Az elemzési modell fejlesztései az IDEA StatiCa 21.0-s verziójában
A kapcsolat modellje jelentősen javult a kondenzált elem beillesztésével. Ez az elem a szerkezeti elem vége mögé kerül, és ugyanolyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint a szerkezeti elem rugalmas héjmodellje. Csupán egyetlen elem, de lehetővé teszi bármilyen rugalmas alakváltozás és feszültség kialakulását a szerkezeti elem végein. Ennek köszönhetően a héjelemekből álló szerkezeti elem rész rövidebb lehet, és még javítja is a modell viselkedését. A héjelemekkel modellezett nyitott és zárt szelvények alapértelmezett hossza 1,25 × a keresztmetszet külső méreteinek nagyobbikára csökkent. A kondenzált elem hossza 4 × a keresztmetszet külső méreteinek nagyobbika (a szuperelem nem látható a végfelhasználó számára). Az egyetlen kivétel a lineáris kihajlás és merevségi elemzések esetén van, ahol a kondenzált elem hossza 0,5 × a keresztmetszet külső méreteinek nagyobbika. Ennek oka az, hogy a kihajlási alakok a kapcsolat belső lemezeiben maradjanak, ne a szerkezeti elemekben.
A változtatás fő előnyei:
- 30%-kal gyorsabb számítási idők (átlagosan nagyszámú projekten)
- Gyorsabb eredménymegjelenítés
- Pontosabb modellezés zárt szelvények kapcsolatainál
Ezt a változtatást eredetileg a zárt szelvények kapcsolatainak elemzésének javítására tették, de az előnyök minden modellnél érvényesülnek.
Mik a fő következmények? Egyes eredmények változnak a verziók között, azonban az IDEA StatiCa nagyszámú automatizált tesztet futtat. Az esetek túlnyomó többségében az eredmények különbsége 1% alatt volt. Néhány esetben azonban a különbségek nagyobbak. Ezek az esetek a következők:
A keresztmetszet deformálódik a héjmodell végén
Ez a hatás volt a változtatás fő oka. A keresztmetszet most deformálódhat a héjelemekből álló modell végein. A zárt szelvények csomópontjai viszonylag hosszú szerkezeti elemeket igényelnek – a keresztmetszet átmérőjének akár 10-szereséig. Ellenkező esetben a peremfeltételek befolyásolhatják a csomópont teherbírását. A héjelemekből álló modellrész mögé beillesztett kondenzált elemmel a számítás ugyanolyan pontossággal sokkal gyorsabb.
Megjegyzés: a kondenzált elem csak rugalmas tulajdonságokkal rendelkezik. A képlékeny alakváltozások nem érhetik el a szerkezeti elem végeit. Ellenkező esetben befolyásolhatják a kapcsolat teherbírását.
A rövidebb szerkezeti elem csonkok nem folynak be a végeken
Ez egy probléma például az olyan oszlopkonzolok esetén, amelyeket a kapcsolathoz nagyon közel eső erő erősen terhel nyírásban. A rövidebb szerkezeti elemek esetén a hajlítónyomaték a szerkezeti elem végén csökken.
Ha a szerkezeti elem csonk még mindig hajlításban tönkremegy, az alternatív megoldás az, hogy a szerkezeti elemet merevítő elemmel modellezzük, és fiktív elemet használunk a nyíróerő felvitelére.
Csavarás
A öblösödést a csomópontot a gerenda végével összekötő többpontos kényszerfeltételek korlátozták. Ezeket a kényszerfeltételeket a terhek modellbe való bevitelére használják. Most a kondenzált elem tovább tolja a kényszerfeltételeket, és a szerkezeti elem képes deformálódni. Ez nagyobb bimomentet (öblösödési momentumot) eredményez a kapcsolatban.
Ez gyakran előfordul a másodlagos gerenda és a főgerenda egyoldalú csomópontjánál. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a szerkezeti elem méretezését máshol kell elvégezni, és azt is, hogy az öblösödés által okozott bimomentet a szoftverek nagyon gyakran figyelmen kívül hagyják, de azt számításba kell venni. A nyitott szelvényű szerkezeti elemek öblösödési ellenállása meglepően alacsony.
