Testartikel - Hoe de juiste lastpositie te definiëren (krachten in)

Echt scharnier versus theoretisch scharnier

Om ervoor te zorgen dat het rekenmodel overeenkomt met de werkelijke vorm van de verbinding, moeten we nadenken over het punt van toepassing van de schuifkracht, vooral in het geval van een scharnierverbinding. 

Dit is een schematische "echte" vorm van een structurele verbinding (links) en het structurele model dat wordt gebruikt voor de analyse (rechts).

In IDEA StatiCa Connection definiëren we de knoopkrachten bij elk constructiedeel. Dit is een voorbeeld van een momentverbinding (waarbij dwarskracht en buigmoment worden toegepast). 

Moment verbinding

Overeenkomstige schema's van de inwendige krachten op de horizontale staaf die verbonden zijn met een momentverbinding. 

Buigmomenten langs staven in IDEA StatiCa Connection zijn vereenvoudigd als lineair, beginnend vanaf het moment dat de waarde wordt ingevoerd in het tabblad belastingseffecten en zich voortplant als een lineaire functie van de ingevoerde schuifkracht naar het vrije uiteinde van de staaf.

Bekijk de video over de buigmomentverdeling en andere belangrijke informatie.

Scharnierende verbinding

Voor scharnieren is het toegepaste buigmoment gelijk aan nul en kunnen de diagrammen van interne krachten op een horizontale staaf er als volgt uitzien:

Bovenstaande afbeelding komt overeen met een ideale situatie waarbij de theoretische scharnierpositie direct op het theoretische knooppunt ligt. In werkelijkheid wordt het werkelijke rotatiepunt (scharnier) verschoven van het punt van de theoretische knoop (meestal het snijpunt van de assen van de elementen). We gaan ervan uit dat bij boutverbindingen het draaipunt in het midden van de boutgroep ligt.

Laten we nu de situatie vergelijken waarin het nulbuigmoment wordt beschouwd als op de knoop (links) en wanneer we de positie van de dwarskracht (en dus het nulbuigmoment) verschuiven naar het werkelijke rotatiepunt (rechts).

Instellen van de positie van krachten

In de toepassing kan de positie van de dwarskracht worden gedefinieerd in de modelsectie van het gegeven element. Het verschil tussen deze twee gevallen wordt hier weergegeven: 

Links: krachten in knooppunt   Rechts: krachten in bouten

In de situatie aan de linkerkant is er een buigend moment op de punt van het scharnier waardoor de staaf naar boven draait. Dit moment (ontstaan uit de schuifkracht die lineair groeit vanaf het knooppunt) induceert het onjuiste gedrag van het horizontale element. 

We kunnen de opstelling eenvoudig repareren door de dwarskracht te verplaatsen om op de positie van het scharnier te werken. In zo'n geval (de rechter foto) buigt de horizontale straal af zoals verwacht.

De derde optie is Forces in Position. Voor sommige bewerkingen, vooral bij het maken van een verbinding als een samenstel van meer basale bewerkingen (bijv. verstijvingsplaat, snede, boutrooster), heeft de functie Krachten in bouten geen effect en is er geen verschuiving van het nulbuigmoment naar het veronderstelde scharnier.

Daarom moet de methode Krachten in Positie worden gekozen en moet de juiste X-afstand worden ingevoerd.

Webinar opname

Bekijk de opnames van onze eerdere webinars waarin de positie van de dwarskracht wordt besproken. 

De positie van de inwendige krachten van de knooppunten die we uit een structureel model halen, kan door excentriciteiten worden verschoven ten opzichte van de oorsprong. Dit effect onderschat de interne krachten die op de verbinding werken. Laten we eens kijken hoe we de positie van interne krachten direct in werking kunnen veranderen en onjuiste resultaten kunnen voorkomen.