{"id":66729,"date":"2026-02-16T16:15:01","date_gmt":"2026-02-16T15:15:01","guid":{"rendered":"https:\/\/strusoft.com\/blog\/uncategorized-fi\/7dof-beam-common-questions\/"},"modified":"2026-03-31T14:51:20","modified_gmt":"2026-03-31T12:51:20","slug":"7dof-palkkimalli-tavallisimmat-kysymykset","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/strusoft.com\/fi\/blog\/blog-fi-2\/7dof-palkkimalli-tavallisimmat-kysymykset\/","title":{"rendered":"7DOF palkkimalli \u2013 Tavallisimmat kysymykset"},"content":{"rendered":"

Vastaukset tavallisimpiin kysymyksiin 7 vapausasteen palkkimallista eli v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n huomioivasta palkkimallista.<\/h2>\n

mik\u00e4 7DOF palkki tai v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4?<\/h3>\n

V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 on ilmi\u00f6, joka tapahtuu kaikille todellisille palkeille poislukien py\u00f6re\u00e4t poikkileikkausmuodot. V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 tapahtuu kaikille materiaaleille kuten ter\u00e4kselle, betonille, puulle ja alumiinille. V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 tapahtuu vain, jos palkissa on v\u00e4\u00e4nt\u00f6rasituksia. Palkit, joissa on vain taivutusta tai puristusta tai n\u00e4iden yhdistelmi\u00e4 eiv\u00e4t v\u00e4\u00e4risty pituussuunnassa. Kun palkeissa ei ole v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4 tavallinen 6-vapausasteen (DoF, Degrees of Freedom) palkkimalli on riitt\u00e4v\u00e4. Kun poikkileikkaus on jotain muuta kuin py\u00f6re\u00e4 ja palkissa on v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4 ja v\u00e4\u00e4nt\u00f6 on estetty v\u00e4\u00e4nt\u00f6, v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 tapahtuu ja 7-vapausasteen (7DOF) palkkimalli on tarpeellinen.<\/p>\n

V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 voidaan kuvata lis\u00e4\u00e4m\u00e4ll\u00e4 uusi vapausaste 6-vapausasteen palkkimalleihin. T\u00e4t\u00e4 7:t\u00e4 vapausaste vastaa my\u00f6s uusi sis\u00e4inen voima \u2013 bimomentti B ja uusi siirtym\u00e4komponentti \u2013 V\u00e4\u00e4t\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 (warping \u03d1). N\u00e4it\u00e4 palkkimalleja, joissa on 7 vapausastetta kutsutaan 7 vapausasteen palkeiksi (7DOF).<\/p>\n

V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 voi olla helpompi ymm\u00e4rt\u00e4\u00e4, jos ajattelee sit\u00e4 I-palkkien kautta. I palkin v\u00e4\u00e4nt\u00f6 aiheuttaa kaksi asiaa: V\u00e4\u00e4nt\u00f6 aiheuttaa leikkausj\u00e4nnityst\u00e4 palkkien sein\u00e4miin ja jos palkin laippojen kiertym\u00e4 palkin pystyakselin ymp\u00e4ri on estetty jossain kohdassa, syntyy laippoihin v\u00e4\u00e4nn\u00f6st\u00e4 palkin pituussuuntaisia voimia ja poikittaisia leikkausvoimia. 6-vapausasteen palkit eiv\u00e4t huomioi v\u00e4\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 laippoihin syntyvi\u00e4 pitkitt\u00e4issuuntaisia voimia ja siksi eiv\u00e4t sovellu v\u00e4\u00e4nn\u00f6n tutkimiseen suurimmassa osassa todellisista rakenteista. 7-vapausasteen palkkimalli kuvaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6k\u00e4yt\u00f6st\u00e4 n\u00e4iden kaikkien ilmi\u00f6iden avulla ja siksi on oikea malli v\u00e4\u00e4nnettyihin rakenteisiin ja vastaa hyvin todellisuutta.<\/p>\n

7DOF palkki kuvaa v\u00e4\u00e4nn\u00f6n paljon realistisemmin \u2013 katso kuvaa alla ja vertaa St. Venant (6-vapausastee palkki) j\u00e4nnityksi\u00e4 kokonaisj\u00e4nnitystilaan. St Venant j\u00e4nnityksill\u00e4 joka on 6 vapausasteen palkin v\u00e4\u00e4nt\u00f6 ja kokonaisj\u00e4nnityksill\u00e4 ei juuri ole mit\u00e4\u00e4n korrelaatiota. 7-vapausasteen palkkimalli tuottaa my\u00f6s oikean v\u00e4\u00e4nt\u00f6j\u00e4ykkyyden palkeille. Virhe 6-vapausasteen kanssa laskettuna j\u00e4ykkyydess\u00e4 voi olla jopa 500%.<\/p>\n<\/div>

\"Total<\/span><\/div>

FEM-Design General 7DOF \u2013 onko se erillainen kun muut 7DOF mallit?<\/h3>\n

Olet varmaan n\u00e4hnyt, ett\u00e4 poikkileikkaus esitet\u00e4\u00e4n viivojen avulla kun v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 kuvataan? Jos poikkileikkausta kuvataan viivoilla, on poikkileikkausen v\u00e4\u00e4ristym\u00e4parametrien ja muodon laskeminen paljon helpompaa. Jos otamme esimerkiksi I-palkin, v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 on selitetty yl\u00e4- ja alalaipan taivutuksella vaakatasossa. Poikkileikkaus on symmetrinen, joten uumaan ei synny v\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4nnityksi\u00e4. T\u00e4t\u00e4 teoriaa kutsutaan Vlasov v\u00e4\u00e4nt\u00f6teoriaksi ja se selitt\u00e4\u00e4 v\u00e4\u00e4nn\u00f6n hyvin, jos poikkileikkaus on avoin (ei sovellu putkille kuten putkipalkit,deltapalkit ja vastaavat). Toinen rajoitus Vlasov teoriassa on sein\u00e4m\u00e4npaksuus. Teoria ei toimi, kun sein\u00e4m\u00e4npaksuus poikkileikkauksissa kasvaa ja leikkausmuodonmuutokset alkaa hallita siirtym\u00e4\u00e4 v\u00e4\u00e4nn\u00f6ss\u00e4. Vlasov on tavallisin 7DOF teoria palkkimalleilla FE ohjelmissa . Vlasov on hyv\u00e4 aproksimaatio kun j\u00e4nteet ovat pitki\u00e4 ja poikkileikkaukset avoimia ja sein\u00e4m\u00e4t palkissa ohuita.<\/p>\n

Kun j\u00e4nteet ovat lyhyempi\u00e4, leikkausmuodonmuutoksia ei voida en\u00e4\u00e4 sivuuttaa ja Vlasov teoria alkaa poikkeamaan todellisuudesta \u2013 ja usein juuri vaaralliselle puolelle. Leikkausmuodonmuutokset laipoissa tekev\u00e4t palkista l\u00f6ysemm\u00e4n. Kollbrunner teoria lis\u00e4\u00e4 leikkausmuodonmuutosten vaikutuksen v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4n. Leikkausmuodonmuutokset tulevat todella oleelliseksi, kun v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4k\u00e4yt\u00f6st\u00e4 yritet\u00e4\u00e4n kuvata suljetuilla rakenneputkilla tai poikkileikkauksilla, joissa on suljettuja osia.<\/p>\n

