Oblicz ekstrema obciążeń

Wprowadzenie

Powszechną praktyką projektantów połączeń było wybieranie ekstremalnych składowych sił i momentów ze wszystkich kombinacji i jednoczesne ich stosowanie do projektowania połączenia. Podejście to mogło sprawdzać się w prostych przypadkach, jednak gdy połączenie staje się nieco bardziej złożone, projektant ryzykuje zarówno przewymiarowanie, jak i niedowymiarowanie połączenia.

Jedynym sposobem uniknięcia takich błędów jest projektowanie połączeń dla wszystkich dostępnych kombinacji, co jest obecnie proste dzięki narzędziom dostępnym w Checkbot lub poprzez opcję importu XLS umożliwiającą import efektów obciążeń z arkusza XLS.

Metody te wprowadzają jednak nowy zestaw problemów. Choć transfer obciążeń z globalnej analizy do lokalnego modelu połączenia został rozwiązany, obliczenia dla setek kombinacji znacząco wydłużają czas analizy.

Aby przyspieszyć proces projektowania, zasadne jest ograniczenie liczby kombinacji do podzbioru zawierającego potencjalnie krytyczne przypadki. Jednak wcześniejszy wybór kombinacji krytycznych nie jest zadaniem trywialnym, ponieważ nie istnieje ścisła reguła matematyczna, którą można zastosować w procesie selekcji. W związku z tym proponowany tok postępowania polega na ograniczeniu początkowej liczby kombinacji w celu zainicjowania procesu projektowania, sprawdzeniu i poprawieniu połączenia względem tych kombinacji, a następnie – po spełnieniu wszystkich warunków sprawdzenia – przeprowadzeniu obliczeń dla pełnego zestawu kombinacji.

Kryteria wyboru

W IDEA StatiCa możemy wybrać podzbiór kombinacji stosowanych do projektowania połączenia na podstawie następujących kryteriów, które są stosowane do każdego z elementów łączących się z badanym węzłem:

1. Kombinacja zawiera ekstremalną składową siły/momentu dla którejkolwiek z 6 składowych sił wewnętrznych/momentów na element (dla n elementów można uzyskać do 12∙n kombinacji).
2. Kombinacja zawiera maksymalną wypadkową siły tnącej (do n kombinacji)
3. Kombinacja zawiera maksymalną wypadkową momentu (do n kombinacji)
4. Kombinacja zawierająca ekstremalne wewnętrzne siły osiowe (patrz poniżej – do 2∙n kombinacji)
5. Kombinacja zawierająca ekstremalne wewnętrzne siły tnące (patrz poniżej – do n kombinacji)
6. Kombinacja zawierająca ekstremalne wewnętrzne siły wypadkowe (patrz poniżej – do n kombinacji)
7. Kombinacje zawierające ekstremalne naprężenia normalne w narożnikach obwiedni przekroju poprzecznego, wyznaczone z (do 2∙n kombinacji)

W rezultacie podzbiór kombinacji może zawierać do 20∙n kombinacji, gdzie n jest liczbą zbiegających się elementów.

Należy wziąć pod uwagę następujące kwestie:

• Jedna kombinacja może spełniać więcej niż jedno z powyższych kryteriów, co prowadzi do mniejszej liczby wybranych kombinacji, niż można by się spodziewać.
• W odniesieniu do punktów (4), (5) i (6) powyżej: odnotowano przypadki kombinacji wykazujących ekstremalne siły osiowe w lokalizacjach wewnętrznych (np. rozciąganie w wewnętrznie rozmieszczonych kotwach śrubowych). Aby uchwycić te przypadki, obliczane są osiowe, tnące i wypadkowe siły w lokalizacjach wewnętrznych oznaczonych jako TL, TR, BL i BR na poniższym rysunku:

Wybór ekstremów i przeprowadzenie analizy 

Aby wybrać ekstrema do analizy, kliknij prawym przyciskiem myszy na Efekty obciążeń i wybierz opcję Calculate load extremes.

Powoduje to odznaczenie nieistotnych (niebędących ekstremami) efektów obciążeń z listy. Powód wyboru każdego ekstremalnego efektu obciążenia jest przedstawiony w opisie pod tabelą.

Import ekstremów z pliku XLS

Możesz również skorzystać z wyboru ekstremów podczas importowania wartości obciążeń z arkusza Excel. Zaznacz pole Import only extremes. Natychmiast zostanie wyświetlona informacja o liczbie efektów obciążeń uznanych za ekstrema.

Ekstremalne efekty obciążeń są importowane, a pozostałe są pomijane.

Ustawianie tolerancji

Aby pominąć nieistotne (małe) wartości ekstremów, można ustawić limity/tolerancje dla każdej składowej sił wewnętrznych. Wartość siły (wartość bezwzględna) mniejsza niż ustawiony limit nie będzie brana pod uwagę przy wyznaczaniu ekstremów.

Po zmianie tych wartości na wyższe wyświetlane jest ostrzeżenie wraz z powodami wyboru danego efektu obciążenia.

Możesz zapisać swoje niestandardowe wartości wśród szablonów i używać ich w innym projekcie, wczytując je lub ustawiając szablon jako domyślny.

Funkcja została udostępniona w aktualizacji 22.1.3 i zaktualizowana w wersji 23.0.1.

Wybór ekstremalnych obciążeń przez Checkbot (łącze BIM)

Istnieje również inna możliwość filtrowania ekstremów obciążeń w przypadku korzystania z łącza BIM (IDEA StatiCa Checkbot). Otwórz Load configurator w Checkbot i przejdź do Result classes for checks w środkowej kolumnie. Wybierz żądaną klasę wyników i w prawym polu określ, czy obciążenia mają być filtrowane. Po zaznaczeniu pola wyboru Evaluate critical effects* ekstrema sił są filtrowane. (Po zamknięciu okna konfiguratora obciążeń należy wywołać polecenie Load update.)

Należy pamiętać, że algorytm filtrowania różni się od opisanej powyżej procedury: więcej informacji można znaleźć w artykule Evaluate critical effects for loads imported via BIM links.

* Funkcja Evaluate critical effects została usunięta i zastąpiona funkcją Calculate load extremes począwszy od wersji 25.1.2.