Узловая опора

Конструкция отводит свои нагрузки через опоры в фундаменты. Без опирания все узлы были бы свободными и не ограниченными в своих перемещениях и поворотах. Чтобы узел действовал как опора, необходимо заблокировать как минимум одну степень свободы или ограничить её пружиной. Кроме того, узел должен быть частью стержня.

#

Принудительные деформации узла возможны только для узлов, соответствующим образом опертых.

Если вы хотите назначить узловой опоре нелинейные свойства, вы можете определить критерии отказа при растягивающих или сжимающих силах, разрыве и текучести, а также рабочие диаграммы и диаграммы жёсткости.

Символ имени пользовательской узловой опоры обозначает удерживаемые степени свободы. Предварительно определены следующие типы опор:

• Шарнирное
• Жёсткое
• Подвижное
• Подвижное в X‘
• Подвижное в Y'

Базовые параметры

Вкладка Базовые параметры управляет основными параметрами опоры.

Система координат

Каждая узловая опора имеет локальную систему координат. По умолчанию она ориентирована параллельно глобальным осям X, Y и Z. Если вы создали пользовательскую систему координат или задаёте её с помощью кнопки , вы можете использовать и эту систему отсчёта.

#

Условия опирания

Условия опирания разделены на 'Поступательные' и 'Вращательные' степени свободы. Первые описывают опирания в направлении осей опоры, вторые — защемления вокруг этих осей.

Чтобы определить опирание или защемление, отметьте флажок для соответствующей оси. Галочка означает, что степень свободы заблокирована и перемещение или поворот узла в соответствующем направлении или вокруг него невозможны.

Если опирание или защемление отсутствует, снимите галочку с соответствующего флажка. Константа поступательной или крутильной пружины при этом устанавливается в ноль. Жёсткость пружины можно в любой момент скорректировать, чтобы смоделировать упругое опирание узла. Введите жёсткости пружин как расчётные значения.

В столбце Нелинейность вы можете целенаправленно управлять передачей внутренних сил для каждой составляющей. В зависимости от степени свободы в списке нелинейностей предлагаются подходящие пункты для выбора.

Нелинейно действующие опоры отображаются на графике другим цветом.

#

Отказ при отрицательной или положительной опорной реакции/моменте

С помощью этой опции можно легко управлять тем, может ли опора воспринимать только положительные или только отрицательные силы или моменты: если сила или момент действуют в запрещённом направлении, эта составляющая опоры выходит из строя. Остальные закрепления и защемления продолжают действовать.

Направления 'отрицательное' и 'положительное' относятся к силам или моментам, которые передаются в узловую опору относительно соответствующих осей (то есть не силы реакции со стороны опоры). Знаки определяются направлением глобальных осей: например, если глобальная ось Z направлена вниз, то загружение "Собственный вес" приводит к положительной опорной реакции P_Z.

Отказ всех составляющих при отрицательной или положительной опорной реакции/моменте

В отличие от описанного выше отказа отдельной составляющей, опора полностью выходит из строя, как только составляющая становится неактивной.

Если вы выбираете другую нелинейность, вы можете задать параметры на вкладках Частичное действие, Диаграмма или Трение.

Опции

С помощью флажков этого раздела вы можете задать дополнительные свойства узловой опоры. В зависимости от выбора добавляются вкладки Заданное направление или Жёсткость посредством фиктивной колонны.

Заданное направление

Вкладка Заданное направление предоставляет возможность поворота опоры. Так вам не нужно создавать пользовательскую систему координат.

Тип направления

Для ориентации опоры доступны несколько вариантов: вы можете повернуть опору вокруг осей опоры X', Y' и Z', ориентировать её на один или два узла или расположить параллельно стержню. Объекты для этого можно выбрать графически с помощью кнопки .

#

Жёсткость посредством фиктивной колонны

Вкладку Жёсткость посредством фиктивной колонны рекомендуется использовать прежде всего для точечных опираний 2D-конструкций. Здесь вы можете определить жёсткости пружин опоры из параметров колонны, которая не отображена в модели. Из граничных условий RSTAB определяет жёсткости пружин опоры. Они позволяют выполнить моделирование, которое лучше отражает реальность, чем жёсткое опирание в узле.

Параметры

В качестве 'Модели опирания' принимается упругое узловое опирание. Жёсткости поступательных и крутильных пружин определяются из геометрических и материальных данных колонны, которые вы задаёте на этой вкладке.

Геометрия 'Оголовка колонны' может быть прямоугольной или круглой, при необходимости с поворотом колонны.

'Высота колонны' влияет на константы поступательных и крутильных пружин.

Поперечное сечение и материал колонны

Для определения жёсткостей пружин необходимы характеристики поперечного сечения и материала колонны. Если колонна не 'Идентична оголовку колонны' (то есть не прямоугольная и не круглая), вы можете выбрать в списке подходящее поперечное сечение колонны или задать новое.

Выберите 'Материал колонны' в списке. С помощью кнопок и вы можете создать новый материал.

Условия для колонны

Тип опирания в оголовке и в базе колонны включается в определение поступательных и крутильных пружин. В списке доступны следующие варианты:

• Шарнирное
• Податливое
• Жёсткое

При опции 'Податливое' вы можете указать степень защемления в базе колонны в процентах.

'Жёсткость на сдвиг' колонны по умолчанию учитывается при определении жёсткостей.

Пружины опоры вследствие фиктивной колонны

В этом разделе перечислены константы пружин опоры, которые получаются из геометрических и материальных свойств колонны. Значения передаются на вкладку 'Базовые параметры'.

Частичное действие

Частичное действие составляющей опоры доступно как нелинейное свойство опоры (см. рисунок Выбор нелинейности опоры).

Задайте действие опоры для 'Отрицательной области' и для 'Положительной области'. Правило знаков объяснено в разделе Отказ. В списке 'Тип' доступны различные критерии действия опоры.

• Полное: составляющая опирания действует полностью.
• Жёсткое от перемещения/поворота опоры: жёсткость поступательной или крутильной пружины действует только до определённого перемещения или поворота. При превышении вступает в действие жёсткая опора или защемление.
• Разрыв от опорной реакции/момента: опора действует только до определённой силы или момента. При превышении опора выходит из строя.
• Текучесть от опорной реакции/момента: опора действует только до определённой силы или момента. При превышении деформации увеличиваются, однако напряжения уже нет.
• Отказ: составляющая опирания не действует.

Большинство типов опирания можно комбинировать с 'проскальзыванием', благодаря чему опора начинает действовать только после определённого перемещения или поворота.

Диаграмма

Диаграмма составляющей опоры доступна как нелинейное свойство опоры (см. рисунок Выбор нелинейности опоры).

#

В столбце 'Перемещение' или 'Поворот' задайте количество определяющих точек рабочей диаграммы с соответствующими значениями. В столбце 'Сила' или 'Момент' вы можете затем сопоставить значения абсцисс перемещений или поворотов с опорными реакциями или моментами.

#

Для 'Начала диаграммы' и 'Конца диаграммы' доступны следующие критерии:

• Разрыв: опора действует только до максимального значения силы или момента. При превышении опора выходит из строя.
• Текучесть: опора действует только до максимального значения силы или момента. При превышении деформации увеличиваются, однако напряжения уже нет.
• Непрерывно: за пределами области определения применяется жёсткость пружины последнего шага.
• Упор: допустимая деформация ограничивается максимальным значением перемещения или поворота. При превышении вступает в действие жёсткая опора или защемление.

Диаграмма жёсткости

Диаграмма жёсткости составляющей опоры доступна как нелинейное свойство вращательной опоры.

#

Сначала задайте в списке 'Жёсткость в зависимости от' (внизу вкладки) составляющую опорной реакции, от которой зависит жёсткость пружины. Опция |P| представляет результирующую опорную реакцию.

Затем задайте в столбце 'Сила' количество определяющих точек рабочей диаграммы с соответствующими характеристиками. В столбце 'Пружина' вы можете затем назначить соответствующие жёсткости пружин.

Для 'Начала диаграммы' и 'Конца диаграммы' доступны следующие критерии:

• Разрыв: опора действует только до максимального значения силы. При превышении опора выходит из строя.
• Текучесть: опора действует только до максимального значения силы. При превышении деформации увеличиваются, однако напряжения уже нет.
• Непрерывно: за пределами области определения применяется жёсткость пружины последнего шага.

Трение

В списке 'Нелинейность' доступны четыре варианта для определения трения поступательной опоры в зависимости от другой составляющей опоры (см. рисунок Выбор нелинейности опоры).

Передаваемые опорные реакции соотносятся с сжимающими силами, действующими в другом направлении. В зависимости от выбора на вкладке 'Базовые параметры' трение зависит либо только от одной опорной реакции, либо от суммарной силы двух одновременно действующих опорных реакций. Между опорной реакцией и силой трения существует следующая зависимость:

FAQ 003537 объясняет, как можно учесть трение на узловой опоре.

Следующая модель колонны показывает опору, в которой горизонтальные силы передаются за счёт трения. Однако горизонтальные силы могут составлять не более 10 % вертикальной силы. В ЗК 1 это условие соблюдается. В ЗК 2 модель становится нестабильной, так как горизонтальная нагрузка слишком велика.

Строительные леса (шарнир)

Шарнир строительных лесов доступен как нелинейное свойство опоры для вращательных степеней свободы φ_X и φ_Y. С его помощью вы можете определить опоры лесов для временных конструкций, таких как рабочие леса или строительные стойки.

#

На вкладке 'Шарнир строительных лесов' вы можете задать рабочую диаграмму M-φ. Параметры более подробно описаны в функциональной характеристике продукта Опоры строительных лесов.