Siatka bryłowa 3D z wewnętrznymi belkami 1D

Struktura materiału takiego, jak beton zbrojony stalowymi prętami, wymaga odpowiedniego przygotowania modelu obliczeniowego. Chcąc uzyskać model obliczeniowy należy zamodelować model 3D betonu oraz elementy prętowe 1D w taki sposób, aby węzły obu materiałów były ze sobą połączone.

Prace żelbetowe w Elektrowni Opole
Prace żelbetowe w Elektrowni Opole (źródło zdjęcia: http://www.awbud-zelbet.pl)

Zademonstruję w jaki sposób można w systemie Femap szybko zamodelować połączenie siatek 1D z siatką 3D mając pewność, że węzły na pewno będą ze sobą połączone i będą pracowały w analizie jak typowe konstrukcje żelbetowe.

Model betonu z prętami zbrojeniowymi wewnątrz.
1. Model betonu z prętami zbrojeniowymi wewnątrz.

W pierwszej kolejności należy zdefiniować punkty na ścianach bryły, z których będą wychodziły pręty stalowe. W tym celu należy wybrać polecenie Mesh / Mesh Control / Mesh Points on Surface… i w pierwszej kolejności wskazać powierzchnie betonu oraz punkty początkowe prętów stalowych. Wybierając opcję Use Existing Points (użyj istniejących punktów) w miejscach połączenia elementów belkowych na powierzchni stworzymy wspólne punkty siatki, co pozwoli uzyskać połączenie węzłów obu typów siatki.

Teraz można nałożyć siatkę 1D na krawędzie prętów stalowych, z których będzie można odczytać wartości na ściskanie i rozciąganie. W tym kroku można zdefiniować gęstość siatki zbrojenia wewnątrz bryły betonu.

Siatka 1D prętów stalowych z różną gęstością siatki
2. Siatka 1D prętów stalowych z różną gęstością siatki.

Po wykonaniu siatek na elementach zbrojenia można przejść do zdefiniowania siatki bryłowej betonu. Chcąc mieć pewność, że węzły betonu i zbrojenia będą miały wspólny podział i pokrywające się węzły, należy najpierw nałożyć siatkę na powierzchni. Tworząc siatkę 3D za pomocą narzędzia Tet Mesh Solid w oknie Automesh Solids należy zaznaczyć opcję Surface Mesh Only, w ten sposób uzyskamy siatkę tylko na powierzchni obiektu bryłowego.

Opcje definicji siatki 3D z opcją - Surface Mesh Only
3. Opcje definicji siatki 3D z opcją – Surface Mesh Only.
Siatka na powierzchni z uwzględnieniem prętów wewnątrz bryły
4. Siatka na powierzchni z uwzględnieniem prętów wewnątrz bryły.

Ponieważ obie siatki były wykonywane w różnych operacjach, za pomocą narzędzia do sprawdzania i łączenia pokrywających się węzłów połączono węzły siatki betonu i prętów zbrojenia.

Siatka bryłowa 3D z wewnętrznymi belkami 1D - Połączone węzły
5. Połączone węzły.

Mając pewność, że w obu siatkach węzły są wspólne można stworzyć finalną siatkę żelbetu.

Wybierając polecenie Mesh / Geometry / Solid from Elements…, po wyborze i akceptacji wszystkich elementów w oknie Automesh Solids, należy się upewnić czy w Opcjach jest włączona pozycja Delete Surface Elements.

Opcje okna Solid Automeshing Options
6. Opcje okna Solid Automeshing Options.

Po wykonaniu tej operacji uzyskujemy spójną siatkę żelbetu.

Chcąc wyświetlić elementy na przekroju stworzyłem grupę elementów.

Siatka bryłowa 3D z wewnętrznymi belkami 1D - Widok siatki żelbetu w przekroju
7. Widok siatki żelbetu w przekroju.

W ten sposób przygotowana siatka jest gotowa do dalszych obliczeń.

Szczegółowe wykonanie siatki żelbetu można zobaczyć na filmie:

Opracował
Michał Sroka
michal.sroka@gmsystem.pl

Skontaktuj się z nami

Udostępnij: