Узловая опора

Строительная конструкция передает свои нагрузки на фундаменты через опоры. Без опор все узлы были бы свободными и не имели бы никаких ограничений в своих перемещениях и поворотах. Чтобы узел действовал как опора, как минимум одна из степеней свободы должна быть заблокирована или ограничена пружиной. Кроме того, узел должен быть частью стержня.

Принудительные деформации узла возможны только для надлежащим образом закрепленных узлов.

Если вы хотите задать узловой опоре нелинейные свойства, вы можете определить критерии отказа для растягивающих или сжимающих сил, разрушения и течения или диаграммы работы и жесткости.

Символ имени пользовательской узловой опоры обозначает удерживаемые степени свободы. Определены следующие типы опор:

• Шарнирная
• Жесткая
• Подвижная
• Подвижная по X'
• Подвижная по Y'

Основы

Вкладка Основы управляет элементарными параметрами опор.

Система координат

Каждая узловая опора обладает локальной системой координат. По умолчанию она выровнена параллельно глобальным осям X, Y и Z. Если вы создали пользовательскую систему координат или определили ее с помощью кнопки , вы можете также использовать эту справочную систему.

Условия опоры

Условия опоры разделяются на 'трансляционные' и 'ротационные' степени свободы. Первые описывают поддержки в направлении осей опоры, вторые - фиксации вокруг этих осей.

Чтобы определить поддержку или фиксацию, отметьте контрольное поле для соответствующей оси. Галочка символизирует, что степень свободы заблокирована и перемещение или поворот узла в или вокруг соответствующего направления невозможны.

Если нет поддержки или фиксации, уберите галочку из соответствующего контрольного поля. Константа линейной или вращательной пружины будет тогда равна нулю. Вы можете в любое время скорректировать 'пружинную константу' для моделирования эластичного крепления узла. Введите жесткости пружин как проектные значения.

В столбце 'Нелинейности' вы можете целенаправленно управлять передачей внутренней силы для каждого компонента. В зависимости от степени свободы доступны соответствующие записи в списке нелинейных характеристик.

Нелинейные опоры отображаются на графике другим цветом.

Отказ, если сила/момент отрицательны или положительны

Таким образом вы можете легко управлять состоянием, могут ли опоры воспринимать только положительные или отрицательные силы или моменты: если сила или момент действуют в запрещенном направлении, то этот компонент опоры перестает действовать. Остальные фиксирования и защемления остаются эффективными.

Направления 'отрицательное' и 'положительное' относятся к силам или моментам, которые совпадают в опору относительно соответствующих осей (то есть не ответные силы со стороны опоры). Знаки определяются направлением глобальных осей: например, если глобальная ось Z направлена вниз, то случай нагрузки "собственный вес" приводит к положительной опорной силе P_Z.

Отказ всех, если сила/момент отрицательны или положительны

В отличие от вышеописанной ситуации отказа одного компонента, опора полностью выходит из строя, если компонент становится неэффективным.

Если выберете другую нелинейность, вы можете определить параметры во вкладках Частичное действие, Диаграмма или Трение.

Параметры

В этом разделе контрольных полей можно задать дополнительные свойства узловой опоры. В зависимости от выбора добавляются вкладки Специфическое направление или Жесткость с использованием фиктивной опоры.

Специфическое направление

Вкладка Специфическое направление предоставляет возможность повернуть опору. Таким образом, вам не нужно создавать пользовательскую систему координат.

Тип направления

Для выравнивания опоры доступны несколько возможностей: вы можете повернуть опору вокруг осей X', Y' и Z', выстроить по одному или двум узлам или параллельно стержню. Для этого вы можете графически выбрать объекты с помощью кнопки .

Жесткость с использованием фиктивной опоры

Вкладка Жесткость с использованием фиктивной опоры рекомендуется в особенности для точечных поддержек 2D-конструкций. Здесь вы можете определить константу пружины опоры из параметров опоры, которая не моделируется в модели. На основании граничных условий RSTAB определяет жесткости пружины опоры. Они позволяют моделировать, которая лучше отображает реальность, чем жесткое крепление в узле.

Параметры

В качестве 'Модели опоры' предполагается эластичная узловая опора. Жесткость линейных и вращательных пружин определяется из геометрических и материаловедческих данных опоры, которые вы задаете в этой вкладке.

Геометрия 'опорной головки' может быть описана прямоугольной или круглой, опционально с поворотом опоры.

Высота 'опоры' оказывает влияние на константы линейных и вращательных пружин.

Поперечное сечение и материал опоры

Для определения жесткости пружин требуются параметры поперечного сечения и материалов опоры. Если опора не 'Соответствует опорной головке' (т.е. ни прямоугольной, ни круглой), вы можете выбрать или задать новое поперечное сечение в этом списке.

