для анализа деформации | Без проектной поддержки на промежуточном узле

Если в промежуточном узле определить расчётную опору, будут распознаны два сегмента. Исходная длина соответственно скорректируется.

Определение сегментов для анализа деформации | С проектной поддержкой на промежуточном узле

Если сегмент не должен проверяться на деформацию, его можно деактивировать с помощью флажка:

Деактивация сегментов для расчета деформаций

Элементы усиления

Эта вкладка доступна при расчёте по EN 1995-1-1, если на вкладке 'Основа' активирована опция Элементы усиления. Здесь можно определить винты с полной резьбой, которые будут учитываться при проверке "Сжатие поперек волокон" как элементы усиления против сжатия поперек волокон.

Определение свойств элементов усиления

В настоящее время возможны только элементы усиления типа 'Винты'. Задайте характеристики прочности и длины винтов в соответствии со спецификацией производителя. Вы также можете использовать свойства элементов усиления, которые вы определили как Шурупы для древесины. Для этого используйте соответствующую опцию в списке.

Выбрать элемент усиления

Выберите уже заданный шуруп для древесины или создайте новый тип с помощью кнопки .

В разделе 'Геометрия по оси z/y' задайте количество винтов и их расположение.

Винты проверяются на вдавливание и потерю устойчивости. Дополнительно выполняется проверка несущей способности при сжатии поперек волокон в плоскости острия винта. Угол распределения нагрузки 'Распределение нагрузки' можно учитывать линейно под углом 45° или нелинейно, как описано в [1] (см. также диалоговую графику).

Поверхности

При расчёте поверхностей по предельному состоянию по несущей способности проверяются компоненты напряжений. Проверки основаны на свойствах материала и толщине поверхности. Для проверки пригодности к эксплуатации, напротив, требуются данные, специфичные для поверхности. Их можно указать на вкладке Прогиб диалогового окна 'Редактировать поверхность'.

Диалог «Редактировать поверхность», вкладка «Прогиб»

Тип поверхности

С помощью типа поверхности укажите, какие граничные значения прогиба будут применяться при проверке. В списке доступны два варианта:

• Двухстороннее опирание
• Консоль

Граничные значения заданы в диалоговом окне Конфигурации пригодности к эксплуатации для различных расчётных ситуаций для поверхностей с односторонним или двухсторонним опиранием.

Система отсчета перемещений

Система отсчета перемещений определяет, какая базовая модель используется для проверки деформаций. Список содержит три варианта выбора:

• Деформированная пользовательская базовая плоскость: Если опоры имеют сильно различающиеся смещения, следует задать наклонную базовую плоскость для проверяемого смещения u_z. Определите плоскость в разделе 'Пользовательская базовая плоскость' тремя точками недеформированной системы. RFEM определяет деформацию трех точек определения, строит базовую плоскость через эти смещенные точки и использует относительную максимальную деформацию u_z для проверки.

Деформированная пользовательская эталонная плоскость для отсчета перемещений

• Параллельная поверхность в месте минимально деформированного узла: Эту опцию рекомендуется использовать при податливом опирании поверхности. Максимальная деформация u_z относится к базовой плоскости, смещенной параллельно недеформированной системе, которую RFEM проводит через узел с наименьшим значением перемещения u_z,min.

Параллельная поверхность через минимально деформированные узлы для справки перемещений

• Недеформированная система: Локальные деформации u_z берутся непосредственно из результатов и используются для проверки.

Базовая длина и тип определения

Граничное значение прогиба зависит от базовой длины L_z. При опциях типа определения 'По максимальной граничной линии' и 'По минимальной граничной линии' (настройка по умолчанию) RFEM определяет длину самого длинного или самого короткого края из геометрии поверхности и автоматически устанавливает базовую длину. Если вы хотите определить базовую длину самостоятельно, выберите в списке тип определения 'Вручную' и введите значение.

Минимальные и максимальные граничные линии поверхности

Сжатие поперек волокон

Вкладка Настройки для 'Сжатие поперек волокон' доступна в диалоговом окне редактирования стержня или блока стержней, если для расчётной опоры задано Прямое опирание. Здесь можно описать опорную ситуацию пространственной системы для узлов стержня или блока стержней, которые в модели реализованы без узловых опор — например, стержни с (косвенным) опиранием на другой стержень.

Настройки для «Сжатие под прямым углом к волокнам»

Сжимающая сила, необходимая для проверки "Сжатие поперек волокон", определяется по внутренним силам стержней, примыкающих к узлу. В статической модели все стержни сходятся в одном узле, как показано на следующем примере.

Упрощение статической системы

Это упрощение часто не соответствует реальным условиям: Не каждый стержень передает свою нормальную или поперечную силу непосредственно на опору, а давит на другой стержень, который, в свою очередь, передает эту силу своими внутренними силами на опору. Таким образом, возникает множество опорных ситуаций.

С помощью флажков можно указать, какие стержни вызывают поперечные сжимающие силы, и таким образом четко определить опорную ситуацию.