Система
Вся конструкция представляет собой просто опертую полураму, состоящую из балки IPE-160 длиной 6 метров и колонны IPE-200 длиной 4 метра. Балка соединена со стенкой колонны с помощью сварной торцевой пластины толщиной 5 мм и 4 болтов M12.
Нагрузка на конструкцию представляет собой собственный вес, а также распределенную нагрузку 8 кН/м, ориентированную в положительном направлении Z (Рисунок 01).
Размеры торцевой пластины составляют w/h = 82/160 мм. Расстояние от края до болтов составляет e1/e2 = 44/20,5 мм (Рисунок 02).
Вариант 1: Расчет соединения в дополнительном модуле JOINTS Steel - Pinned
После смоделирования конструкции в программе RFEM, включая загружения и нагрузки, можно открыть дополнительный модуль RF-JOINTS Steel - Pinned. Все соответствующие входные данные затем можно задать прямо в нем, так что расчет соединения можно выполнить в течение довольно короткого времени.
В нашем примере является определяющим компонентом расчета несущая способность болтов на сдвиг (отношение 47%, Рисунок 03). Максимальное действующая поперечная сила Fn,Ed одного болта так равна 6,12 кН.
Вариант 2: Моделирование соединения в программе RFEM
Альтернативное моделирование соединения в программе RFEM выполняется следующим образом:
- Сначала скопируем модель, для надёжности.
- Задание эксцентриситета стержня на балке (половина высоты балки в направлении Z, толщина торцевой пластины + половина толщины стенки колонны в направлении Y, только в конце соединения, смотри Рисунок 04).
- Ныне щелкнем правой кнопкой мыши по стержню и выберем возможность «Создать поверхности из стержня».
- После того удалим узловые опоры и определим на нижнем краю полки ригеля и в конце стенки колонны шарнирные опоры линий (см. Рисунок 05).
- Наконец удалим нагрузку на стержень (8 кН/м) и преобразуем его в нагрузку на поверхность (97,6 kN/m2 на полку ригеля).
Соединение:
- Моделирование торцевой пластины в виде твердотельного элемента (кубоид, смотри Рисунок 06).
- Вставка отверстий под болты через отверстия. В этой статье: КБ | Вставка отверстий, отверстий и просверленных отверстий в телах
- И наконец скопируем тело торцевой пластины в конец ригеля. Внимание! Торцевая пластина не должна контактировать с поверхностью стенки колонны благодаря шарнирному соединению; передача сил осуществляется только болтами (см.Рисунок 07).
- Для этого скопируем отверстия торцевой пластины (болтовых отверстий) на поверхность стенки колонны.
- Для того, чтобы убедиться в отсутствии контакта между торцевой пластиной и поверхностью стенки колонны, можно начать расчет именно с этой точки. Программа должна отобразить сообщение о неустойчивости.
- Каждый из четырех болтов можно смоделировать как цилиндрическое тело, состоящее из круглых и четырехугольных поверхностей.
- Однако, чтобы получить внутренние силы стержня за болтами, необходимо поместить в середину каждого болта результирующую балку (см. Рисунок 08). В нашем примере для упрощения конструкции был использован круглый стержень диаметром 12 мм. Подробная информация о результирующих балках зате, находится в нашей Базе знаний.
Вычисление приводит к максимальной поперечной силе в болте Vz = 6,69 кН (см. Рисунок 09).
Заключение
Поскольку результаты из основной программы RFEM и дополнительного модуля RF-JOINTS Steel - Pinned относительно близки, можно сказать, что они сопоставимы. Данный пример так показал, что для моделирования в программе RFEM существует много различных вариантов. Однако по сравнению с быстрым расчетом в дополнительном модуле RF-JOINTS Steel - Pinned, ручное моделирование немного труднее и занимает больше времени, поэтому пользователь должен сам решить, какой вариант расчета ему больше подойдет.