When span lengths get shorter, shear deformations cannot be neglected anymore and Vlasov theory deviates from reality \u2013 usually to the unsafe side. Shear deformation of flanges in warping causes a loss of warping stiffness. Kollbrunner theory adds shear deformations to warping. Shear deformation becomes essential when torsional warping of tubes or sections with tubular parts is analyzed. Shear becomes a more important component of warping.<\/p>\n

FEM-Design k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 muokattua Kollbunnerin v\u00e4\u00e4nt\u00f6teoriaa palkeissa. Kollbrunnerin teorian heikkous on se, ett\u00e4 se olettaa hyvin yksinkertaisen leikkausjakauman sein\u00e4miss\u00e4, joka toimii vain ohutsein\u00e4m\u00e4isiss\u00e4 poikkileikkauksissa. Siksi Kollbrunner ei sovi massiivisten poikkileikkausten v\u00e4\u00e4nn\u00f6n kuvaamiseen kuten betonipoikkileikkaukset tai puupoikkileikkaukset tai paksusein\u00e4m\u00e4iset ter\u00e4sosat tai valuosat kuten alumiinipursotteet. FEM-Design laskee poikkileikkauksille korjauskertoimen \u03c133, joka korjaa yksikertaisen leikkausjakauman ja todellisen leikkausjakauman eron j\u00e4ykkyysmatriisiin v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4ll\u00e4. Siksi my\u00f6s paksusein\u00e4m\u00e4iset ja tilavuuskappaleiden v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4 voidaan laskea. Lue lis\u00e4\u00e4 teoriamanuaalista: t\u00e4st\u00e4.<\/a><\/p>\n<\/div>

\"Kollbrunner<\/span><\/div>

FEM-Design:in yleisen v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4teorian edut:<\/p>\n

    \n
  • Sallii k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 mit\u00e4 tahansa poikkileikkausta, mukaan lukien suljetut<\/li>\n
  • Voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 miss\u00e4 tahansa rakentessa mill\u00e4 tahansa poikkileikkauksella<\/li>\n
  • Sinun ei tarvi en\u00e4\u00e4 arvailla v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n vaikutuksia, koska ohjelmasi hyv\u00e4ksyy vain v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4n avoimet poikkileikkaukset joissa on ohut sein\u00e4m\u00e4.<\/li>\n
  • Mik\u00e4 tahansa materiaali, j\u00e4nnitysanalyysi perustuu isotrooppiseen materiaalimalliin.<\/li>\n
  • Bimomenttipiikit tukien ja kuormien l\u00e4hell\u00e4 ovat realistisempia, huiput laskevat verratuna Vlasov teoriaan.<\/li>\n
  • Tarkemmat kiepahdusmuodot verrattuna Vlasov teoriaan. Vlasov laskee kiepahdusmuodot vaaralliselle puolelle lyhyiss\u00e4 j\u00e4nteiss\u00e4, koska leikkauksen aiheuttamaan muodonmuutosta ei huomioida.<\/li>\n
  • 7DOF joka on yhteensopiva timoshenkio 6DOF teorian kanssa, jossa on leikkausmuodonmuutokset.<\/li>\n
  • Tarkempi k\u00e4yt\u00f6s lyhyemmiss\u00e4 j\u00e4nteiss\u00e4<\/li>\n
  • Tarkempi bimomentin hiipuma \u2013St. Venant j\u00e4nnitykset nousevat. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4nnityksi\u00e4 ei liioitella<\/li>\n
  • Koska palkeissa k\u00e4ytet\u00e4\u00e4n muotofunktioita FE elementtien v\u00e4lisen muutoksen arvioimiseen hyvin l\u00e4hell\u00e4 lopullista ratkaisua jopa muutamalla FE elementill\u00e4.<\/li>\n<\/ul>\n

    Onko perinteinen palkkimalli on turvallisempi kun 7DOF?<\/h3>\n

    Usein ensireaktio 7 vapausasteen palkkimalleihin on kompleksisuus \u2013 se on uusi asia, jota on vaikea k\u00e4sitell\u00e4 tai ymm\u00e4rt\u00e4\u00e4. Usein ensimm\u00e4inen reaktio on k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 \u201cturvallista\u201d vanhaa 6 vapausasteen palkkimallia \u2013 niit\u00e4 mit\u00e4 k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4 on koko uransa k\u00e4ytt\u00e4nyt. Huonot uutiset kuitenkin on, ett\u00e4 6 vapausasteen sauvamallin turvallisuus on v\u00e4\u00e4r\u00e4 oletus. 6-vapausasteen sauvamallit eiv\u00e4t ole turvallisempia. 7DOF palkit ovat aina realistisempia. Ne eiv\u00e4t voi olla ep\u00e4tarkempia kuvauksia todellisuudesta miss\u00e4\u00e4n tilanteessa. Realistisempi kuvaus ja j\u00e4ykkyyskuvaus paljastaa rakenteen todelliset heikkoudet. J\u00e4nnitykset ilmenev\u00e4t v\u00e4\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 juuri siell\u00e4 miss\u00e4 ne todellisuudessa ovat eik\u00e4 v\u00e4\u00e4riss\u00e4 kohdissa.<\/p>\n

    Joissain kohdissa rakenteessa 7DOF palkit ovat turvallisempia. Joissain kohdissa 6-vapausasteen palkit ovat turvallisempia. Ainoa varma asia on, ett\u00e4 6-vapausasteen palkkimalleilla olet kauempana todellisuudesta \u2013 joten 7 vapausasteen mallit ovat itseasiassa turvallisempi valinta. Ei voida pit\u00e4\u00e4 mitenk\u00e4\u00e4n oikeutettuna j\u00e4tt\u00e4\u00e4 huomioimatta oleellista osaa rakenteiden mekaniikasta jos et vain ymm\u00e4rr\u00e4 sit\u00e4 tai et pid\u00e4 siit\u00e4.<\/p>\n

    Jos valitset 6-vapausasteen palkkimallin 7-vapausasteen palkkimallin sijaan tee siit\u00e4 tietoinen valinta. Kun valitset 6-vapausasteen palkkimallin teet seuraavan suunnitteluolettaman: v\u00e4\u00e4nt\u00f6 on vapaata ja t\u00e4m\u00e4 poikkileikkaus ei v\u00e4\u00e4risty. Muista ett\u00e4 suurin osa todellisista v\u00e4\u00e4nt\u00f6tilanteista itseasiassa on estetty\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4 ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 yleisemp\u00e4\u00e4 kun luulet.<\/p>\n<\/div>

    \"How<\/span><\/div>

    Esimerkki: Kuinka 7DOF palkki vaikuttaa rakenteen sis\u00e4iseen voimajakaumaan. Palkin ja pilareiden mitoitus ja pilarilaipan mitoitus taivutukselle. Vain 7-vapausasteen sauvamalli antaa oikean ratkaisun. Olettamus vapaasta v\u00e4\u00e4nn\u00f6st\u00e4 on v\u00e4\u00e4rin t\u00e4ss\u00e4 esimerkiss\u00e4.<\/p>\n<\/div>

