Sztywność początkowa stanowi nachylenie krzywej obciążenie-przemieszczenie dla połączenia, wskazujące na odporność połączenia na odkształcenia pod wpływem niewielkich obciążeń. Parametr ten jest niezbędny do zrozumienia rozkładu sił w konstrukcji, jej zachowania pod obciążeniami użytkowymi oraz stateczności całego układu. Dlatego wstępna analiza sztywności w połączeniach stalowych jest jednym z kluczowych tematów w inżynierii konstrukcyjnej, przede wszystkim dla zrozumienia zachowania połączeń pod obciążeniem.
Wiele norm, w tym Eurokod 3 (EN 1993-1-8) i AISC, zawiera wytyczne dotyczące analizy sztywności początkowej połączeń stalowych. Narzędzia do analizy statyczno-wytrzymałościowej często zawierają również opcje modelowania sztywności połączeń. Programy RFEM i RSTAB firmy Dlubal należą do wiodących rozwiązań oferujących wszechstronną analizę sztywności połączeń, umożliwiając użytkownikom modelowanie połączeń i określanie właściwości połączeń, które są bezproblemowo zintegrowane z MES. Możliwość ta pomaga w dokładnym oszacowaniu sztywności i zwiększa realizm modeli konstrukcyjnych.
W tym kontekście, poniższy artykuł wyjaśnia, w jaki sposób można przeprowadzić początkową analizę sztywności w rozszerzeniu Połączenia stalowe na przykładzie połączenia słupa i belki na blachę czołową (jak pokazano na rysunku 1). Nacisk położono na obliczenie sztywności obrotowej dla momentów względem osi y. Artykuł pokazuje, jak rozpocząć i przeprowadzić analizę w programie, a następnie omówiono podstawowe pojęcie.
Analiza sztywności początkowej w rozszerzeniu Połączenia stalowe
Analiza sztywności jest dostępna jako dodatkowa funkcja w rozszerzeniu Połączenia stalowe. Można ustawić konfigurację analizy tutaj lub, jeśli konfiguracja została wcześniej utworzona, można ją wybrać z menu rozwijanego (Rysunek 2). Należy pamiętać, że na tym etapie można również modyfikować istniejące konfiguracje. Parametry obliczeniowe dostępne do konfiguracji pokazano na rysunku 3.
Wstępną analizę sztywności można przeprowadzić dla wybranych prętów w odniesieniu do sił wewnętrznych N, My i Mz. W zakładce Pręty w oknie dialogowym wprowadzania danych rozszerzenia można wybrać żądane siły wewnętrzne za pomocą pól wyboru, z możliwością wybrania wielu sił jednocześnie (rysunek 4). Analiza sztywności może być przeprowadzona dla tych sił wewnętrznych z wartościami dodatnimi i ujemnymi.
Koncepcja za
Rozszerzenie Połączenia stalowe, jak wspomniano powyżej, umożliwia wstępną analizę sztywności w kilku prostych krokach, zapewniając wyniki szybko i efektywnie. Dla zainteresowanych metodologią, podejście koncentruje się na analizie odkształcenia wybranej belki w połączeniu, przy jednoczesnym podparciu sztywno pozostałych belek. Warto zauważyć, że oprócz modelu powierzchniowego stosowany jest również odpowiedni model prętowy (rysunek 5). W obu modelach końce prętów są w pełni podparte; jednak w modelu prętowym zastosowano analogiczne pręty jak w podmodelu powierzchni i zastosowano sztywne połączenia między nimi. Układ ten kompensuje efekty odkształcenia, uwzględniając jednocześnie ugięcie belki w obrębie połączenia.
