Come definire la corretta posizione del carico (Forze in)

Cerniera reale vs. cerniera teorica

Per garantire che il modello computazionale sia coerente con la forma reale e il comportamento statico della connessione, dobbiamo considerare l'andamento del diagramma del momento flettente e la posizione della forza di taglio nella connessione. Utilizzeremo un semplice esempio collegamento trave-colonna per mostrare le differenze nella modellazione, del diagramma del momento e delle connessioni a cerniera.

Connessione a momento

Questa è la forma schematizzata "reale" della connessione a momento (a sinistra) e il suo modello strutturale utilizzato per l'analisi (a destra).

Nella scheda Effetti del carico di IDEA StatiCa Connection, si definiscono le forze di ogni membratura della connessione che agiscono sul nodo (di solito il centro della connessione, l'intersezione degli assi delle membrature). La tabella della figura precedente mostra anche le forze dell'elemento orizzontale B che agiscono sulla colonna. I diagrammi delle forze interne sull'elemento orizzontale sono i seguenti.

I momenti flettenti lungo le membrature sono semplificati come lineari in IDEA StatiCa Connection. All'inizio dell'elemento collegato viene applicato il momento flettente specificato e il momento decresce dal nodo come una funzione lineare la cui pendenza è definita dalla forza di taglio specificata.

Guarda il video che illustra la distribuzione del momento flettente e altre informazioni importanti.

Connessione a cerniera

Nel caso di una connessione a cerniera, il momento flettente nella connessione è pari a zero. I diagrammi del momento flettente e della forza di taglio nell'elemento orizzontale collegato a cerniera sono presentati nella figura seguente. La forza di taglio V_z=-40 kN e il momento flettente nullo M_y devono essere specificati per indurre le corrispondenti forze interne nell'applicazione Connection. In questo caso, diciamo che la posizione della forza di taglio (e quindi la posizione del momento flettente nullo) è nel nodo (centro della connessione).

La figura precedente corrisponde alla situazione teorica, in cui la posizione del giunto si trova direttamente nel nodo (centro della connessione). Questo è il modo in cui la connessione a cerniera viene normalmente modellata in un modello di analisi globale. Tuttavia, in una struttura reale, il punto di rotazione (cerniera) è spostato dal centro del giunto (nodo). Si consideri, ad esempio, una connessione a taglio bullonata trave-colonna con un piatto rinformato verticale, dove si può ipotizzare che l'unione si trovi al centro del gruppo di bulloni.

Come si può vedere dalla figura seguente, se la posizione reale dell'unione non viene presa in considerazione nel modello, un momento flettente non nullo si trova nella posizione della cerniera reale (a sinistra nella figura). Si tratta di un errore evidente. Per evitarlo, è necessario regolare la posizione della forza di taglio (e quindi la posizione del momento flettente nullo) come nel modello a destra.

Impostazione della posizione delle forze

Nell'applicazione, la posizione della forza di taglio può essere definita nella parte inerenti al Modello della membratura in questione. La differenza tra questi due casi è illustrata qui:

Sinistra: Forze nel nodo Destra: Forze nei bulloni

Nella situazione di sinistra, nel punto della cerniera è presente un momento flettente che provoca la rotazione dell'elemento verso l'alto. Questo momento (originato dalla forza di taglio che cresce linearmente dal punto del nodo) induce un comportamento scorretto dell'elemento orizzontale.

Possiamo facilmente risolvere il problema spostando la forza di taglio nella posizione della cerniera. In questo caso (figura a destra), la trave orizzontale si deforma come previsto.

La terza opzione è Forze in posizione. Per alcune operazioni, soprattutto quando si crea una connessione come assemblaggio di operazioni più elementari (ad es. Piatto di irrigidimento, Taglio, Griglia di bulloni), la funzione Forze in Bulloni non ha alcun effetto e non si verifica lo spostamento del momento flettente nullo nella cerniera ipotizzata.

Pertanto, è necessario scegliere il metodo Forze in posizione e inserire la distanza X appropriata.

Dalla versione 23.1 è stata aggiunta un'opzione per definire il taglio per una posizione sulla faccia dell'elemento. Leggi l'articolo corrispondente per conoscere l'inserimento e la visualizzazione della posizione della forza di taglio.

I collegamenti a cerniera sono spesso chiamati collegamenti a taglio. È necessario sottolineare che la posizione della forza di taglio può variare da un tipo di connessione a taglio all'altro e non si può assumere universalmente che il momento flettente nullo si trovi nel baricentro del gruppo di bulloni. L'articolo Quando la connessione a taglio trasmette il momento flettente analizza più dettagliatamente le differenze tra i singoli tipi di connessioni a taglio.

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La posizione delle forze interne nodali che otteniamo da un modello strutturale può essere spostata rispetto all'origine di una certa eccentricità. Questo effetto sottostima le forze interne che agiscono sulla connessione. Vediamo come modificare la posizione delle forze interne direttamente in esercizio ed evitare risultati errati.

Download allegati

• How to define correct load position (Forces in) (1).ideaCon (IDEACON, 38 kB)