    No, pit\u00e4\u00e4k\u00f6 minun nyt muuttaa kaikki palkkini 7DOF palkeiksi?<\/h3>\n

    FEM-Design:in yleisell\u00e4 7DOF teorialla sinulla tosiaan on t\u00e4m\u00e4 mahdollisuus \u2013 kytke\u00e4 p\u00e4\u00e4lle 7-vapausasteen malli kaikilla mallisi palkeilla \u2013 kaikilla 500 palkilla, jota siin\u00e4 mallissa on. Aika hyv\u00e4 juttu? Mutta onko se j\u00e4rkev\u00e4\u00e4? Ajatko neliveto p\u00e4\u00e4ll\u00e4 kes\u00e4ll\u00e4 moottoritiell\u00e4? Voihan niin tehd\u00e4. 7:s vapausaste lis\u00e4\u00e4 rivej\u00e4 j\u00e4ykkyysmatriisiin. T\u00e4m\u00e4 tarkoittaa, ett\u00e4 joka solmun poikkileikkauksen v\u00e4\u00e4ristym\u00e4kytkent\u00e4 kaikkiin muihin solmuihin mallissa pit\u00e4\u00e4 kuvata. Joten ainakin se tarkoittaa pidemp\u00e4\u00e4 laskenta-aikaa ja monimutkaisempaa FE mallia. Laskennan kesto on pieni haitta. Varsinkin nykyaikaisilla tietokoneilla ja varsinkin kun verrataan tilannetta palkkien kuvaamiseen kuorimalleilla. Kuorimallikuvaus on kilpaileva ratkaisu \u2013 joka my\u00f6s on k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 mahdoton todellisilla monimutkaisilla isoilla malleilla.<\/p>\n

    Isoin ongelma k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 7 vapausasteen sauvamalleja \u201coletus\u201d ratkaisuna on tosiasia, ett\u00e4 suurimmassa osassa palkkeja se on aivan turha. Harvat palkit on kuormitettu niin, ett\u00e4 niihin tulee suuri v\u00e4\u00e4nt\u00f6, tai niiden kiepahdusstabiliteetti on niin vaikea ongelma ett\u00e4 7 vapausastetta tarvitaan niiden stabiliteetin selvitt\u00e4miseen. K\u00e4yt\u00e4 7:tt\u00e4 vapausastetta niiss\u00e4 palkeissa, joissa niit\u00e4 tosiaan tarvitaan. Ja muista viisaus mik\u00e4 liittyy FE malleihin: jos reuna-ehtosi on v\u00e4\u00e4rin, on my\u00f6s FE malli v\u00e4\u00e4rin. 7-vapausasteen palkeissa t\u00e4m\u00e4 tarkoittaa sit\u00e4 joudut m\u00e4\u00e4ritt\u00e4m\u00e4\u00e4n liitoksesi v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n kannalta kaikkiin palkkeihisi \u2013niihin 500 kappaleeseen. Jos joku on v\u00e4\u00e4rin antaa malli niist\u00e4 riippuvista kohdista v\u00e4\u00e4r\u00e4t kiepahdusmuodot tai v\u00e4\u00e4r\u00e4n v\u00e4\u00e4nt\u00f6vasteen. Ei siis riit\u00e4, ett\u00e4 vain kytket mallin p\u00e4\u00e4lle palkeissa, ja olettaa ett\u00e4 nyt mallisi on jotenkin parempi. Ei se tietenk\u00e4\u00e4n huonompi ole, mutta k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4n t\u00e4rkein vastuu on asettaa reunaehdot eli tuennat ja kytkenn\u00e4t . Pid\u00e4th\u00e4n my\u00f6s mieless\u00e4, ett\u00e4 jos p\u00e4\u00e4t\u00e4t k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 500 kpl 6-vapausasteen palkkia otat my\u00f6s kantaa, ett\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6 on vapaata v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4. Se k\u00e4yt\u00e4t\u00e4tk\u00f6 6- vain 7-vapausasteen palkkimallia pit\u00e4isi olla tietoinen valinta \u2013 ei seurausta motivaatioista, ettet halua ottaa kantaa v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4n palkkiliitoksissa. Katso kysymys: Onko perinteinen palkkimalli turvallisempi.<\/p>\n

    Milloin minun pit\u00e4\u00e4 k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 7 vapausasteen palkkia?<\/h3>\n

    Joskus v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 kutsutaan \u201cVlasov v\u00e4\u00e4nn\u00f6ksi\u201d, T\u00e4m\u00e4 on aika yleinen nimitys ruotsissa. Vlasov ei kuitenkaan ole kovin hyv\u00e4 termi kuvata v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4, koska se on vain yksi rajoittunut teoria joka kuvaa sit\u00e4. Pitkill\u00e4 palkeilla pitkill\u00e4 j\u00e4nteill\u00e4 ja ohuilla sein\u00e4mill\u00e4 FEM-Design antaa hyvin l\u00e4helle Vlasov teoriaa olevia tuloksia. Lyhyill\u00e4 palkeilla ja paksuilla sein\u00e4mill\u00e4 FEM-Designin tarjoama teoria on tarkempi. Katso yl\u00e4puolelta. Joka tapauksessa FEM-Designin Teoria kuvaa yhdistetty\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4 eli se kuvaa tilannetta miss\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6 kannatellaan kahdella mekanismilla: St-. Venant v\u00e4\u00e4nn\u00f6ll\u00e4 ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4ll\u00e4 \u201cVlassov\u201d -komponentilla.<\/p>\n

    When should I use 7DOF?<\/h3>\n

    Teoriassa vastaus on hyvin helppo: on vain kaksi k\u00e4ytt\u00f6tapausta, mutta k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 t\u00e4m\u00e4 on monimutkaisempi ongelma. K\u00e4ytt\u00f6tapaukset ovat v\u00e4\u00e4nt\u00f6analyysi niille poikkileikkauksille, jotka ovat jotain muuta,kun ympyr\u00f6it\u00e4 ja kiepahduskapasiteetin laskenta monimutkaisissa tilanteissa. Yksinkertaisissa tilanteissa voit k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 FEM-Design:in ter\u00e4smitoitusta kiepahduskapasiteetin tarkastukseen.<\/p>\n

    Ensimm\u00e4inen tilanne v\u00e4\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 milloin 7-vapausasteen palkki antaa eri tuloksia kun 6- vapausasteen palkki on estetty v\u00e4\u00e4nt\u00f6. K\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 jos olet ep\u00e4varma onko v\u00e4\u00e4nt\u00f6 estetty\u00e4 vai vapaata, oleta ett\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6 on estetty\u00e4. Melkein aina k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 se on jossain m\u00e4\u00e4rin estetty\u00e4. Vaikka sinulla ei olisi v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tukia ja luulet ett\u00e4 se on siksi vapaata v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4 \u2013 mieti uudestaan. Katso my\u00f6s seuraava kysymys.<\/p>\n<\/div>

    <\/span><\/div>
    <\/div>

    Esimerkki estetyn ulokepalkin v\u00e4\u00e4nn\u00f6st\u00e4. Kaksoissymmetrinen poikkileikkaus. Vain 7-vapausasteen palkki antaa oikeat tulokset. Ero kiertym\u00e4ss\u00e4 500% 6-vapausasteen ja 7-vapausasteen palkin v\u00e4lill\u00e4.<\/p>\n

    Kun teet v\u00e4\u00e4nt\u00f6analyysej\u00e4 ep\u00e4symmetrisille poikkileikkauksille 7-vapausasteen palkkimallit todella loistavat. 6-vapausasteen palkeissa ei ole vuorovaitutusta v\u00e4\u00e4nn\u00f6n ja palkkien taipuman v\u00e4lill\u00e4. 6-vapausasteen palkit vain kiertyv\u00e4t ilman siirtym\u00e4\u00e4. 7-vapausasteen palkit pystyv\u00e4t kuvaamaan linkin kiertym\u00e4n ja siirtym\u00e4n v\u00e4lill\u00e4. Toinen etu 7-vapausasteen palkeissa on kuorman poikittaisaseman m\u00e4\u00e4ritt\u00e4minen tarkasti ilman ristiriitaa. Katso alla kysymys liittyen kuorman asemaan.<\/p>\n<\/div>

    \"7DOF<\/span><\/div>

    Esimerkki ep\u00e4symmetrisen palkin v\u00e4\u00e4nn\u00f6st\u00e4. V\u00e4\u00e4nt\u00f6 aiheuttaa bimomentin – sis\u00e4isen tasapainossa olevan voimasysteemin laippoihin. Ep\u00e4symmetriasta johtuen laippojen siirtym\u00e4 on erisuuri ja palkki liikkuu vaakasuunnassa.<\/p>\n<\/div>

    Milloin voin k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 7-vapausasteen palkkia?<\/h3>\n

    On tietty eri asia milloin voit k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 7-vapausasteen palkkia ja milloin pit\u00e4\u00e4 k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 sit\u00e4. 7-vapausasteen palkki on palkkiteoria. Palkkiteoriaan liittyy paljon rajoitteita. Palkeissa j\u00e4nnitykset kulkevat vain palkin pituussunnassa ja leikkaus k\u00e4sitell\u00e4\u00e4n yksikertaisella teorialla. Jos palkki on hyvin lyhyt – tilanne on 3D ongelma. FEM-Designissa rajoitus on tietenkin on pienempi koska leikkausmuodonmuutokset on mukana my\u00f6s v\u00e4\u00e4ristym\u00e4ss\u00e4 (modified Kollbrunner). Koska kuitenkin palkin j\u00e4nnitykset kulkee palkin pituussuuntaan, 7-vapausasteen palkkimalli ei voi ennustaa k\u00e4yt\u00f6st\u00e4 pistekuormien alla eik\u00e4 tukien l\u00e4hell\u00e4. N\u00e4ihin liittyvi\u00e4 stabiliteettiongelmia ei voi ratkaista 7-vapausasteen palkilla.<\/p>\n

    Jos palkki on korkea ja uuma ohut voi se lommahtaa tai poikkileikkaus v\u00e4\u00e4risty\u00e4 kiepahdusmuodoissa. N\u00e4it\u00e4k\u00e4\u00e4n ei voi k\u00e4sitell\u00e4 7-vapausasteen sauvamallilla. Palkkimallissa poikkileikkauksen muoto pysyy samana. Vain pituussuuntainen v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 kuvataan. Jos poikkileikkaus on hyvin leve\u00e4 ja sein\u00e4m\u00e4t ohuet shear-lag ilmi\u00f6 v\u00e4\u00e4rist\u00e4\u00e4 poikkileikkausta palkin pituussunnassa ja t\u00e4m\u00e4n tyyppist\u00e4 v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 ei my\u00f6sk\u00e4\u00e4n huomioida 7-vapausasteen palkeissa. My\u00f6sk\u00e4\u00e4n ep\u00e4jatkuvuusalueilla eli palkkien liitoksissa 7-vapausasteen palkkimalli ei toimi \u2013 kuten ei mik\u00e4\u00e4n palkkimalli.<\/p>\n

    Yhteenvetona voidaan sanoa ett\u00e4 7-vapausasteen palkkimalleja voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 niiss\u00e4 tilanteissa, miss\u00e4 normaali palkkiteoria p\u00e4tee. Palkki on enem\u00e4n pitk\u00e4 kun leve\u00e4 ja korkea ja poikkileikkaus ei v\u00e4\u00e4risty poikkisuunnassa. Lis\u00e4ksi vain kiepahdus ja nurjahdusstabiliteettimuodot voidaan tutkia. Lis\u00e4\u00e4 siis j\u00e4ykisteet palkkeihin pistekuormien l\u00e4helle ja tukien l\u00e4helle est\u00e4m\u00e4\u00e4n v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 ja \u00e4l\u00e4 k\u00e4yt\u00e4 leveit\u00e4 poikkileikkauksia \u2013 ainakaan koko leveydelt\u00e4\u00e4n kun varmistat kapasiteettia.<\/p>\n

    Mik\u00e4 on sitten se estetty v\u00e4\u00e4nt\u00f6?<\/h3>\n

    7-vapausasteen palkkimalli on pakollinen estetyss\u00e4 v\u00e4\u00e4nn\u00f6ss\u00e4. Mik\u00e4 on vapaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6? M\u00e4\u00e4ritelm\u00e4 t\u00e4ss\u00e4 on, ett\u00e4 v\u00e4\u00e4nn\u00f6n aiheuttama pituussuuntainen v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 p\u00e4\u00e4see tapahtumaan vapaasti. Yleinen harhak\u00e4sitys on, ett\u00e4 jos palkin v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 (palkin laippojen pituussuuntaista siirtym\u00e4\u00e4) ei ole estetty kummassakaan palkin p\u00e4\u00e4ss\u00e4 – palkki on vapaan v\u00e4\u00e4nn\u00f6n vaikutuksessa. T\u00e4m\u00e4 on v\u00e4\u00e4r\u00e4 v\u00e4itt\u00e4m\u00e4. Selitys l\u00f6ytyy alla olevasta kuvasta. Vapaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6 n\u00e4ytt\u00e4\u00e4 alla olevan kuvan mukaiselta. Pistemomentti palkin p\u00e4\u00e4ss\u00e4 ja kummassakin p\u00e4\u00e4ss\u00e4 palkkia v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 on vapaata. Poikkileikkaus v\u00e4\u00e4ristyy, mutta laippojen siirtym\u00e4muoto on suora viiva. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4n muutos pituusmetri\u00e4 kohti on vakio.<\/p>\n<\/div>

    <\/span><\/div>
    <\/div>

    Kuvaus vapaasta v\u00e4\u00e4nn\u00f6st\u00e4 \u2013 Tasainen v\u00e4\u00e4nt\u00f6 ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 p\u00e4\u00e4see kummassakin p\u00e4\u00e4ss\u00e4 tapahtumaan vapaasti.<\/p>\n