Egyszerűsített terhelés / Egyensúlyi terhek
Egyszerűsített terhelés használatakor, ha a folytonos szerkezeti elem van kiválasztva teherhordóként, a belső erők eltérőek, mivel a szerkezeti elem hossza 1,5 × h-ról (1,25 + 4) × h-ra változott.
- A belső erők eltérőek
- Az oszlop gerinclemezes nyírási panelje erősebben terhelt. Mindazonáltal az egyensúlyi terhek opció szükséges a folytonos szerkezeti elem viselkedésének helyes megragadásához.
Az egyensúlyi terhek használata mindig ajánlott.
Héj hajlítási ellenállása csökkentve zárt szelvények esetén
A zárt szelvényű csomópontok teherbírását a szabványokban a Tönkremeneteli Mód Módszer (Failure Mode Method) határozza meg, amely kísérletekből és fejlett numerikus modellekből meghatározott görbeillesztési modelleket alkalmaz. Ez a méretezési módszer minden szabványban megvalósított. Jelenleg a legfrissebb állapot a prEN 1993-1-8:2022 tervezetében található. A valódi szerkezet kezdeti tökéletlenségeket és maradó feszültségeket tartalmaz, amelyeket az IDEA StatiCa Connection héjmodelljei nem ragadnak meg. A szabványok eredményeivel való jobb egyezés elérése érdekében a maradó feszültség és a kezdeti tökéletlenségek hatását az IDEA StatiCa modellekbe a nagy D/(2t) arányú zárt szelvények héjainak hajlítási ellenállásának csökkentésével vezettük be. Ez lehetővé teszi a csomópontok tönkremeneteli módjainak ellenállásának csökkentését, miközben megőrzi a zárt szelvényű szerkezeti elemek normál- és hajlítási ellenállását. A héjelemek képlékeny ellenállásának csökkentése a \(\gamma = \frac{D_0}{2t_0}\) tényezőtől függ:
Ezek az együttes változtatások lehetővé tették, hogy szoros egyezést érjünk el a tervezési szabványokban szereplő Tönkremeneteli Mód Módszer (FMM) eredményeivel. Az IDEA StatiCa Connection és az FMM közötti megfelelés a következő ábrákon látható.
Kör keresztmetszetű zárt szelvények
T-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 90 ^\circ\)
T-csomópont, síkbeli hajlítónyomaték, szög \(\theta = 90 ^\circ\)
T-csomópont, síkon kívüli hajlítónyomaték, szög \(\theta = 90 ^\circ\)
Y-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 60 ^\circ\)
Y-csomópont, síkbeli hajlítónyomaték, szög \(\theta = 60 ^\circ\)
Y-csomópont, síkon kívüli hajlítónyomaték, szög \(\theta = 60 ^\circ\)
X-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 90 ^\circ\)
X-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 60 ^\circ\)
X-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 30 ^\circ\)
K-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 45 ^\circ\)
Négyzetes zárt szelvények
T-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 90 ^\circ\)
Megjegyzés: az övben lévő terhelés miatti ellenálláscsökkentés nincs figyelembe véve az FFM modellben. Ez magyarázza az eredmények közötti különbséget.
T-csomópont, síkbeli hajlítónyomaték, szög \(\theta = 90 ^\circ\)
T-csomópont, síkon kívüli hajlítónyomaték, szög \(\theta = 90 ^\circ\)
Y-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 60 ^\circ\)
Megjegyzés: az övben lévő terhelés miatti ellenálláscsökkentés nincs figyelembe véve az FFM modellben. Ez magyarázza az eredmények közötti különbséget.
Y-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 30 ^\circ\)
Megjegyzés: az övben lévő terhelés miatti ellenálláscsökkentés nincs figyelembe véve az FFM modellben. Ez magyarázza az eredmények közötti különbséget.
X-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 90 ^\circ\)
X-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 60 ^\circ\)
X-csomópont, normálerő, szög \(\theta = 30 ^\circ\)
K-csomópont, normálerő,szög \(\theta = 45 ^\circ\)
