Vincoli esterni dei nodi

I vincoli esterni vengono utilizzati per trasferire i carichi applicati ad un sistema strutturale nelle fondamenta. Senza vincoli esterni, tutti i nodi sarebbero liberi e potrebbero essere spostati o ruotati liberamente. Se si desidera che un nodo abbia la funzione di un vincolo esterno, si dovrà diminuire almeno uno dei suoi gradi di libertà, per esempio con una molla o caricato con un cedimento vincolare anelastico. Inoltre, il nodo deve essere parte di una superficie o di un'asta.

Gli spostamenti generalizzati imposti di un nodo sono possibili solo per i nodi opportunamente supportati.

Se si desidera assegnare proprietà non lineari a un vincolo esterno del nodo, è possibile definire i criteri di rottura per le forze di trazione o di compressione, di lacerazione e di snervamento, o per i diagrammi di tensione-deformazione e di rigidezza.

Il simbolo della casella di controllo di un vincolo esterno del nodo definito dall'utente indica i gradi di libertà vincolati. I seguenti tipi di vincolo sono predefiniti:

• Incernierato
• Incastrato
• Carrello
• Carrello in X'
• Carrello in Y'

Principale

La scheda Principale gestisce i parametri di base del vincolo esterno.

Sistema di coordinate

Ogni vincolo esterno del nodo ha un sistema di coordinate locale. Per impostazione predefinita, è orientato parallelamente agli assi globali X, Y e Z. Se è stato creato un sistema di coordinate definito dall'utente o definito utilizzando il file , è possibile utilizzare anche questo sistema di riferimento.

condizioni vincolari

Le condizioni del vincolo esterno sono divise in gradi di libertà 'Traslazionale' e 'Rotazionale'. I gradi traslazionali descrivono i vincoli esterni nella direzione degli assi dei vincoli esterni; i gradi rotazionali descrivono vincoli intorno a questi assi.

Per definire un vincolo o un vincolo, selezionare la casella di controllo per il rispettivo asse. Il segno di spunta indica che il grado di libertà è bloccato e lo spostamento o la rotazione del nodo nella o intorno alla direzione corrispondente è impossibile.

Se nessun vincolo o vincolo è disponibile, deselezionare la rispettiva casella di controllo. La costante della molla traslazionale o rotazionale viene quindi impostata su zero. È possibile regolare la "Costante della molla" in qualsiasi momento per modellare un vincolo esterno elastico del nodo. Inserire le rigidezze della molla come valori di progetto.

Nella colonna "Non linearità", è possibile controllare in modo specifico il trasferimento delle forze interne e dei momenti per ciascun componente. A seconda del grado di libertà, sono disponibili voci adatte per la selezione nell'elenco delle non linearità.

I vincoli esterni efficaci non lineari si visualizzeranno con un colore diverso nella finestra di lavoro.

Rottura se la forza/momento del vincolo esterno è negativa o positiva

Ciò consente di controllare facilmente se il vincolo esterno può assorbire solo forze o momenti positivi o negativi: Se una forza o un momento agisce nella direzione vietata, quel particolare componente del vincolo si rompe. I vincoli rimanenti rimangono efficaci.

Le direzioni "negativa" o "positiva" si riferiscono alle forze o ai momenti che sono applicati al vincolo esterno del nodo rispetto ai rispettivi assi (non si riferiscono alle forze di reazione da parte del vincolo esterno). I segni risultano dalla direzione degli assi globali: Ad esempio, se l'asse Z globale è orientato verso il basso, il caso di carico "Peso proprio" risulta in una forza vincolare positiva P_Z.

Rottura totale se la forza/momento del vincolo esterno è negativa o positiva

In contrasto con la suddetta rottura di un singolo componente, il vincolo si rompe completamente una volta che il componente è inefficace.

Quando si seleziona una non linearità diversa, è possibile definire i parametri in parziale-attività parziale, diagramma o di attrito schede.

Opzioni

Utilizzare le caselle di controllo in questa sezione di dialogo per definire ulteriori proprietà del vincolo esterno del nodo. A seconda della selezione, vengono aggiunte le schede Direzione specifica o Rigidezza tramite colonna fittizia. Se l'add-on "Verifica calcestruzzo" è attivato, è disponibile una casella di controllo aggiuntiva per definire le dimensioni del vincolo esterno.

Direzione specifica

La scheda Direzione specifica consente di ruotare il vincolo esterno. Pertanto, non è necessario creare un sistema di coordinate definito dall'utente.

Tipo di direzione

Ci sono diverse opzioni per allineare il vincolo esterno: È possibile ruotare il vincolo esterno intorno agli assi del vincolo esterno X', Y' e Z', indirizzarlo verso uno o due nodi o posizionarlo parallelamente ad un'asta o ad una linea. È possibile selezionare gli oggetti graficamente utilizzando per modificare.

Rigidezza tramite colonna fittizia

La scheda Rigidezza tramite pilastro fittizio è particolarmente consigliata per i vincoli esterni puntuali di strutture 2D. Qui, è possibile determinare le costanti della molla del vincolo esterno dai parametri di una colonna che non è rappresentata nel modello. Inoltre, poiché un vincolo esterno puntuale descrive le condizioni nell'area della testa della colonna solo in modo rudimentale, sono disponibili elementi macro della colonna speciali. RFEM determina le costanti della molla del vincolo esterno dalle condizioni al contorno. Ciò consente una modellazione realistica senza effetti di singolarità che risulterebbe per un vincolo fisso in un singolo nodo EF.

