Расчётная опора и прогиб

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

1. Определение граничных условий для проверки "Давление перпендикулярно волокнам"
2. Сегментирование стержня или блока стержней для проверки прогиба при расчёте деревянных конструкций

Настройки для проверки прогиба поверхностей можно задать на вкладке Прогиб диалога редактирования поверхности.

Стержни

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

Расчётная опора

Как уже упоминалось, расчётные опоры необходимы для проверки "Давление перпендикулярно волокнам" на опоре. Специфические параметры для этой проверки можно задать на вкладке Давление перпендикулярно волокнам. Расчётные опоры также позволяют 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 автоматически предварительно заданы узлы типа 'Узел на линии/стержне', а также стандартные узлы между стержнями блока стержней.

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

Диалог «Новое расчетное опирание»

Диалог соответствует норме проектирования. Если стержню или блоку стержней назначен деревянный материал, предварительно задаётся тип Дерево. В противном случае выберите эту опцию из списка.

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

Если проверка "Давление перпендикулярно волокнам" не требуется, но расчётная опора должна использоваться для сегментирования стержня или блока стержней для проверки прогиба, деактивируйте опцию Прямое опирание: в этом случае ввод геометрии опоры и положения не требуется; опора служит исключительно для сегментирования при проверке деформаций. В качестве альтернативы можно также выбрать тип расчётной опоры 'Общая', для которой напряжение на опоре не проверяется.

Длина опоры всегда относится к реальной балке. В диалоговой графике она отображается – исходя из 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»

Благодаря опции Опора от края программа автоматически определяет, воспринимает ли расчётная опора сжимающие или растягивающие усилия. Соответственно, проверка "Давление перпендикулярно волокнам" выполняется только в случае сжимающих усилий.

Если расчётная опора действует на промежуточной опоре, установите флажок Внутренняя опора. В зависимости от нормы проектирования эта настройка учитывается при определении эффективной площади опирания.

С помощью опции Снижение поперечной силы проверка поперечной силы на опоре выполняется с определяющей поперечной силой. При этом поперечная сила учитывается в расчёте на определённом 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 поперечного сжатия слишком велики, их можно воспринять с помощью усиливающих болтов (только для EN 1995-1-1 и прямого опирания). Для этого установите флажок Усиливающие элементы. Затем на вкладке Усиливающие элементы можно определить свойства болтов с полной резьбой.

С помощью флажка Активно для расчёта на огнестойкость можно управлять тем, следует ли также выполнять проверку напряжения на опоре для случая пожара.

Если расчётная опора не должна учитываться при сегментировании, деактивируйте опцию Активно для расчёта прогиба.

Проверка прогиба

Сегменты и базовые длины

В правой части диалога вкладки Расчётная опора и прогиб перечислены сегменты, образующиеся в результате назначения расчётных опор для соответствующих направлений проверки прогиба. Для каждого места проверки в сегменте отображаемая длина L_c используется в качестве базовой длины для определения граничного значения.

Если необходимо изменить автоматически определённые базовые длины (например, потому что эталонная длина изогнутого стержня отличается от длины сегмента), установите флажок 'Пользовательские длины'. После этого значения можно редактировать. Однако эти пользовательские длины не корректируются автоматически, если впоследствии изменить длину стержня в модели.

Граничные значения для балок и консольных балок

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

Направление проверки

С помощью 'Направления проверки' определите, какие результирующие значения прогиба следует проверять. В списке доступны для выбора локальные оси y и z, результирующий прогиб, а также локальные вспомогательные оси y' и z'. Сегменты ниже адаптируются соответствующим образом.

Установить направление расчёта

Ориентация перемещений

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

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

Строительный подъём

При проверке можно учесть строительный подъём для каждого сегмента и тем самым уменьшить значение прогиба. Строительный подъём применяется в сегментах балки в виде одноволновой формы, в сегментах консольной балки – в виде линейного изменения. Введите строительный подъём w_c,z или w_c,y как положительное значение, если он направлен против локальной оси стержня z или y соответственно. Для проверки результирующего направления выполняется пересчёт компонентов строительного подъёма в результирующее направление.

Пример: На следующем рисунке во внутреннем узле № 50 не была определена расчётная опора. Следовательно, программа распознаёт только один сегмент, и эталонная длина соответствует длине стержня.

