Kann ich das Säulenmoment aufgrund des Balkens reduzieren, indem ich das Balkenende auf Stift stelle?

Ich habe eine Struktur, die nur Rahmenelemente (Balken und Säule) enthält.

Soweit ich weiß, wird die Säule in der Mitte ein zusätzliches Moment erfahren, wenn ich an den Säulen auf der linken und rechten Seite eine Punktlast ausübe und wenn die Balken-Säulen-Verbindung starr ist, da das Balkenmoment auf übertragen wird die mittlere Spalte.

Mit anderen Worten, die mittlere Spalte wird wegen der Existenz des Strahls einen Moment dauern, habe ich Recht?

Kann ich dann die Balken-Säulen-Verbindungsverbindung als Stift festlegen, um dieses zusätzliche Moment zu vermeiden, das von der mittleren Säule benötigt wird? Wie würde sich das strukturelle Verhalten ändern?

Ja, das ist richtig. Wenn Sie die Momente in den Säulen eliminieren möchten, wird dies durch eine festgesteckte Verbindung zwischen dem Balken und den Säulen erreicht.

Um dies zu demonstrieren, habe ich Ihre Struktur mit einigen imaginären Punktlasten und Abmessungen in einer Strukturanalyse-Software neu erstellt. Die Säulen sind vollständig an der Basis befestigt.

In den Diagrammen links haben die folgenden Bilder vollständig feste Verbindungen , während die Spalten rechts festgesteckte Verbindungen zu den Balken sind.

Am wichtigsten ist, dass Sie in den Spalten im rechten Fall (festgesteckte Verbindungen) kein Moment bemerken. Im Allgemeinen erhöht dies die Axialkraft und wir können dies in der mittleren Spalte sehen. Beachten Sie auch, dass die maximale Gesamtverschiebung (Vektorsumme der X- und Y-Verschiebung) im fixierten Modell größer ist. Wenn ein Moment auf die Säulen einwirkt, werden die Säulen seitwärts ausgelenkt, während im fixierten Modell keine seitliche Auslenkung auftritt (natürlich wird kein Knicken berücksichtigt, da dies nur eine lineare statische Analyse ist).

Ich hoffe das hilft! Ich habe das in der SkyCiv Structural 3D-Analysesoftware sehr schnell gemacht, wenn sich jemand wundert. Wenn Sie sich für ein kostenloses Konto anmelden, kann eine kleine Struktur wie diese in SkyCiv Structural 3D gelöst werden .

Wie @ pauloz1890 bereits in seiner Antwort angegeben hat , eliminieren Sie das Biegemoment Ihrer Säule, wenn Sie einer Balken-Säulen-Verbindung ein Scharnier hinzufügen (vorausgesetzt, es werden keine horizontalen Lasten aufgebracht).

Abgesehen davon zeigt Ihr Rendering einen Rahmen aus Betonbalken und Säulen. Die Fugen zwischen den Trägern und Säulen sind eindeutig monolithisch. Wenn dies die genaue Darstellung Ihrer Struktur ist und nicht geändert werden kann, muss Ihr Modell ohne Scharnier (und mit Biegemoment an den Säulen) unverändert bleiben .

Daher können Sie dieses Scharnier nur dann zu Ihrem Modell hinzufügen, wenn Sie das Scharnier auch zur tatsächlichen Struktur hinzufügen können. Es gibt viele Möglichkeiten, dies zu tun. Wenn Ihre Balken an Ort und Stelle gegossen sind, müssen Sie höchstwahrscheinlich ein Freysinnet- oder Menasger-Scharnier verwenden (es gibt einige andere, aber diese sind die häufigsten). Wenn andererseits Ihre Träger vorgegossen sind, können viele verschiedene Arten von Lagern verwendet werden (elastomer oder mechanisch).

_{Quelle (Klicken Sie auf "Volltext herunterladen", kostenlos))}

Wenn Sie Ihre Struktur ändern möchten, um Scharniere zuzulassen, müssen Sie entscheiden, wie sich die Balken um die zentrale Säule verhalten. Haben Sie zwei unabhängige Spannweiten (ein volles Scharnier) oder haben Sie einen durchgehenden Balken über beide Spannweiten (nur die Säule ist angelenkt, dies ist das Beispiel von @ pauloz1890)? Dies wirkt sich auf die Schnittgrößen auf Ihre Träger und die axiale Kraftverteilung zwischen den Säulen aus.

Beachten Sie auch, dass diese Modelle alle feste Stützen an der Basis der Säulen annehmen. Wenn eine Struktur an der Basis und an den Verbindungsstellen zwischen allen Säulen und Trägern vollständig angelenkt ist, wird sie hypostatisch (instabil). Um Scharnierverbindungen zwischen Ihren Säulen und Trägern zu definieren, müssen Sie daher sicherstellen, dass die Basis gegen Rotationen fixiert wird.

_{Diagramme, die mit Ftool , einem kostenlosen 2D-Frame-Analyse-Tool, erstellt wurden.}

Wenn Sie dem Mittelpfosten ein Scharnier hinzufügen, werden die Lasten weiterhin vom Mittelpfosten getragen. Die einzige Möglichkeit, den Mittelpfosten von jeglicher Belastung der Seitenpfosten zu isolieren, besteht darin, die Stiftverbindung der beiden seitlichen Pfostenbalken sowie den Mittelpfosten zu verwenden.