Основное

Вкладка Общие данные управляет основными параметрами стержней. При установке флажка в разделе диалога «Опции», обычно добавляется еще одна вкладка диалога. Dort können Sie jeweils die Details festlegen.

Тип стержня

Тип стержня определяется способ поглощения внутренних сил или назначение стержню определенных характеристик. In der Liste stehen verschiedene Stabtypen zur Auswahl.

Балка

Ein Balken ist ein biegesteifer Stab, der alle Schnittgrößen übertragen kann. Ein Balkenstab besitzt keine Gelenke an seinen Stabenden. Dieser Stabtyp kann durch alle Lastarten belastet werden.

Жесткий стрежень

Жёсткий стержень связывает перемещения двух узлов с помощью жёсткого соединения. Er entspricht daher prinzipiell einer Kopplung. Damit lassen sich Stäbe mit sehr großer Steifigkeit unter Berücksichtigung von Gelenken definieren, die auch Federkonstanten und Nichtlinearitäten aufweisen können. При назначении жесткости системе возможно появление числовых проблем.

Für Starrstäbe werden Schnittgrößen ausgegeben, wenn Sie im Navigator - Ergebnisse unten in der Kategorie 'Stäbe' die Ergebnisse für Kopplungen aktivieren.

Für Starrstäbe werden folgende Steifigkeiten angesetzt:

стержень типа «Ребро»

Mit Rippen können Plattenbalken (Unterzüge) abgebildet werden. Bei diesem Stabtyp werden die Exzentrizitäten und mitwirkenden Plattenbreiten im FEM-Modell berücksichtigt.

Rippen eignen sich in erster Linie für Stahlbetonstäbe, da die Rippenschnittgrößen und -querschnitte in die Betonbemessung einfließen. Ein Stahlblech mit aufgeschweißter „Rippe“ sollte als Fläche mit einem exzentrisch angeschlossenen Stab modelliert werden.

Zur 'Rippenanordnung' bietet die Liste mehrere Auswahlmöglichkeiten.

Как правило, ребро является стержнем, который расположен внецентренно. Die Exzentrizität wird automatisch aus der halben Flächendicke und der halben Stabhöhe ermittelt. Sie kann aber auch manuell definiert werden. Durch die Exzentrizität der Rippe wird die Steifigkeit des Modells erhöht. Bei einer zentrischen Anordnung liegt die Schwerachse der Rippe in der Flächenmitte.

Die mitwirkenden Breiten der Rippe sind im Abschnitt 'Flanschabmessungen' für die linke und rechte Seite zu definieren. Meist kann die Einstellung 'Automatisch finden' beibehalten werden, mit der das Programm die beiden Flächen ermittelt. Wenn an der Linie des Rippenstabes mehr als zwei Flächen zusammentreffen, müssen die maßgebenden Flächen manuell festgelegt werden.

Zur Eingabe der Integrationsbreiten b_-y,int und b_+y,int bestehen verschiedene Möglichkeiten (siehe Bild Neue Rippe): Ширину можно ввести напрямую или определить автоматически по длине стержня с помощью опций L_ref / 6 and L_ref / 8. Sie lassen sich auch gemäß der Vorgaben einer Norm bestimmen, beispielsweise nach 'EC2' Abschnitt 5.3.2.1.

Die b_y,int-Werte definieren die Breite der Fläche bzw. des Einzugsbereichs, aus dem die Schnittgrößen aufintegriert werden sollen. Die b_y,eff-Werte repräsentieren die Querschnittsbreite des Rippenflansches vom Stegmittelpunkt zum jeweiligen Rand. Per Voreinstellung sind b_y,int und b_y,eff gleichgesetzt. Sie können sie aber nach einem Klick auf die Schaltfläche аддон, например

Falls Knoten des Typs 'Knoten auf Stab' definiert wurden, kann die Rippe abschnittsweise für die einzelnen Segmente definiert werden. Sind mehrere Segmente definiert lassen sich die verspringenden Breitenbereiche über die Tabellenspalte 'Linear Verteilung' linearisiert miteinander verbinden um große Steifigkeitssprünge im Rippenstab zu verhindern.

Bei 3D-Modellen haben die mitwirkenden Breiten keinen Einfluss auf die Steifigkeit, da die erhöhte Steifigkeit durch den exzentrischen Stab berücksichtigt wird. Die mitwirkenden Breiten wirken sich jedoch auf die Verteilung der Stab- und Flächenschnittgrößen aus.

