防止板结构的节点和线支撑的奇点

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板支撑的边界条件可以在FEA软件中快速输入为单一和线支撑。但是,如果在对结构进行建模时不考虑支撑的灵活性,则通常需要在设计期间使用应力或最迟确定所需的钢筋来仔细查看支撑定义。

虽然位置(除了不连续位置)的结果越来越精确,随着FE网格越来越细化并且最终几乎没有变化,节点支撑的结果值和线支撑的末端不断增加。通常,其后果是不可设计的位置或非常高的结果。因此,有必要争论这些奇点或更精确地指定边界条件。

图01 - 支持反应

图02 - 所需的加固 - 刚性

节点支持

如果板下方有一列,则在2D建模中将其定义为节点支撑。为了避免具有刚性支撑的FE节点中的单一支撑,您可以手动输入弹簧常数或使用“Z in Column”选项自动确定基础系数。

通过设置一些参数可以自动考虑弹性支撑。

图03 - Z中的列

在这种情况下,有三种选择:

  1. 弹性表面基础:在程序中,弹性表面基础与柱尺寸一起考虑。然而,该选择不可避免地导致柱头部分被垂直力对(例如x和y方向上的支撑弹簧)部分地约束。
  2. 弹性节点支撑:对于通过柱增加的刚度,应用双板厚度的表面进行计算,并用确定的弹簧常数单独支撑。
  3. 采用自适应FE网格的节点支撑:同样在此内部应用双倍厚度。但是,支撑在Z中作为刚性支撑进行。

最后两个选项允许您在柱头处使用铰接或半刚性支撑,所有这三个选项允许您在柱底使用铰接,半刚性或刚性支撑。

确定的弹簧常数直接显示在图形下方的右侧,反映所有更改。此外,可以选择考虑不同的柱头横截面以及柱的剪切刚度。剪切刚度默认激活,减少了水平支撑弹簧以及支撑的旋转弹簧。

对于所有三个选项,列横截面取自附加模块中执行的曲面设计,例如RF-STEEL曲面,RF-CONCRETE曲面或RF-LAMINATE。因此,设计总是应用连接内力,这导致更经济的结果。

图04 - 所需的加固 - 弹簧

同样在RFEM中,不显示列区域内的结果。但是,如果需要这些,则可以激活“结果”导航器中的相应复选框。

图05 - 列内结果

如果在节点支撑上有两个板(通过线路释放)的铰接连接,应该注意的是,由于内部考虑了额外的表面,线路释放被暂停,因此板边缘不会产生约束力矩。

图06 - 支持的约束

这只能通过悬挂“柱”前面的一个表面或选择“正常”弹性铰接节点支撑来避免。如果选择弹性节点支撑并在定义列时指定参数,则只需打开“编辑节点支持”对话框并禁用“Z中的列”选项。因此,先前确定的弹簧常数是自动获得的。

图07 - 线路释放解决方案

线路支持

如果板支撑在墙壁上,则在2D建模中将其定义为线支撑。在有限元分析中,线支撑在内部被分成每个FE网格点的节点支撑。然后程序确定每个节点支撑的支撑力。通过使用允许考虑相邻节点支撑的影响的平滑选项,创建各个支撑点之间的线性分布。要在线支持的情况下避免过高的峰值,可以选择“Wall in Z”选项。

图08 - Z中的墙

图09 - 弹性支持反应

特别是在壁柱的情况下,考虑到弹性,支撑反应的定性分布可能是完全不同的。

图10 - 墙柱

与作为列的节点支撑相反,列区域内的结果不会隐藏在墙的线支撑中。

参考

[1] Barth,C。和Rustler,W。(2013)。 Baustatik-Praxis的有限元 (第2版)。柏林:Beuth。
[2] 手动RFEM 5 。 (2013年)。 Tiefenbach:Dlubal Software。 下载

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