modelování skutečného působení dřevěných spojů programem ansys
DESCRIPTION
Modelování skutečného působení dřevěných spojů programem ANSYS. Řešitelé. Karel Kubza doktorand VUT FAST v Brně, Ústav stavební mechaniky. Zdeněk Vejpustek doktorand VUT FAST v Brně, Ústav kovových a dřevěných konstrukcí. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Zdeněk Vejpustekdoktorand VUT FAST v Brně, Ústav kovových a
dřevěných konstrukcí
Modelování skutečného působení dřevěných spojů programem ANSYS
Karel Kubzadoktorand VUT FAST v Brně, Ústav stavební
mechaniky
Řešitelé
Děkujeme za spolupráci : Doc. Ing. Bohumil Straka, CSc.
Ing. Jiří Kytýr, CSc. Ing. Vlastislav Salajka, CSc.
Ing. Jiří Kala
Důvody proč modelovat spoje
• Příprava zkoušek spojů dřevěných konstrukcí. Určení nejvhodnějších míst pro umístění měřící techniky, sledování vlivu okrajových podmínek a předběžný odhad výsledku zkoušky.
• Přesnější analýza chování spoje a tím i celkového působení dřevěné konstrukce, protože únosnost dřevěných konstrukcí je zásadním způsobem ovlivňována právě spoji. Z tohoto důvodu detailní znalost chování spojů umožňuje jejich vhodný a objektivní návrh a tím i hospodárný návrh celé konstrukce.
• Pomocí detailních znalostí o rozložení napětí a přetvoření spoje lze lépe vystihnout konstrukční řešení navrhovaných spojů. (Hledání nejvhodnějšího umístění spojovacích prvků.)
• Zatřídění spoje do celkového výpočetního modelu konstrukce otevírá možnost kombinace více typů zatížení i zohlednění doby jejich působení (vlhkost, teplota, přetížení, creep).
• Vyhodnocení problémových míst náchylných k poškození, které bude nutno přednostně sledovat.
• Ověření vztahů vyjadřujících tuhost a únosnost spojů.
Popis spoje :Symetrické spojení dřevěného prutu ocelovým hřebem (hladkým) k dvěma prutům. Konstrukční prvek – přípoj taženého prutu.
Geometrie spoje :Rozměry středního prutu : délka 76 mm šířka 48 mm výška 46 mm
Rozměry krajních prutů : délka 38 mm šířka 48 mm výška 46 mm
Rozměry ocelového kolíku : délka 116 mm průměr 16 mm
Mezera mezi pruty : 1 mm
Uvažované materiálové charakteristiky :Dřevo : E L = 13 700 MPa E R = 800 MPa E T = 300 MPa
Ocel : E = 210 000 MPa
Podpory :vetknutí plošné - horní konce krajních prutů
uchycení ve směru osy z (na obrázku je směr z vodorovný- uzly na kolmém řezu ve středu kolíku
Zatížení : posun dolního konce středního prutu o 10 mm
Modelovaný spoj č.1
Popis spoje :Symetrické spojení dvou dřevěných prutů čtyřmi ocelovými kolíky (hladkými) dvěmi příložky. Konstrukční prvek - táhlo.
Modelovaný spoj č.2
Srovnání řešených modelů :
Levý model – Svislé posunutí při dokonalém spojení :
Posuny při dokonalém slepení všech částí spoje. Ideální stav, celý spoj působí jako monolit.
Pravý model – Svislé posunutí při reálném spojení kolíky :
Symetrické spojení dřevěného prutu ocelovým kolíkem (hladkým) k dvěma prutům. Konstrukční prvek – spoj dvou tažených prutů.
Geometrie :Na modelu je vidět geometrie spoje a rozdělení hmot na jednotlivé briky. Mezi plochami jsou vloženy kontaktní prvky.
Modelovaný spoj č.2
Průběh napětí ve směru y (svislý směr):Symetricky řez spojem (v podélném a příčném směru) Tlakové napětí je soustředěno v místech kontaktu ocelového kolíku s dřevem.
Modelovaný spoj č.2
Průběh napětí ve směru z (podélný směr) :Symetricky rozřízlý spoj (v podélném a příčném směru) vykazuje největší napětí v horní a dolní středové části kolíku (ohýbaný nosník)
Modelovaný spoj č.2
Detail spoje :Na obrázcích je zachycen detail spoje, symetricky rozřízlý (v podélném a příčném směru).
Obrázek 1 – posunutí ve svislém směru
Obrázek 2 – napětí ve svislém směru
Obrázek 3 – napětí v podélném směru
Obrázek 2 Obrázek 3
Obrázek 1
Modelovaný spoj č.2Pružné deformace :Na obrázcích je zachycen detail spoje, symetricky rozřízlý (v podélném a příčném směru).
Obrázek 1 – pružná deformace ve svislém směru
Obrázek 2 – pružná deformace ve vodorovném směru
Obrázek 2
Obrázek 3
Obrázek 1
Obrázek 4Plastické deformace:Na obrázcích je zachycen detail spoje, symetricky rozřízlý (v podélném a příčném směru).
Obrázek 1 – plastické deformace ve svislém směru
Obrázek 2 – plastické deformace ve vodorovném směru
Konstrukce zastřešení sportovní haly v BílovciRozpětí 60 m
Materiál rostlé dřevo, pevnostní třídy S1
Spoje typ „ocel – dřevo“, s vkládanými styčníkovými plechy
typ „ocel – dřevo“, s hřebíkovými spojovacími prvky
typ „ocel – dřevo“, s kolíkovými spojovacími prvky
Výsledky přesnějšího řešení spojů jsou důležité zejména u velkorozponových a prostorových konstrukcí
Typický styčník konstrukce :Připojení mezipásových prutů k dolnímu pásu v místě styku dolního pásu.
Jedná se o spoj typu „ocel – dřevo“, s hřebíkovými spojovacími prvky.
Podporový styčník konstrukce :Připojení dřevěných prutů k ocelovému příčníku.
Jedná se o spoje typu „ocel – dřevo“, s kolíkovými spojovacími prvky.