    Kun kumpi tahansa n\u00e4ist\u00e4 ei ole voimassa \u2013 tasainen v\u00e4\u00e4nt\u00f6momentti tai vapaa laippojen liike on estetty, on kyseess\u00e4 estetty v\u00e4\u00e4nt\u00f6. Tehd\u00e4\u00e4n pieni muutos yll\u00e4 olevaan malliin. Lis\u00e4t\u00e4\u00e4n palkin p\u00e4\u00e4h\u00e4n pieni uloke, jossa ei vaikuta voimia. V\u00e4\u00e4nt\u00f6 ei ole en\u00e4\u00e4 vakio, koska ulkoinen v\u00e4\u00e4nt\u00f6 menee nollaan palkin loppup\u00e4\u00e4ss\u00e4. T\u00e4m\u00e4 tarkoittaa, ett\u00e4 laipat kaareutuvat koska v\u00e4\u00e4nt\u00f6 ei ole vakio. Laippojen kaareutuma aiheuttaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 (warping) j\u00e4nnityksi\u00e4 ja vain 7-vapausasteen palkki voi antaa oikeita tuloksia.<\/p>\n<\/div>

    \"Modification<\/span><\/div>
    <\/div>

    Muutos yll\u00e4 olevaan palkkimalliin. St venant v\u00e4\u00e4nt\u00f6 palkeissa. Jopa ilman laippojen v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tukia laippoihin tulee kaareutumaa. Palkkiin syntyy v\u00e4\u00e4ristym\u00e4voimia ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 my\u00f6s kantaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4 \u2013 t\u00e4m\u00e4 on estetty v\u00e4\u00e4nt\u00f6.<\/p>\n

    Jos kaikki t\u00e4m\u00e4 on liian vaikea omaksua kerralla: laita vain laskentamalliisi v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuet niin ett\u00e4 ne vastaa todellisuutta, ja kytke p\u00e4\u00e4lle 7-vapausasteen palkkimalli FEM-Designissa ja ohjelma aina antaa oikeat tulokset. Oli sitten kyse vapaasta tai estetyst\u00e4 v\u00e4\u00e4nn\u00f6st\u00e4. Teht\u00e4v\u00e4sti insin\u00f6\u00f6rin\u00e4 on m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 oikeat reuna-ehdot ja yleinen 7-vapausasteen palkkimalli hoitaa loput. Ja nyt tied\u00e4t \u2013 Estetty v\u00e4\u00e4nt\u00f6 ei riipu tuennoista vaan laippojen kaareutumisesta. Suorat laipat v\u00e4\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 on vapaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6. Suurin osa tosi-el\u00e4m\u00e4n insin\u00f6\u00f6riteht\u00e4vist\u00e4 on estetty\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4. Kytke vain p\u00e4\u00e4lle 7-vapausasteen palkki ja mallisi toimii oikein.<\/p>\n

    Mik\u00e4 on v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuki?<\/h3>\n

    Suurin osa meist\u00e4 on k\u00e4sitellyt tavallisten palkkien tukia koko insin\u00f6\u00f6riuran ajan. Tied\u00e4mme milt\u00e4 n\u00e4ytt\u00e4\u00e4 momenttij\u00e4ykk\u00e4 peruspilarin liitos n\u00e4ytt\u00e4\u00e4 \u2013 paksu laippa, jossa on mahdolliset j\u00e4ykisteet. Mutta milt\u00e4 j\u00e4ykk\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuki n\u00e4ytt\u00e4\u00e4?<\/p>\n

    I-palkeille vastaus on helppo. Jos palkin pituussuuntainen siirtym\u00e4 kaikissa palkin nelj\u00e4ss\u00e4 nurkassa on estetty \u2013 se on v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuki. Jos vain yksi laippa on estetty se ei ole v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuki. Bimomentti vaatii aina kaksi laippaa. Massiivipoikkileikkauksille kuten puupalkit tai betonipoikkileikkaukset voit ajatella v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuen olevan kaikkien nurkkien pituussuuntaisen liikkeen kiinnitys ja ankkurointi. FEM-Designissa v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tukien asetus on helppoa. V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4jousi (usein t\u00e4ysi kiinnitys tai t\u00e4ysin vapaa) voidaan asettaa POINT SUPPORT GROUP tukeen tai irrallisena vain v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 est\u00e4v\u00e4n\u00e4 tukena POINT SUPPORT ty\u00f6kalun alla. Hienointa on, ett\u00e4 kaiken voi tehd\u00e4 3D mallissa suoraan k\u00e4ytt\u00e4en Copy, Array ja Move k\u00e4skyj\u00e4.<\/p>\n<\/div>

    \"Modification<\/span><\/div>
    <\/div>

    V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tukien k\u00e4sittely FEM-Design:in general 7DOF mallissa. Point support group ty\u00f6kalussa on Wx jousiarvo. Sen yksikk\u00f6\u00e4 voi vaihtaa ohjelman asetuksista. Oletus (kNm^3\/ aste).<\/p>\n

    Toisin kun palkin tavalliset tuet kuten pystysuuntaisen siirtym\u00e4n lukitus, v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuet voivat sijaita keskell\u00e4 palkkia ilman mit\u00e4\u00e4n kytkent\u00e4\u00e4 ymp\u00e4r\u00f6iv\u00e4\u00e4n maailmaan. Bimomentti on itsens\u00e4 tasaava voimaj\u00e4rjestelm\u00e4. Eli kaikissa poikkileikkauksissa bimomentin aiheuttama voimasumma on nolla. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuki k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 tarkoittaa tukea v\u00e4\u00e4ristym\u00e4muodonmuutosta vastaan. Laippojen kiertym\u00e4 toisiinsa n\u00e4hden voi olla osittain estetty tai t\u00e4ysin estetty. Osittainen esto vaatii jousen sy\u00f6tt\u00e4mist\u00e4, jousen joka est\u00e4\u00e4 v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 tapahtumasta. Uumaj\u00e4ykisteit\u00e4 kuten kuvassa alla oikealla puolen voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 kiepahduskapasiteetin kasvattamiseen. 7-vapausasteen palkkimalli ottaa my\u00f6s huomioon ne v\u00e4\u00e4nn\u00f6ss\u00e4, joten v\u00e4\u00e4nt\u00f6j\u00e4ykkyys lis\u00e4\u00e4ntyy my\u00f6s. Hyvin j\u00e4ykk\u00e4\u00e4 v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tukea kuvaa levykokoonpano alla olevassa kuvassa vasemmalla.<\/p>\n<\/div>

    \"Modification<\/span><\/div>

    V\u00e4\u00e4ristym\u00e4tukien asetus FEM-Designissa. Vasemmalla l\u00e4hell\u00e4 j\u00e4ykk\u00e4\u00e4 tukea oleva kokoonpano. Oikealla osittaista tukea kuvaava kokoonpano. Jousivakion voi laskea halutessaan kaavalla tai laskea erillismallilla.<\/p>\n<\/div>

