Регистр Расчётная опора и прогиб доступен 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:
- Определение граничных условий для проверки "Сжатие поперёк волокон"
- Сегментирование стержня или блока стержней для анализа прогиба в расчёте деревянных конструкций
Параметры для анализа прогиба поверхностей можно задать в регистре Прогиб диалогового окна редактирования поверхности.
Стержни
Расчётная опора
Как упоминалось, расчётные опоры необходимы для проверки "Сжатие поперёк волокон" на опоре. Специфические параметры для этой проверки можно задать в регистре Сжатие поперёк волокон. Кроме того, расчётные опоры позволяют сегментировать стержни и блоки стержней для анализа 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 в списке расчётную опору или создайте новый тип с помощью кнопки
(см. рисунок Новая расчётная опора). С помощью кнопки
можно изменить выбранный тип, с помощью кнопки
— выбрать уже назначенную расчётную опору в модели.
Диалог согласован с Нормой. Если стержню или блоку стержней назначен деревянный материал, по умолчанию задан тип Дерево. В противном случае выберите эту опцию из списка.
С помощью двух опций Активно можно управлять направлениями (ось z и/или ось y), в которых имеется расчётная опора. Если, например, стержень повёрнут на 90°, можно деактивировать 'Опора по оси z/z' и вместо этого активировать для оси y.
Если проверка "Сжатие поперёк волокон" не требуется, но расчётная опора должна служить для сегментирования стержня или блока стержней для анализа прогиба, деактивируйте опцию Прямое опирание: В этом случае никакие данные по геометрии и расположению опоры не нужны; опора служит исключительно для сегментирования при анализе деформации. В качестве альтернативы можно выбрать тип расчётной опоры 'Общий', для которого давление на опору не проверяется.
Длина опоры 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.
Благодаря опции Опора от края программа автоматически определяет, воспринимает ли расчётная опора сжимающие или растягивающие силы. Соответственно, проверка "Сжатие поперёк волокон" выполняется только в случае сжимающих сил.
Если расчётная опора действует на промежуточной опоре, установите флажок Внутренняя опора. В зависимости от расчётной нормы, это влияет на определение эффективной площади опирания.
С помощью опции Снижение поперечной силы проверка поперечной силы на опоре выполняется с определяющей поперечной силой. При этом в расчёте учитывается поперечная сила на определённом расстоянии от края опоры. Расстояние зависит от расчётной нормы. Это предполагает, что сила действует на противоположной стороне опоры, то есть, как правило, на верхней стороне балки.
Если поперечные сжимающие напряжения слишком велики, их можно воспринять усиливающими элементами с помощью винтов (только для EN 1995-1-1 и прямого опирания). Для этого установите флажок Усиливающие элементы. В регистре Усиливающие элементы затем можно будет определить свойства винтов с полной резьбой.
С помощью флажка Активно для расчёта на огнестойкость можно управлять, должна ли также выполняться проверка давления на опору для случая пожара.
Если расчётная опора не должна учитываться для сегментирования, деактивируйте опцию Активно для расчёта прогиба.
Анализ прогиба
Сегменты и базовые длины
В правой части регистра Расчётная опора и прогиб перечислены сегменты, которые получаются в результате назначения расчётных опор для соответствующих направлений анализа прогиба. Для каждого расчётного сечения в сегменте отображаемая длина Lc используется в качестве базовой длины для определения граничного значения.
Если требуется изменить автоматически определённые базовые длины (например, потому что эталонная длина изогнутого стержня отличается от длины сегмента), установите флажок 'Пользовательские длины'. В этом случае значения можно редактировать. Однако эти пользовательские длины не будут автоматически скорректированы при последующем изменении длины стержня в модели.
Граничные значения для балок и консольных балок
Граничные значения прогиба для балок с опорами с обеих сторон и консольных балок задаются в Конфигурации 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 расчётной опоры считается типом сегмента Балка, сегмент с расчётной опорой с одной стороны - Консольная балка.
Направление проверки
С помощью 'Направления проверки' определите, какие результирующие значения прогиба должны проверяться. В списке доступны местные оси y и z, результирующий прогиб, а также местные вспомогательные оси y' и z'. Сегменты под ними адаптируются соответствующим образом.
База сравнения перемещений
С помощью опций списка 'База сравнения перемещений' можно влиять на значения прогиба, подлежащие проверке:
- Недеформированная система: Местные значения деформации uy и uz берутся непосредственно из результатов.
- Деформированные концы сегментов: Значения прогиба для проверки уменьшаются на значения деформации начального или конечного узлов, так что проверяются только местные прогибы.
Строительный подъём
При проверке можно учитывать строительный подъём для каждого сегмента и таким образом уменьшать значение прогиба. Для сегментов балки строительный подъём принимается в виде одноволновой формы, для сегментов консольной балки — в виде линейного распределения. Введите строительный подъём wc,z или wc,y как положительное значение, если он направлен против местной оси стержня z или y. Для проверки результирующего направления доли строительного подъёма пересчитываются на результирующее направление.