Parametro

Come "Modello di vincolo", sono disponibili tre approcci per la selezione. Sono simbolizzati nel grafico di dialogo.

• Con il modello "Fondamenti di superfici elastiche", una superficie che è supportata elasticamente viene staccata all'interno delle dimensioni della colonna. I coefficienti di fondazione sono calcolati dalla geometria della colonna' e dai dati del materiale.
• Con il modello "Vincolo esterno elastico del nodo", una superficie viene staccata e vincolata in modo puntuale. Il vincolo esterno è dotato di molle traslazionali e rotazionali, che risultano dalla geometria e dai dati del materiale della colonna. Per tenere conto della maggiore rigidezza flessionale nell'area della colonna, la superficie è raddoppiata internamente.
• Il modello "Vincolo esterno del nodo con mesh EF adattata" corrisponde al vincolo esterno del nodo elastico, ma non vengono applicate molle ai vincoli puntiformi.

Inserire i dati per la colonna necessari per determinare le rigidezze della molla. La geometria della "testa della colonna" può essere descritta come rettangolare o circolare, opzionalmente tramite una rotazione della colonna.

L'"altezza della colonna" influenza le costanti delle molle traslazionali e rotazionali.

Sezione pilastro e materiale

La sezione trasversale e le proprietà del materiale della colonna sono necessarie per determinare le rigidezze della molla. Se la colonna non è "Come la testa della colonna" (né rettangolare né circolare), è possibile selezionare la sezione trasversale della colonna appropriata nell'elenco o definirne una nuova.

Seleziona il "Materiale della colonna" dall'elenco. I pulsanti o pulsanti.

Condizioni per il pilastro

Il tipo di vincolo alla testa della colonna e alla base della colonna è incluso nella determinazione delle molle traslazionali e rotazionali. Le seguenti opzioni sono disponibili per la selezione nell'elenco:

• Incernierato
• Semi-rigido
• Incastrato

Se è selezionata l'opzione "Semirigida", è possibile specificare il grado di vincolo alla base della colonna come percentuale.

La "rigidità a taglio" della colonna è presa in considerazione per impostazione predefinita quando si determinano le rigidezze.

Molle del vincolo esterno dovute a pilastro fittizio

Questa sezione elenca le costanti delle molle vincolari che risultano dalla geometria e dalle proprietà del materiale della colonna. I valori vengono trasferiti nella scheda "Principale".

Dimensioni del vincolo esterno

Le dimensioni del vincolo esterno sono necessarie per determinare l'area caricata per la verifica a taglio-punzonamento. Questa scheda è, quindi, accessibile solo se l'add-on Verifica calcestruzzo è attivato.

Definire il "Tipo" per ogni componente del vincolo traslazionale, descrivendo la forma della superficie di appoggio, che è rettangolare o circolare. Quindi, è possibile definire la geometria del vincolo esterno utilizzando le lunghezze o il diametro nelle colonne rimanenti.

Attività parziale

L' attività parziale di un componente del vincolo esterno è disponibile come proprietà non lineare del vincolo esterno (vedere l'immagine Selezione della non linearità del vincolo esterno).

Definire l'effetto del vincolo esterno per la "Zona negativa" e per la "Zona positiva". Le regole dei segni sono spiegate nel paragrafo Failure. L'elenco "Tipo" offre vari criteri per l'efficacia del vincolo esterno.

• Completa: La componente del vincolo esterno è completamente efficace.
• Fisso dallo spostamento del vincolo esterno/rotazione del vincolo esterno: La rigidezza della molla traslazionale o rotazionale è efficace solo fino a un certo spostamento o rotazione. Se il limite viene superato, diventa efficace un vincolo o un vincolo fisso.
• Strappo dalla forza del vincolo esterno/momento del vincolo esterno: Il vincolo è efficace solo fino a una certa forza o momento. Se il limite viene superato, il vincolo esterno si rompe.
• Snervamento dalla forza del vincolo esterno/momento del vincolo esterno: Il vincolo è efficace solo fino a una certa forza o momento. Se viene superato, le deformazioni continuano ad aumentare, ma non le tensioni.
• Rottura: La componente del vincolo esterno non è efficace.

La maggior parte dei tipi di vincolo esterno può essere combinata con uno "Spostamento", il che significa che il vincolo esterno diventa efficace solo dopo un certo spostamento o rotazione.

Grafico

Il diagramma di un componente del vincolo esterno è disponibile come proprietà non lineare del vincolo esterno (vedere l'immagine Selezione della non linearità del vincolo esterno).

Definire il numero di punti di definizione per il diagramma di lavoro inserendo i valori corrispondenti nella colonna "Spostamento" o "Rotazione". Quindi, nella colonna "Forza" o "Momento", è possibile assegnare le coordinate x degli spostamenti o delle rotazioni con le forze vincolari o i momenti.

I seguenti criteri sono disponibili per la selezione per "Diagramma inizio" e "Fine diagramma":

• Strappo: Il vincolo è efficace solo fino al valore massimo della forza o del momento. Se il limite viene superato, il vincolo esterno si rompe.
• Snervamento: Il vincolo è efficace solo fino al valore massimo della forza o del momento. Se viene superato, le deformazioni continuano ad aumentare, ma non le tensioni.
• Continuo: Oltre l'intervallo di definizione, viene applicata la costante elastica dell'ultimo passaggio.
• Fermata: La deformazione ammissibile è limitata al valore massimo dello spostamento o della rotazione. Se il limite viene superato, diventa efficace un vincolo o un vincolo fisso.

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