Równowaga i element podporowy

Element zakończony i ciągły

Każdy element modelu połączenia jest zdefiniowany jako Ciągły lub Zakończony w polu Typ geometryczny. 

Element ciągły jest traktowany jako kontynuowany dalej do przeciwległych węzłów po obu stronach – w badanym węźle nie ma końca „połączonego", a oba końce elementu ciągłego mogą być obciążone.

Typ zakończony jest traktowany jako kończący się w badanym węźle: istnieje jeden koniec połączony, a element może być obciążony tylko po przeciwnej stronie (tzw. „wolny koniec", który w rzeczywistości kontynuuje się dalej w modelu globalnym).

Uwaga: Jeśli konieczne jest zdefiniowanie elementu obciętego na obu końcach, który nie kontynuuje się dalej w konstrukcji, należy użyć operacji elementu usztywniającego.

Element podporowy

Jeden element złącza jest zawsze „podporowy" (lub nośny), a wszystkie pozostałe są „przyłączone". Element podporowy jest podkreślony na liście elementów w widoku, a czerwone kwadraty są wyświetlane na „ciągłych" końcach elementu (jako symbol podpory). Element podporowy może być wybrany przez projektanta w razie potrzeby.

Inne symbole warunków brzegowych opisano w artykule o typie modelu.

Równowaga obciążeń

Siły wewnętrzne w każdym węźle układu ramowego muszą być w równowadze. Szczególnie w przypadku elementu ciągłego należy starannie wprowadzać siły wewnętrzne do wszystkich elementów, aby równowaga w węźle była zachowana.

W definicji obciążeń można wybrać dwie opcje dotyczące równowagi.

• Uproszczona – w tym trybie element podporowy jest podparty (element ciągły na obu końcach), a obciążenie nie jest definiowane na elemencie podporowym
• Zaawansowana (domyślna) – element podporowy jest podparty tylko na jednym końcu, obciążenia są przykładane do wszystkich elementów i należy zapewnić równowagę sił

Tryb można przełączyć na górnej wstążce przyciskiem Obciążenia w równowadze.

Domyślnie opcja Obciążenia w równowadze jest włączona (od wersji 22.0 IDEA StatiCa, patrz sekcja Informacje o wydaniu 22.0). W tym przypadku wyświetlana jest tabela sił niezrównoważonych, a użytkownik jest odpowiedzialny za utrzymanie równowagi obciążeń. Wszelkie siły niezrównoważone są przykładane do podpór. 

Ważne jest, aby zdawać sobie sprawę, że naruszenie warunku równowagi może prowadzić do fałszywych i niebezpiecznych wyników. Ponadto stosowanie uproszczonej metody obciążeń (z wyłączoną opcją Obciążenia w równowadze) nie uwzględnia pełnego obrazu stanu naprężeń w połączeniu i może prowadzić do błędnych wyników.

Przykład

Zilustrujmy różnicę na następującym przykładzie: 

Połączenie obciążonej belki (B1) z ciągłym słupem (C) ma opcję Obciążenia w równowadze dezaktywowaną.

Po obliczeniu projektu wyniki są prezentowane w widoku 3D. Wszystkie wykonane sprawdzenia normowe są zadowalające.

Teraz skopiujemy projekt i aktywujemy opcję Obciążenia w równowadze. Pojawi się tabela z siłami niezrównoważonymi. Możemy wprowadzić siły wewnętrzne na obu końcach słupa C i sprawdzić równowagę wprowadzonych sił węzłowych.

Ponownie obliczamy projekt CON2 i widzimy, że spoiny nie przeszły sprawdzenia normowego. Powodem jest prawidłowe działanie obciążenia, które tym razem uwzględniliśmy i które dodało naprężenia w pasie słupa.

Metoda uproszczona

Wymóg równowagi jest słuszny. Niemniej jednak nie jest konieczny przy projektowaniu niektórych prostych złączy. Jeśli sprawdzana jest tylko część połączenia (proste przypadki, np. połączenie belki ze słupem) i nie interesuje nas interakcja z obciążeniem na elemencie przyłączonym, istnieje możliwość wyłączenia warunku równowagi. Należy to robić wyłącznie po starannym rozważeniu.

Nagranie webinaru

Zobacz nagrania naszych webinarów, podczas których element podporowy i równowaga są omawiane na żywo.