элемент фермы

Ein Fachwerkstab entspricht einem Balkenstab mit Momentengelenken an beiden Enden. Zusätzlich wird die Verdrehung um die Längsachse am Stabanfang durch ein Gelenk φ_x freigegeben. Bei diesem Stabtyp werden Biege- und Torsionsmomente aus den Lasten des Stabes ausgegeben.

Элемент фермы (только N)

Dieser Typ Fachwerkstab mit der Steifigkeit E ⋅ A ist in der Lage, Normalkräfte in Form von Zug und Druck aufzunehmen. Es werden nur Knotenschnittgrößen ausgegeben. Der Stab weist einen linearen Schnittgrößenverlauf auf, sofern keine Einzellast am Stab wirkt. Es wird kein Momentenverlauf ausgegeben, der sich infolge Eigengewicht oder einer Linienlast einstellen könnte. Узловые силы, однако, рассчитываются исходя из нагрузок стержня, что гарантирует правильную передачу.

Растянутый стержень

Растянутый стержень может воспринимать только растягивающие силы. Тип стержня соответствует стержню «Элемент фермы (только N)», который выходит из работы в случае сжимающей силы.

Каркасная конструкция, включающая растянутые стержни, рассчитывается итеративно: На первом этапе определяются внутренние силы и моменты всех стержней. Если растянутые стержни получают отрицательную нормальную силу (сжатие), начинается следующий шаг итерации. Компоненты жёсткости этих стержней больше не учитываются – они вышли из работы. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не выйдет из работы ни один другой растянутый стержрнь. Система может стать нестабильной из-за выхода из работы растянутых стержней.

Сжатый стержень

Сжатый стержень может воспринимать только сжимающие силы. Тип стержня соответствует стержню «элемент фермы (только N)», который выходит из работы в случае действия растягивающей силы. Выход из работы сжатых стержней может привести к нестабильности системы.

Стержень, неустойчивый при изгибе

Стержень потери устойчивости соответствует стержню «элемент фермы (только N)», который воспринимает растягивающие силы без ограничений, а сжимающие силы только до тех пор, пока не будет достигнута критическая сила. Эта сила определяется следующим образом для формы потери устойчивости 2 по Эйлеру:

Mit diesem Stabtyp lassen sich oft Instabilitäten umgehen, die bei einer nichtlinearen Berechnung nach Theorie II. oder III. Ordnung durch das Knicken von Fachwerkstäben entstehen. Если вы замените их (реально) теряющими устойчивость стержнями, во многих случаях критическая нагрузка возрастёт.

канат

И поскольку канаты поглощают только растягивающие силы, Таким образом, любая цепочка канатов может быть определена путем итеративного вычисления в соответствии с анализом больших деформаций с учётом продольных и поперечных сил.

Канаты подходят для моделей, в которых могут возникать большие деформации с соответствующими изменениями внутренних сил и моментов. Для простой растяжки, например навеса крыши, вполне достаточно растянутых стержней.

Результирующая балка

Der Ergebnisstab eignet sich, um Flächen-, Volumen- oder Stabergebnisse in einem fiktiven Stab zu integrieren. Это позволяет вам считывать, например, результирующие силы сдвига поверхности для расчёта кладки.

Линию результирующей балки можно разместить в любом месте модели. Это не требует ни опоры, ни связи с моделью. Однако необходимо придать сечение, чтобы можно было рассчитать. К результирующей балке нельзя прикладывать нагрузки.

В разделе диалога «Интегрировать напряжения и силы» выберите тип результирующей балки, чтобы задать геометрическую форму области интегрирования. Затем в разделе диалога «Параметры» вы задаёте размеры. Они связаны с линией стержня в его центре тяжести.

Legen Sie im Abschnitt 'Objekte einschließen' die Flächen, Flächenzellen, Volumenkörper und Stäbe fest, deren Ergebnisse bei der Integration berücksichtigt werden sollen. Alternativ wählen Sie 'Alle' Objekte aus und klammern dann im Abschnitt 'Ausgenommen von inklusiven Objekten' bestimmte Elemente aus.

Позиция

Dieser Stabtyp ermöglicht es, die Querschnittseigenschaften für Open Web Steel Joists anzusetzen, die das Steel Joist Institute in sogenannten "Virtual Joist"-Tabellen hinterlegt hat. Diese Virtual Joist-Profile repräsentieren äquivalente Breitflanschträger, die der Trägergurtfläche, dem effektiven Trägheitsmoment und dem Gewicht sehr nahe kommen. Der Träger wird damit durch einen Stab mit einem virtuellen Querschnitt ersetzt. So lassen sich komplexe Trageinheiten wie beispielsweise ein Fachwerkträger im Gesamtsystem simulieren.

Wählen Sie in der Liste die 'Reihe' des virtuellen Trägers aus.

In der Liste 'Virtueller Träger' können Sie dann den genauen Typ festlegen.

В таблице im Abschnitt 'Querschnitt und Material' ermöglicht es, den virtuellen Träger aus der Querschnittbibliothek zu importieren.

Модель поверхности

Dieser Stabtyp eignet sich in erster Linie, um Loch- und Wabenträger oder Querschnittsschwächungen wie Durchbrüche für Versorgungsleitungen im Stabmodell abzubilden. Dabei wird der Stab in ein Flächenmodell konvertiert, in dem die Staböffnungen nach Benutzervorgabe angeordnet sind. Der Stab bleibt jedoch erhalten. Folgende Voraussetzungen müssen erfüllt sein:

• Der Querschnitt stellt ein genormtes oder parametrisiertes dünnwandiges Profil mit einem Steg dar.
• Das Material des Querschnitts basiert auf einem isotrop linear-elastischen Materialmodell.

Beim Stabtyp 'Flächenmodell' liegt der Stab sowohl als Stab- als auch als Flächenobjekt vor. Die geometrischen Eigenschaften sind identisch; beide Modelle haben denselben Schwerpunkt. Die Darstellung wird im Navigator - Anzeige über den Eintrag Modell → Basisobjekte → Stäbe → Flächenmodell oder die Schaltfläche in der Symbolleiste gesteuert.

Das FE-Netz des Flächenmodells wird automatisch erzeugt, es kann derzeit nicht beeinflusst werden. Bei der statischen Berechnung wird das Flächenmodell verwendet. Zur Auswertung stehen dann sowohl die Stabergebnisse zur Verfügung (wie bei einem Ergebnisstab, bei dem die Spannungen der Stab-Teilflächen zu Stabschnittgrößen integriert werden) als auch die Flächenergebnisse. Die Steuerung lässt sich auch hier über den Navigator - Anzeige oder die Schaltfläche аддон, например

Die Bemessung eines Flächenmodell-Stabes in den Add-Ons erfolgt mit den Stabschnittgrößen und dem Stabquerschnitt.

Wie im Bild oben zu sehen, entstehen an den Stabenden eines Flächenmodell-Stabes mehrere Starrstäbe. Sie verbinden das Flächenmodell mit den Endknoten der anschließenden Stäbe. Damit ist die korrekte Übertragung der Schnittgrößen zu den 1D-Objekten gewährleistet. Falls mehrere Flächenmodell-Stäbe aneinander anschließen, werden diese Koppelstäbe für jeden Stab erzeugt.

Definieren Sie in diesem Fall für die Stablast eine Kraftexzentrizität am Querschnitt. Die Last wird so realitätsgetreu am Querschnittsrand angesetzt und bleibt auch im Flächenmodell erhalten.

Жесткость

Этот тип стержня позволяет использовать стержень с пользовательской жёсткостью. Die Steifigkeitskennwerte sind im Dialog 'Neue Stabsteifigkeit' zu definieren (siehe Kapitel Stabsteifigkeiten).

Соединение

Соединительный стержень - это виртуальный, очень жёсткий элемент с жёсткими или шарнирными концами. Существует четыре варианта соединения по степеням свободы для начального и конечного узлов, с комбинацией настроек «Заделка» и «Шарнир». Соединения могут быть использованы для моделирования особых ситуаций для передачи сил и моментов. Нормальные и поперечные силы или крутящие и изгибающие моменты передаются непосредственно от узла к узлу.

