Knihovna článků

Jak zadat správnou pozici zatížení (Síly v)

Ocel

Connection

Bolts

Zatížení

Tento článek je dostupný také v dalších jazycích:

Při modelování kloubových přípojů je nutné zajistit, aby nulový ohybový moment působil v místě předpokládaného kloubu. Toho lze dosáhnout změnou polohy působícího zatížení (smykové síly) do pozice kloubu.

Teoretická vs. skutečná pozice kloubu

Abychom zajistili soulad výpočetního modelu se skutečným tvarem a statickým působením spoje, musíme se zamyslet nad průběhem ohybového momentu a místem působení smykové síly v přípoji. Na přípoji vodorovného nosníku na sloup si ukážeme rozdíly v modelování momentového a kloubového přípoje.

Momentový přípoj

Toto je schematický "skutečný" tvar momentového přípoje (vlevo) a jeho statický model použitý pro analýzu (vpravo).

V aplikaci IDEA StatiCa Connection definujeme v kartě Účinky zatížení síly, kterými kažbý prvek přípoje působí na uzel přípoje (obvykle střed přípoje, průsečík os prutů). V tabulce na obrázku výše jsou uvedeny síly, kterými vodorovný momentově připojený prvek B působí na sloup. Diagramy vnitřních sil na vodorovném prutu jsou potom následující.

Ohybové momenty podél prutů jsou v aplikaci IDEA StatiCa Connection zjednodušeny jako lineární. Na začátku připojeného prutu působí zadaný ohybový moment a směrem od uzlu průběh momentu pokračuje jako lineární funkce, jejiž sklon je definován zadanou smykovou silou.

Podívejte se na video, které popisuje rozložení ohybového momentu a další důležité informace.

Kloubový přípoj

V případě kloubu je ohybový moment v přípoji roven nule. Diagramy vnitřních sil na připojeném vodorovném prutu jsou zobrazeny na následujícím obrázku. Pro vyvození tohoto namáhání se v aplikaci Connection v uzlu zadá posouvající síla V_z= -40 kN a nulový ohybový moment M_y. V tomto případě říkáme, že působiště smykové síly (a pozice nulového ohybového momentu) je v uzlu, ve středu styčníku.

Obrázek odpovídá teoretické situaci, kdy je poloha kloubu přímo v uzlu (středu styčníku). Takto se kloubový přípoj běžně modeluje v globálním výpočtovém modelu konstrukce. Na skutečné konstrukci je však bod otáčení posunutý od středu přípoje. Uvažujme například šroubový přípoj nosníku na sloup momocí svislého přípojného plechu (žiletky), kdy můžeme předpokládat, že kloub je v těžišti skupiny šroubů.

Jak je zřejmé z následujícího obrázku, pokud skutečnou polohu kloubu v modelu nezohledníme, v místě skutečného kloubu působí nenulový ohybový moment (na obrázku vlevo). Což je zjevná chyba. Možností jak se tomuto vyhnout je upravit působiště smykové síly (a tím i nulového ohybového momentu) na připojeném prvku do místa kloubu (na obrázku vpravo).

Nastavení pozice smykové síly

V aplikaci lze definovat polohu smykové síly v sekci Model daného prutu. Rozdíl mezi těmito dvěma případy si ukážeme zde:

Vlevo: Síly v Uzel Vpravo: Síly v Šrouby

V situaci vlevo vzniká v místě kloubu ohybový moment, který způsobuje otáčení prutu směrem nahoru. Tento moment (pocházející od smykové síly, která lineárně roste od uzlu) vyvolává na první pohled chybné otáčení vodorovného prutu.

Nastavení můžeme snadno opravit tak, že přesuneme smykovou sílu, aby působila v místě kloubu. V takovém případě (pravý obrázek) se vodorovný nosník deformuje podle očekávání.

Třetí možnost v rozbalovací nabídce je Síly v Pozice. U některých operací, zejména při vytváření přípoje z více základních operací (např. výztužný plech, řez, skupina šroubů), nemá funkce Síly ve šroubech efekt a nedochází k posunu nulového ohybového momentu do uvažovaného kloubu.

Proto je třeba zvolit metodu "Síly v: Pozice" a zadat příslušnou vzdálenost X.

Od verze 23.1 je možné zadat pozici smykové síly také k Povrchu připojeného prvku. Více se dočtete v článku Zadávání a zobrazení polohy smykové síly (23.1).

Kloubové přípoje se často táké nazývají smykové přípoje. Je nutné zdůraznit, že poloha smykové síly se v jednotlivých typech smykových přípojů může měnit a nelze univerzálně předpokládat, že nulový ohybový moment je v místě těžiště skupiny šroubů. Podrobněji o problematice smykových přípojů pojednává článek: Když smykový přípoj přenáší ohybový moment.

Webinář

Podívejte se na záznam z jednoho z našich webinářů, kde se mluví o zadání pozice smykové síly.

Poloha uzlových vnitřních sil, kterou získáme z modelu konstrukce, může být pomocí excentricit posunutá od počátku. Tento efekt podhodnocuje vnitřní síly působící ve styčníku. Podívejme se, jak změnit polohu vnitřních sil přímo v operaci a vyhnout se nesprávným výsledkům.