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

Если во внутреннем узле определить расчётную опору, распознаются два сегмента. Эталонная длина соответственно корректируется.

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

Усиливающие элементы

Эта вкладка доступна при расчёте по EN 1995-1-1, если на вкладке 'База' была активирована опция Усиливающие элементы. Здесь можно определить болты с полной резьбой, которые учитываются в качестве усиливающих элементов при поперечном сжатии при проверке "Давление перпендикулярно волокнам".

Определение свойств элементов усиления

В настоящее время возможны только усиливающие элементы типа 'Болты'. Задайте прочностные характеристики и длину болтов в соответствии со спецификацией производителя. Также можно использовать свойства усиливающих элементов, определённых как Винты для дерева. Для этого используйте соответствующую опцию в списке.

Выбрать элемент усиления

Выберите уже определённый винт для дерева или создайте новый тип с помощью кнопки .

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

Болты проверяются на продавливание и продольный изгиб. Дополнительно выполняется проверка несущей способности при поперечном сжатии в плоскости кончика болта. Угол распределения нагрузки 'Распределение нагрузки' может учитываться линейно под 45° или нелинейно, как описано в [1] (см. также графику в диалоге).

Поверхности

При расчёте поверхностей в предельном состоянии по несущей способности проверяются компоненты напряжений. Проверки основаны на свойствах материала и толщине поверхностей. Для проверки пригодности к эксплуатации, напротив, требуются специфические для поверхности данные. Их можно задать на вкладке Прогиб диалога 'Редактировать поверхность'.

Диалог «Редактировать поверхность», вкладка «Прогиб»

Тип поверхности

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

• Опертая с двух сторон
• Консольная балка

Граничные значения заданы в диалоге Конфигурации пригодности к эксплуатации для различных расчётных ситуаций поверхностей с односторонним или двусторонним опиранием.

Ориентация перемещений

Ориентация перемещений определяет, какая эталонная модель используется для проверки деформаций. Список содержит три варианта выбора:

• Деформированная пользовательская эталонная плоскость: Если опоры имеют сильно различающиеся перемещения, следует задать наклонную эталонную плоскость для проверяемого перемещения u_z. Определите плоскость в разделе 'Пользовательская эталонная плоскость' с помощью трёх точек недеформированной системы. RFEM определяет деформацию трёх опорных точек, прокладывает эталонную плоскость через эти смещённые точки и использует отнесённую максимальную деформацию u_z для проверки.

Деформированная пользовательская эталонная плоскость для отсчета перемещений

• Параллельная поверхность в месте минимально деформированного узла: Эта опция рекомендуется при податливом опирании поверхности. Максимальная деформация u_z относится к эталонной плоскости, смещённой параллельно недеформированной системе, которую RFEM прокладывает 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 ограничивающей линии' и 'По минимальной ограничивающей линии' (предварительная настройка) RFEM определяет длину самого длинного или самого короткого края из геометрии поверхности и автоматически устанавливает базовую длину. Если необходимо задать базовую длину, выберите в списке тип определения 'Вручную' и затем введите значение.

Минимальные и максимальные граничные линии поверхности

Давление перпендикулярно волокнам

Вкладка Настройки для 'Давление перпендикулярно волокнам' доступна в диалоге редактирования стержня или блока стержней, если для расчётной опоры задано Прямое опирание. Здесь можно описать ситуацию опирания пространственной системы для узлов стержня или блока стержней, которые в модели выполнены без узловых опор – например, стержни с (косвенным) опиранием на другой стержень.

Настройки для «Сжатие под прямым углом к волокнам»

Необходимая для проверки "Давление перпендикулярно волокнам" сжимающая сила определяется из внутренних сил стержней, подключённых к узлу. В статической модели все стержни встречаются в узле, как показано на следующем примере.

Упрощение статической системы

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

С помощью флажков можно управлять тем, какие стержни вызывают силы поперечного сжатия, и таким образом чётко определить ситуацию опирания. Это описано на примере в технической статье:

• Расчётные опоры для расчёта деревянных конструкций – Пригодность к эксплуатации, давление перпендикулярно волокнам и снижение поперечной силы