Пружина

Ein Federstab bietet die Möglichkeit, lineare oder auch nichtlineare Federeigenschaften mit definierbaren Wirkbereichen abzubilden. Für einen Federstab brauchen Sie im Register 'Querschnitt' nur die Stablänge L_z festlegen, keinen Querschnitt: Die Steifigkeit des Stabes ergibt sich aus den Federparametern, die Sie im Dialog 'Neue Stabfeder' definieren (siehe Kapitel Stabfedern).

Амортизатор

Ein Dämpfer entspricht im Prinzip einem Federstab mit der Zusatzeigenschaft 'Dämpfungskoeffizient'. Dieser Stabtyp erweitert die Möglichkeiten für dynamische Analysen nach dem Zeitverlaufsverfahren.

Wie bei einem Federstab brauchen Sie im Register 'Querschnitt' nur die Stablänge L_z festlegen, keinen Querschnitt. Die Steifigkeit des Stabes ergibt sich aus den Federparametern, die Sie im Dialog 'Neue Stabfeder' definieren (siehe Kapitel Stabfedern). Die Dämpfungseigenschaften können Sie über den Dämpfungskoeffizienten X steuern.

Опции

In diesem Abschnitt können Sie über die Kontrollfelder weitere Stabeigenschaften festlegen.

Узел на стержне

Mit einem oder mehreren Knoten am Stab können Sie den Stab in Segmente gliedern, ohne den Stab zu teilen (siehe Kapitel Knoten ).

Шарниры

Sie können an einem Stab Gelenke anordnen, um die Übertragung von Schnittgrößen an den Endknoten zu steuern (siehe Kapitel Stabendgelenke). Вход заблокирован для определённых типов стержней, поскольку внутренние шарниры уже доступны. Вы можете придать шарниры отдельно «в начале стержня i» и «в конце стержня j».

Эксцентриситеты

Exzentrizitäten bieten die Möglichkeiten, den Stab an den Endknoten außermittig anzuschließen (siehe Kapitel Stabexzentrizitäten). Эксцентриситеты можно придать отдельно «в начале стержня i» и «в конце стержня j».

Склад

Sie können dem Stab eine Lagerung zuweisen, die auf seiner ganzen Länge wirksam ist. Die Freiheitsgrade und Federsteifigkeiten sind bei den Lagerbedingungen zu definieren (siehe Kapitel Stablager).

Поперечные элементы жесткости

Quersteifen am Stab haben einen Einfluss auf die Wölbsteifigkeit des Stabes. Sie wirken sich auf die Berechnung mit Wölbkrafttorsion unter Berücksichtigung von sieben Freiheitsgraden aus (siehe Kapitel Stabquersteifen).

Отверстия в стержне

Staböffnungen wirken sich auf die Querschnittswerte und den Schnittgrößenverlauf aus. Sie sind beim Stabtyp 'Flächenmodell' relevant. Im Kapitel Staböffnungen ist beschrieben, wie Sie den Typ und die Lage der Öffnungen definieren können.

Нелинейность

Вы можете придать стержню нелинейность. Die nichtlinearen Eigenschaften sind als Stabnichtlinearitäten zu definieren (siehe Kapitel Stabnichtlinearitäten).

Промежуточные точки результатов

Применяя промежуточные точки результатов, можно управлять выводом таблицы результатов, представленных вдоль стержня. Die Teilungspunkte sind im Dialog 'Neuer Stabergebniszwischenpunkt' zu definieren (siehe Kapitel Stabergebniszwischenpunkte).

Модификации концов

Mit Endmodifikationen können Sie die Geometrie des Stabes an seinen Enden grafisch anpassen. Таким образом, вы можете подготовить проекции, редукции или скосы для визуализированного изображения.

'Verlängerung': Вы можете задать «Расширение» для начала и конца стержня. Отрицательное значение Δ действует как сокращение.

'Neigung': Mit einer Neigung können Sie jedes Stabende abschrägen. Можно ввести углы наклона вокруг двух осей стержня y и z. Положительный угол вызывает поворот по часовой стрелке вокруг соответствующей положительной оси.

Деактивировать для вычисления

Wenn Sie dieses Kontrollfeld anhaken, wird der Stab einschließlich Belastung in der Berechnung nicht berücksichtigt. So können Sie untersuchen, wie sich das Tragverhalten des Modells ändert, wenn bestimmte Stäbe nicht wirksam sind. Die Stäbe brauchen nicht gelöscht werden; die Lasten bleiben ebenfalls erhalten.