    Tukireaktiot 7:n vapausasteen suhteen?<\/h3>\n

    Bimomentti on palkkij\u00e4rjestelm\u00e4n sis\u00e4inen voimasuure, joka tasapainottaa itsens\u00e4. Se ei tuota ulkoista mielek\u00e4st\u00e4 voimasuuretta, joka voitaisiin summata muihin tukireaktioihin. I palkin tapauksessa se on kaksi toisensa kumoavaa momenttia. T\u00e4st\u00e4 syyst\u00e4 tukireaktioita ei ole. T\u00e4m\u00e4 ei kuitenkaan tarkoita, ett\u00e4 Bimomenttia ei tarvitsisi huomioida palkkij\u00e4rjestelm\u00e4n mitoittamiseen \u2013 Bimentti on ehdottoman t\u00e4rke\u00e4 huomioida palkkij\u00e4rjestelm\u00e4n sis\u00e4isien osien mitoituksessa. Voit yll\u00e4tty\u00e4, ett\u00e4 palkkij\u00e4rjestelm\u00e4n sis\u00e4iset voimat voivat olla esim. betoniankkurien vetoa ja laipan nurkkien puristusta betonia vasten.<\/p>\n<\/div>

    \"Modification<\/span><\/div>

    Esimerkki miten bimomentti tulee huomioida suunnittelussa. Bimomentti aiheuttaa vetoa betoniankkureihin, koska yl\u00e4laipan momentti lis\u00e4\u00e4ntyy bimomentin vaikutuksesta. Laipan taivutus karkeasti saadaan, kun otetaan bimentin arvo ja jaetaan se palkin korkeudella h.<\/p>\n<\/div>

    Mik\u00e4 on bimomentti?<\/h3>\n

    Bimomentti on 7:s sis\u00e4inen voima palkkimallissa, joka aiheuttaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristymisen. Kuten nimest\u00e4 voi p\u00e4\u00e4tell\u00e4 se on kaksi vastakkaismerkkist\u00e4 samansuuruista momenttia. Ne vaikuttavat eri laippoihin. T\u00e4m\u00e4 yksinkertaistus sallii sinun laskea laipan taivutus v\u00e4\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 jakamalla bimomentti palkin korkeudella h. Melko yksinkertaista. Voit siis k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 t\u00e4t\u00e4 arvioidessasi 7-vapausasteen bimomenttikuvaajia. Pid\u00e4 kuiteknin mieless\u00e4ssi ett\u00e4 my\u00f6s St Venant mekanismi kantaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4. Mit\u00e4 paksummat sein\u00e4m\u00e4t \u2013 sit\u00e4 v\u00e4hemm\u00e4n bimomenttikuvaajat n\u00e4ytt\u00e4v\u00e4t taivutusteorian kuvaajilta. Suljetuilla poikkileikkauksilla bimomenttikuvaajat eiv\u00e4t n\u00e4yt\u00e4 yht\u00e4\u00e4n palkkien taivutusteorialta.<\/p>\n<\/div>

    \"Modification<\/span><\/div>
    <\/span><\/div>

    Yksinkertaistettu malli bimomentista. T\u00e4m\u00e4 toimii vain I-palkeilla, joissa ohuet sein\u00e4m\u00e4t.<\/p>\n

    Yll\u00e4 oleva kuvaus bimomentista ei ole yleinen kuvaus. Yll\u00e4 oleva sopii vain I-palkeille ja niiss\u00e4kin se tekee pienen virheen. Bimomentti yleisesti on voima, joka aiheuttaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n muodon poikkileikkaukseen. Se m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 yhteyden v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n ja v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4ykkyyden I\u03c9 v\u00e4lill\u00e4. Ihan kuten palkkien taivutuksessa, jossa on yhteys palkin kaareutuman, momentin ja j\u00e4yhyysmomentin v\u00e4lill\u00e4. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4ll\u00e4 ei ole suuntaa ja my\u00f6sk\u00e4\u00e4n bimoentilla ei ole suuntaa tai akselia samalla tavalla kun ensimm\u00e4isell\u00e4 6:lla vapausasteella. Se ei ole vektori kuten tavalliset momentit. I-palkeilla yksinkertaisessa teoriassa v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 voidaan kuvata kahdella pystyakselin ymp\u00e4ri tapahtuvalla vektorilla mutta muissa poikkileikkauksissa bimomentti tavallaan vaikuttaa molempien akselien ymp\u00e4ri ja kaikkiin palkin kerroksiin korkeus ja poikkisuunnassa.<\/p>\n<\/div>

    <\/div>

    Yll\u00e4 oleva kuvaus bimomentista ei ole yleinen kuvaus. Yll\u00e4 oleva sopii vain I-palkeille ja niiss\u00e4kin se tekee pienen virheen. Bimomentti yleisesti on voima, joka aiheuttaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n muodon poikkileikkaukseen. Se m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 yhteyden v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n ja v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4ykkyyden I\u03c9 v\u00e4lill\u00e4. Ihan kuten palkkien taivutuksessa, jossa on yhteys palkin kaareutuman, momentin ja j\u00e4yhyysmomentin v\u00e4lill\u00e4. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4ll\u00e4 ei ole suuntaa ja my\u00f6sk\u00e4\u00e4n bimoentilla ei ole suuntaa tai akselia samalla tavalla kun ensimm\u00e4isell\u00e4 6:lla vapausasteella. Se ei ole vektori kuten tavalliset momentit. I-palkeilla yksinkertaisessa teoriassa v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 voidaan kuvata kahdella pystyakselin ymp\u00e4ri tapahtuvalla vektorilla mutta muissa poikkileikkauksissa bimomentti tavallaan vaikuttaa molempien akselien ymp\u00e4ri ja kaikkiin palkin kerroksiin korkeus ja poikkisuunnassa.<\/p>\n

    Miksi kuorman asema pit\u00e4\u00e4 asettaa 7 vapausasteen palkkimalleissa?<\/h3>\n

    6-vapausasteen palkkimalleissa kuorma vaikuttaa palkin painopisteess\u00e4. Pystykuorma ei aiheuta kiertoa palkkiin ja v\u00e4\u00e4nt\u00f6 ei aiheuta poikittaismuodonmuutoksia. Hyvin loogista, mutta kun ajattelet t\u00e4t\u00e4 C-muotojen kannalta. N\u00e4iden muotojen v\u00e4\u00e4nt\u00f6keski\u00f6, se piste josta painamalla palkki siirtyy suoraan alas, on poikkileikkauksen sel\u00e4n takana. 6-vapausasteen palkissa viivakuorma ei aiheuta kiertoa palkkiin. Ensimm\u00e4inen ajatus on sitten lis\u00e4t\u00e4 viivamomentti palkkiin, joka kuvaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4, joka kuvaa viivakuorman et\u00e4isyytt\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6keski\u00f6st\u00e4. Jos palkki kuitekin on kiinnitetty ymp\u00e4r\u00f6iv\u00e4\u00e4n maailmaan painopisteest\u00e4\u00e4n syntyy tuelle v\u00e4\u00e4nt\u00f6momentti. Jos voima oli l\u00e4hell\u00e4 painopistett\u00e4 ei t\u00e4t\u00e4 tukireaktioita saisi olla.<\/p>\n

    Vain 7-vapausasteen palkkimalli voi ratkaista t\u00e4m\u00e4n dilemman. Esim. jos voima vaikuttaa painopisteess\u00e4 syntyy C-palkkiin sis\u00e4ist\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4, joka kiert\u00e4\u00e4 palkkia mutta tukireaktio v\u00e4\u00e4nn\u00f6lle tuella on nolla.<\/p>\n

    Kuormiin on lis\u00e4tty FEM-Design 25:ss\u00e4 uusi ominaisuus, kuorman sijainti. Sijainnin voi m\u00e4\u00e4ritt\u00e4 bounding reactangle m\u00e4\u00e4ritelm\u00e4n mukaan. T\u00e4m\u00e4 tarkoittaa sit\u00e4, ett\u00e4 jos kuorma on esim. aina 100 mm palkin ukoreunan vasemmalla puolen voidaan se asettaa bounding rectangle m\u00e4\u00e4rityksell\u00e4. Tai esim. tilanne miss\u00e4 kuorma on palkin yl\u00e4laipan yl\u00e4puolella 100 mm.<\/p>\n<\/div>

    \"6DOF<\/span><\/div>
    <\/div>

    6DOF palkki ja 7DOF palkki ja kuorman asema. FEM-Design sallii nyt m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4 kuorman palkin \u00e4\u00e4ripisteiden avulla. Kuorman asema huomioidaan vain 7-vapausasteen palkkimalleissa. Ei kuorimalleihin vaikuttavissa kuormissa tai 6-vapausasteen palkkeihin vaikuttavissa kuormissa.<\/p>\n

    7DOF palkki sallii my\u00f6s kuorman siirt\u00e4misen pystysuunnassa. T\u00e4ll\u00e4 on sama vaikutus kun kuorman siirt\u00e4misess\u00e4 vaakasuunnassa \u2013 aiheuttaa v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4, jos voima ei vaikuta v\u00e4\u00e4nt\u00f6keski\u00f6ss\u00e4. Mutta t\u00e4m\u00e4n lis\u00e4ksi sill\u00e4 on toinen vaikutus. Kiepahdus tapahtuu usein juuri prim\u00e4\u00e4rimomentin vaikutuksesta taivutuksessa pystysuuntaan. Mit\u00e4 korkeammalle kuorma asetetaan \u2013 sit\u00e4 matalampi on kriittinen kerroin Stability analyysiss\u00e4, kun etsit\u00e4\u00e4n kiepahdusmuotoa. T\u00e4m\u00e4 vaikutus n\u00e4kyy kuvassa alla.<\/p>\n<\/div>

    \"Load<\/span><\/div>

    Kuorman korkeusaseman vaikutus kiepahdusmuodon kriittiseen kertoimeen. Korkeampi kuorman asema tuottaa matalamman kriittisen kertoimen \u2013 kuten sen kuuluukin toimia.<\/p>\n<\/div>

    Professori X sanoo ett\u00e4 neli\u00f6poikkileikkaus tai kulma on v\u00e4\u00e4ristym\u00e4vapaita muotoja?<\/h3>\n

    V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4n ei ole yht\u00e4 oikeaa teoriaa. Jotkut teoriat kuvaavat poikkileikkaukset viivoina ilman paksuutta. Kun t\u00e4llaisille muodoille lasketaan v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 tai omega-diagrammeja n\u00e4ill\u00e4 viivoilla ei ole taivutusj\u00e4ykkyytt\u00e4 kun vain yhden akselin ymp\u00e4ri. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4diagrammia ei siis voi m\u00e4\u00e4ritt\u00e4\u00e4. T\u00e4m\u00e4 on karkeasti oikea ratkaisu jos sein\u00e4m\u00e4t on ohuet. Todellisuudessa sein\u00e4mill\u00e4 on paksuus ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4funktio ei voi olla nollaa. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4ykkyys kyll\u00e4kin on hyvin pieni. Kun poikkileikkaukset m\u00e4\u00e4ritet\u00e4\u00e4n pinta-objekteina voidaan v\u00e4\u00e4ristym\u00e4funktio laskea. Jos piirr\u00e4t kulmanraudan FEM-Designin poikkileikkauseditoriin n\u00e4et, ett\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4vakio ei ole nolla. Sama p\u00e4tee neli\u00f6poikkileikkauksiin ja suorakaiteisiin.<\/p>\n

    Neli\u00f6iden ja suorakaiteiden v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tt\u00f6myys v\u00e4\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 on vain v\u00e4\u00e4r\u00e4\u00e4 tietoa. Voidaan kuitenkin todeta, ett\u00e4 v\u00e4\u00e4ristym\u00e4vaikutukset j\u00e4\u00e4v\u00e4t pieneksi ja vaikuttavat vain l\u00e4hell\u00e4 tukia ja pistemomentteja johtuen suuresta St. Venant j\u00e4ykkyydest\u00e4 suhteessa v\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4ykkyyteen. I-palkit taas usein osoittavat koko palkin matkalla tapahtuvaa v\u00e4\u00e4ristym\u00e4k\u00e4yt\u00f6st\u00e4.<\/p>\n<\/div>

    \"Warping<\/span><\/div>
    \"Warping<\/span><\/div>

    Solidikappaleiden v\u00e4\u00e4ristyminen ja kulmaraudan v\u00e4\u00e4ristym\u00e4vakio FEM-Design ohjelmassa. Rakenne esimerkiss\u00e4 suorakaidepoikkileikkauksen v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n p\u00e4\u00e4j\u00e4nnitysvaikutus palkin pituussuuntaisiin p\u00e4\u00e4j\u00e4nnityksiin.<\/p>\n<\/div>

    \"Example<\/span>
    image18<\/div><\/div><\/div><\/div>
    \"Example<\/span><\/div>

    Esimerkki Bimomentin ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n vaikutuksista suljettuun poikkileikkaukseen. 7-vapausasteen palkkimalli antaa 20 % lis\u00e4\u00e4 pituussuuntaisia j\u00e4nnityksi\u00e4 akselikuormien l\u00e4hell\u00e4 ja tukipilareiden l\u00e4hell\u00e4. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4vaikutukset on puolipaikallisia \u2013 Poikkileikkauksella kun on sek\u00e4 putken ett\u00e4 I-palkin ominaisuuksia.<\/p>\n<\/div>

    Milloin 7DOF on todella t\u00e4rke\u00e4?<\/h3>\n

    Kun v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4ykkyys on hyvin iso verrattuna St. Venant j\u00e4ykkyytee virhe 6-vapausasteen ja 7-vapausasteen v\u00e4lill\u00e4 voi olla todella iso. Virheet suuruusluokkaa 500% eiv\u00e4t ole ep\u00e4tavallisia siirtymiss\u00e4 50 % ero j\u00e4nnityksiss\u00e4 ei ole ep\u00e4tavallista. 7-vapausasteen palkkimallit ovat ainoa j\u00e4rkev\u00e4 laskentamalli v\u00e4nnetyille I-palkeille, C-poikkileikkauksille ja vastaaville avoimille poikkileikkauksille.<\/p>\n