Пример: На следующем рисунке во внутреннем узле № 50 расчётная опора не была определена. Следовательно, программа распознаёт только один сегмент, и эталонная длина соответствует длине стержня.
Если во внутреннем узле определена расчётная опора, распознаются два сегмента. Эталонная длина корректируется соответствующим образом.
Если сегмент не должен проверяться на деформацию, его можно деактивировать с помощью флажка:
Усиливающие элементы
Этот регистр доступен при расчёте по EN 1995-1-1, если в регистре 'Базовый' установлен флажок Усиливающие элементы. Здесь можно определить винты с полной резьбой, которые учитываются при проверке "Сжатие поперёк волокон" как элементы усиления при поперечном сжатии.
В настоящее время возможны только усиливающие элементы типа 'Винты'. Задайте прочностные характеристики и длины винтов в соответствии со спецификациями производителя. Также можно использовать свойства усиливающих элементов, которые были определены как Винты для дерева. Для этого используйте соответствующую опцию в списке.
Выберите уже существующий винт для дерева 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 продольный изгиб. Дополнительно выполняется проверка несущей способности при поперечном сжатии в плоскости острия винта. Угол распределения нагрузки при 'Распределении нагрузки' может учитываться линейно под 45° или — как описано в [1] — нелинейно (см. также диалоговую графику).
Поверхности
При расчёте поверхностей в предельном состоянии по несущей способности исследуются компоненты напряжений. Проверки основаны на свойствах материала и толщинах поверхности. С другой стороны, для проверки пригодности к эксплуатации требуются данные, относящиеся к поверхности. Их можно задать в регистре Прогиб диалогового окна 'Редактировать поверхность'.
Тип поверхности
С помощью типа поверхности определите, какие граничные значения прогиба будут применяться при проверке. В списке доступны два варианта:
- Двустороннее опирание
- Консольная балка
Граничные значения заданы в диалоговом окне Конфигурации пригодности к эксплуатации для различных расчётных ситуаций поверхностей с односторонним или двусторонним опиранием.
База сравнения перемещений
База сравнения перемещений определяет, какая базовая модель используется для анализа деформаций. В списке доступны три варианта:
- Деформированная пользовательская базовая плоскость: Если опоры имеют сильно различающиеся перемещения, следует задать наклонную базовую плоскость для проверяемого перемещения uz. Определите плоскость в разделе 'Пользовательская базовая плоскость' по трём точкам недеформированной системы. RFEM определяет деформацию трёх определяющих точек, проводит базовую плоскость через эти смещённые точки и использует относительную максимальную деформацию uz для проверки.
- Параллельная поверхность в месте минимально деформированного узла: Эту опцию рекомендуется использовать при упругом опирании поверхности. Максимальная деформация uz относится к базовой плоскости, смещённой параллельно недеформированной системе, которую RFEM проводит через узел с наименьшим значением перемещения uz,min.
- Недеформированная система: Местные деформации uz берутся непосредственно из результатов и используются для проверки.
Базовая длина и тип определения
Граничное значение прогиба зависит от базовой длины Lz. При опциях типа определения 'По максимальной ограничивающей линии' и 'По минимальной ограничивающей линии' (по умолчанию) RFEM определяет длину самого длинного или самого короткого края из геометрии поверхности и устанавливает базовую длину автоматически. Если требуется определить базовую длину, выберите в списке тип определения 'Вручную' и введите значение.
Упругое опирание
Базовая модель основана на предположении, что края поверхности имеют жёсткое опирание. Если поверхность или блок поверхностей упруго опёрты стержневым элементом, проверка деформации не может быть выполнена с помощью описанной выше базы сравнения перемещений плоскости. В этом случае рекомендуется следующий подход:
- Создайте линию вдоль соответствующей деформации.
- Назначьте линии стержень типа Результирующая балка.
- В свойствах стержня задайте небольшую ширину интегрирования, например, 1 см. Таким образом, местные деформации поверхности uz будут интегрированы как результаты для стержня.
- Назначьте результирующей балке конфигурацию пригодности к эксплуатации для Стержни с подходящими расчётными параметрами. Деактивируйте расчёт по несущей способности, выбрав при назначении конфигурации несущей способности в списке опцию --.
Таким образом, прогиб поверхности проверяется в виде расчёта стержня.
Сжатие поперёк волокон
Регистр Настройки для 'Сжатия поперёк волокон' доступен в диалоговом окне 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 реализованы в модели без узловой опоры — например, стержни с (непрямым) опиранием на другой стержень.
Сжимающая сила, необходимая для проверки "Сжатие поперёк волокон", определяется по внутренним силам стержней, примыкающих к узлу. В статической модели все стержни встречаются в одном узле, как показано в следующем примере.
Это упрощение часто не соответствует реальным условиям: не каждый стержень передаёт свою продольную или поперечную силу непосредственно на опору, а давит на другой стержень, который затем, в свою очередь, передаёт эту силу своими внутренними силами на опору. Таким образом, возникает множество ситуаций опирания.
С помощью флажков можно управлять тем, какие стержни вызывают поперечные сжимающие силы, и таким образом чётко определить ситуацию опирания. Это описано на примере в технической статье:
