Расчётная опора 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 в основном выполняют две функции:

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

Параметры для проверки прогиба поверхностей можно задать на вкладке Прогиб диалогового окна редактирования поверхности.

Стержни

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

Расчётная опора

Как уже упоминалось, расчётные опоры необходимы для проверки "Сжатие поперёк волокон" на опоре. Специфические параметры для этой проверки можно задать на вкладке Сжатие поперёк 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 блока стержней предварительно заданы автоматически.

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

Диалог «Новое расчетное опирание»

Диалоговое окно адаптировано к Норма. Если стержню или блоку стержней назначен материал "Дерево", тип Дерево выбран по умолчанию. В противном случае выберите эту опцию из списка.

С помощью двух опций Активна можно управлять, для каких направлений (ось z и/или ось y) существует расчётная опора. Например, если стержень повёрнут на 90°, можно деактивировать 'Опора по оси z/z' и вместо этого активировать её для оси y.

Если проверка "Сжатие поперёк волокон" не требуется, но расчётная опора должна служить для сегментации стержня или блока стержней для проверки прогиба, деактивируйте опцию Прямое опирание: В этом случае задавать геометрию и положение опоры не требуется; опора служит исключительно для сегментации для проверки деформаций. В качестве альтернативы можно выбрать тип расчётной опоры 'Общее', для которого давление на опору не проверяется.

Длина опоры всегда относится к реальной балке. На 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 на "Сжатие поперёк волокон" выполняется только в случае сжимающих усилий.

Если расчётная опора действует как промежуточная опора, установите флажок Промежуточная опора. В зависимости от расчётной нормы, этот параметр влияет на определение эффективной площади опирания.

При включении опции Уменьшение поперечной силы проверка поперечной силы на опоре выполняется по действующей поперечной силе. При этом поперечная сила учитывается в расчёте на определённом расстоянии от края опоры. Расстояние зависит от расчётной нормы. Это предполагает, что сила действует на противоположной стороне опирания, т.е., как правило, на верхней стороне балки.

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

С помощью флажка Активна для расчёта на огнестойкость можно управлять, следует ли выполнять проверку давления на опору также и для пожарной ситуации.

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

Проверка прогиба

Сегменты и опорные длины

В правой части диалогового окна вкладки Расчётная опора и Прогиб перечислены сегменты, которые получаются в результате назначения расчётных опор для соответствующих направлений проверки прогиба. Для каждой расчётной точки в сегменте отображаемая длина L_c используется в качестве опорной длины для определения граничного значения.

Если требуется изменить автоматически определённые опорные длины (например, потому что опорная длина криволинейного 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 с опиранием по двум сторонам 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 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 следует проверять. В списке доступны 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

Опции в списке 'Ориентация перемещений' позволяют влиять на проверяемые значения прогиба для расчёта:

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

Строительный подъём / Выгиб

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

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

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

Если в промежуточном узле определить расчётную опору, будут распознаны два сегмента. Опорная длина адаптируется соответствующим образом.

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 учитываются при проверке "Сжатие поперёк волокон" в качестве элементов усиления при поперечном сжатии.

Определение свойств элементов усиления

В настоящее время возможны только элементы усиления типа 'Винты'. Задайте прочности и длины винтов в соответствии со спецификациями производителя. Можно также использовать свойства элементов усиления, которые были определены как Винты для деревянных конструкций. 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 винтов и их расположение.

Винты проверяются на продавливание и потерю устойчивости. Дополнительно выполняется проверка несущей способности при поперечном сжатии в плоскости острия винта. Угол распределения нагрузки 'Распределение нагрузки' может быть учтён линейно под 45° или нелинейно, как описано в [1] (см. также графику в диалоговом окне).

Поверхности

При расчёте поверхностей по предельному состоянию несущей способности исследуются компоненты напряжений. Проверки основаны на свойствах материала и толщине поверхности. Для расчёта пригодности к эксплуатации, напротив, требуются данные, специфичные для поверхности. Их можно задать 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:

• Дважды опёртая
• Консольная

Граничные значения заданы в диалоговом окне Конфигурации пригодности к эксплуатации для различных расчётных ситуаций поверхностей с опиранием по одной или двум сторонам.

Ориентация перемещений

Ориентация перемещений определяет, какая эталонная модель используется для проверки деформаций. В списке доступны три варианта:

• 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 заданных точек, прокладывает эталонную плоскость через эти смещённые точки и использует относительную максимальную деформацию u_z для проверки.

Деформированная пользовательская эталонная плоскость для отсчета перемещений

• Параллельная плоскость в точке минимально деформированного узла: Эту опцию рекомендуется использовать при податливом опирании поверхности. Максимальная деформация u_z относится к эталонной плоскости, смещённой 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.

Опорная длина и тип определения

Граничное значение прогиба зависит от опорной длины L_z. При выборе опций 'По максимальной ограничивающей линии' и 'По минимальной ограничивающей линии' (по умолчанию) RFEM определяет длину самой длинной или самой короткой кромки из геометрии поверхности и автоматически устанавливает опорную длину. Если требуется определить опорную длину, выберите в списке тип определения 'Вручную' и введите значение.

Минимальные и максимальные граничные линии поверхности

Податливое опирание

Эталонная модель основана на предположении, что края поверхности имеют жёсткое закрепление. Если поверхность или блок поверхностей упруго опёрты на стержневой элемент, проверка деформации не может быть выполнена с помощью описанной выше возможности ориентации перемещений плоскости. В этом случае рекомендуется следующий подход:

1. Создайте линию вдоль релевантной деформации.
2. Назначьте линии стержень типа Результирующая балка.
3. В свойствах стержня задайте малую ширину интегрирования, например 1 см. Таким образом, локальные деформации поверхности u_z будут проинтегрированы как результаты для стержня.
4. Назначьте результирующей балке конфигурацию пригодности к эксплуатации для Стержни с подходящими расчётными параметрами. Деактивируйте расчёт на несущую способность, выбрав опцию -- в списке при назначении конфигурации несущей способности.

Таким образом, прогиб поверхности проверяется в виде проверки стержня.

Сжатие поперёк волокон

Вкладка Настройки для 'Сжатие поперёк волокон' доступна 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 узловых опор — например, стержни с (косвенным) опиранием на другой стержень.

Настройки для «Сжатие под прямым углом к волокнам»

Необходимое для проверки "Сжатие поперёк волокон" сжимающее усилие определяется по внутренним силам стержней, примыкающих к узлу. В статической модели все стержни сходятся в одном узле, как показано в следующем примере.

Упрощение статической системы

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

С помощью флажков можно указать, какие стержни вызывают поперечные сжимающие силы, и таким образом чётко определить ситуацию опирания. Это описано в технической статье на примере:

• Расчётные опоры для расчёта деревянных конструкций – Пригодность к эксплуатации, сжатие поперёк волокон и уменьшение поперечной силы