Выберите 'Материал опоры' в списке. С помощью кнопок и вы можете создать новый материал.

Условия опоры

Тип крепления на опорной головке и опорном основании учитывается при определении линейных и вращательных пружин. В списке доступны следующие варианты:

• Шарнирный
• Упругий
• Жесткий

В опции 'Упругий' вы можете указать степень заделки на опорном основании в процентах.

'Сдвиговая жесткость' опоры учитывается по умолчанию при определении жесткостей.

Пружины опоры вследствие фиктивной опоры

Этот раздел перечисляет константы пружин опоры, которые выводятся из геометрических и материаловедческих характеристик опоры. Значения передаются на вкладку 'Основы'.

Частичное действие

Частичное действие компонента опоры доступно как нелинейное свойство (см. изображение выбирать нелинейность опоры).

Определите влияние опоры для 'Негативной области' и для 'Позитивной области'. Правило по знакам объяснено в разделе отказ. В списке 'Тип' доступны различные критерии для эффективности опоры.

• Полное: Компонент опоры полностью эффективен.
• Жесткость от перемещения/поворота опоры: Жесткость линейной или вращательной пружины эффективна только до определенного перемещения или поворота. При превышении фиксированная опора или защемление становится эффективным.
• Разрыв от силы/момента опоры: Опора эффективна только до определенной силы или момента. При превышении опора выходит из строя.
• Течение от силы/момента опоры: Опора эффективна только до определенной силы или момента. При превышении увеличение деформаций, но не напряжений.
• Отказ: Компонент опоры неэффективен.

Большинство типов опор можно комбинировать со 'Скользящим', что делает опору эффективной только после определенного перемещения или поворота.

Диаграмма

Диаграмма компонента опоры доступна как нелинейное свойство опоры (см. изображение выбирать нелинейность опоры).

Определите количество точек определения рабочей диаграммы с соответствующими значениями в столбце 'Сдвиг' или 'Поворот'. В столбце 'Сила' или 'Момент' вы можете затем назначить значения абсцисс сдвигов или поворотов с опорными силами или моментами.

Для 'Начало диаграммы' и 'Конец диаграммы' доступны следующие критерии выбора:

• Разрыв: Опора эффективна только до максимального значения силы или момента. При превышении опора выходит из строя.
• Течение: Опора эффективна только до максимального значения силы или момента. При превышении увеличение деформаций, но не напряжений.
• Непрерывно: За пределами диапазона определения устанавливается жесткость пружины последнего шага.
• Ограничение: Допустимая деформация ограничена максимальным значением сдвига или поворота. При превышении фиксированная опора или защемление становится эффективным.

Диаграмма жесткости

Диаграмма жесткости компонента опоры доступна как нелинейное свойство ротационной опоры.

Сначала в списке 'Жесткость в зависимости от' (внизу вкладки) определите компонент опорной силы, от которой зависит жесткость пружины. Опция |P| представляет собой результирующую опорную силу.

Затем в столбце 'Сила' определите количество точек определения рабочей диаграммы с соответствующими характеристическими значениями. В столбце 'Пружина' вы можете затем назначить соответствующие пружинные константы.

Для 'Начало диаграммы' и 'Конец диаграммы' доступны следующие критерии выбора:

• Разрыв: Опора эффективна только до максимального значения силы. При превышении опора выходит из строя.
• Течение: Опора эффективна только до максимального значения силы. При превышении увеличение деформаций, но не напряжений.
• Непрерывно: За пределами диапазона определения устанавливается жесткость пружины последнего шага.

Трение

В списке 'Нелинейность' доступны четыре варианта для определения Трения трансляционной опоры в зависимости от другого компонента опоры (см. изображение выбирать нелинейность опоры).

Передаваемые опорные силы связаны с давлением, которое действует в другом направлении. В зависимости от выбора во вкладке 'Основы' трение может зависеть от лишь одной опорной силы или от общей силы двух одновременно действующих опорных сил. Существует следующая связь между опорной силой и силой трения:

FAQ 003537 объясняет, как учесть трение в узловой опоре.

Следующая модель опоры показывает опору, в которой горизонтальные силы воспринимаются через трение. Однако, горизонтальные силы не должны превышать 10% от вертикальной силы. В загружении 1 это условие соблюдается. В загружении 2 модель становится неустойчивой, так как горизонтальная нагрузка слишком велика.

Шарнирные связи для лесов

Шарнирные связи для лесов являются нелинейным свойством опоры для ротационных степеней свободы φ_X и φ_Y. Они позволяют вам определять опоры для временных конструкций, таких как строительные леса или временные опоры.

На вкладке 'Шарнирные связи для лесов' вы можете определить M-φ диаграмму работы. Параметры описаны в характеристике продукта Опоры для лесов.