    Ep\u00e4symmetrisiss\u00e4 poikkileikkauksissa on my\u00f6s kuorman sijaintidilemma. Ei tarvita edes v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4, ett\u00e4 7-vapausasteen malli on pakollinen. Jos C-poikkileikkaukset on tuettu kummastakin laipasta, kun niit\u00e4 taivutetaan ne k\u00e4ytt\u00e4ytyv\u00e4t realistisesti my\u00f6s 6-vapausasteen palkkimalleissa. Kun n\u00e4iss\u00e4 poikkileikkauksissa taivutuksella on isoja vapaita pituuksia, on 7-vapausasteen malli parempi.<\/p>\n

    Kolmas t\u00e4rke\u00e4 k\u00e4ytt\u00f6tapaus ja milloin 7-vapausaste tulee t\u00e4rke\u00e4ksi on kiepahdusmuotojen kriittisen kertoimen selvitys. Usein varsinkin haastavissa usean palkin kokonaisuuksissa 7DOF malli voi auttaa. 6-vapausasteen palkkimalli ei anna kiepahdukseen liittyvi\u00e4 stabiliteettimuotoja mutta 7-vapausasteen palkkimallit antavat.<\/p>\n

    Miksi n\u00e4en vain piikkinomaisen bimomentin tukien ja kuorman l\u00e4hell\u00e4?<\/h3>\n

    Jos sovellat general 7DOF mallia tilanteisiin, joissa 7-vapausasteen malli ei ole aivan v\u00e4ltt\u00e4m\u00e4t\u00f6n (suljetut poikkileikkaukset, massiivileikkaukset) t\u00e4m\u00e4 ilmi\u00f6 tapahtuu. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4ykkyys on pieni ja St. Venant j\u00e4ykkyys on iso. N\u00e4iden suhteen neli\u00f6juurta sanotaan karakteristiseksi pituudeksi eli pituus, jolla v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 vaimenee. FEM-Designin yleinen 7DOF kiihdytt\u00e4\u00e4 t\u00e4t\u00e4 bimomenttien vaimenemista ja pienent\u00e4\u00e4 piikkej\u00e4. N\u00e4m\u00e4 piikit bimomenttikuvaajassa ovat oikea tulos ja kuvaavat, ett\u00e4 v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 on hyvin paikallista. Vain I-palkit ja vastaavat avoprofiilit tuottavat suuren mittakaavan bimomenttikuvaajat. Jotkut avoprofiilit, joissa on vain yksi laippa kuten kulmaraudat tuottavat my\u00f6s ter\u00e4v\u00e4t bimomenttipiikit.<\/p>\n<\/div>

    \"Spike-like<\/span><\/div>

    Ter\u00e4v\u00e4t bimomenttipiikit \u2013 Hitsatun kotelokannattimen v\u00e4\u00e4nt\u00f6analyysi. St venant j\u00e4ykkyys iso ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4ykkyys pieni. Yleinen 7DOF malli pienent\u00e4\u00e4 kuitenkin piikkej\u00e4 v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n leikkausmuodonmuutosten takia \u2013 kuten kuuluukin.<\/p>\n<\/div>

    Enemm\u00e4n FE elementtej\u00e4 palkkiin kun se on 7DOF?<\/h3>\n

    V\u00e4nn\u00f6ss\u00e4, miss\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00e4 v\u00e4littyy palkissa kahden mekanismin v\u00e4lityksell\u00e4\u2013 St. Venant and v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 \u2013 kyseess\u00e4 on aina tasapainosta n\u00e4iden v\u00e4lill\u00e4. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4 on enemm\u00e4n taivutusteorian mukaan muuttuva-mutta my\u00f6s tukien l\u00e4hell\u00e4 leikkauksen omainen (yleinen 7DOF) ilmi\u00f6. Toisaalta St. Venant on puhdasta leikkausta. Tasaisen v\u00e4\u00e4nn\u00f6n alla St venant v\u00e4nn\u00f6n muodonmuutos on vakio per pituusmetri. Toisaalta laippojen kaareutuma aiheuttaa siirtym\u00e4n, joka muuttuu voimakkaasti (taivutusteoria). N\u00e4m\u00e4 kaksi siis muttuvat eri nopeudella eri kohdissa. Kuvatakseen t\u00e4t\u00e4 vuorovaikutusta tulee palkkiin lis\u00e4t\u00e4 monimutkaisissa tilanteissa miss\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6 vaihtelee, lis\u00e4\u00e4 FE elementtej\u00e4 palkkiin.<\/p>\n

    Tavallisilla 6DOF palkeilla t\u00e4t\u00e4 ongelmaa ei ole, koska kaikki 6 sis\u00e4ist\u00e4 voimaa on toisistaan riippumattomia. Lis\u00e4ksi lineaarisessa teoriassa tied\u00e4mme jo funktiot, miten ne muuttuvat eri kuormitustilanteissa solmujen v\u00e4lill\u00e4 \u2013 taulukkoratkaisut palkkeihin. Kun vapausasteita on 7 ei valmista ratkaisua ole.<\/p>\n

    FEM-Design k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 muotofunktioita palkkimalleissa, joten muutos solmujen v\u00e4lill\u00e4 ei ole lineaarinen vaan tarkempi aproksimaatio. T\u00e4m\u00e4 tarkoittaa ett\u00e4 general 7DOF teorian palkit ovat hyvin tarkkoja jo muutamalla solmulla. FEM-Design ohjelmassa on esik\u00e4sittelij\u00e4t ja j\u00e4lkik\u00e4sittelij\u00e4t. T\u00e4m\u00e4 tarkoittaa, ett\u00e4 tukien paikat saavat automaattisesti solmun ja samaten palkin ep\u00e4jatkuvuuskohdat. Eli on hyvin hankala tuottaa ep\u00e4tarkkaa FE mallia. FEM-Design 7DOF mallit konvergoituvat hyvin nopeasti lopulliseen ratkaisuun kun solmuja lis\u00e4t\u00e4\u00e4n. Kun ratkaiset kiepahdusmuotoja 7DOF palkilla tulee kuitenkin pit\u00e4\u00e4 itse huolta, ett\u00e4 palkkimalleissa oletetun kiepahdusmuodon matkalla on v\u00e4hint\u00e4\u00e4n 5 FE solmua. Sama p\u00e4tee v\u00e4r\u00e4htelylaskentaan.<\/p>\n<\/div>

    \"Deltabeam<\/span><\/div>

    Deltapalkin v\u00e4\u00e4nt\u00f6laskenta ennen valua. Ep\u00e4keskeinen kuorma ja pistem\u00e4inen v\u00e4\u00e4nt\u00f6 palkkiin ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuet p\u00e4iss\u00e4 (jatkuva palkki). Palkin FE jako FEM-Design ohjelmassa. Oikealla bimomenttikuvaajat. Palkkin FE jako vasemmalta oikealla 2,3,4,5.<\/p>\n<\/div>

    Miten k\u00e4yt\u00e4n 7DOF mallia tarvitsenko lisenssin?<\/h3>\n

    Poiketen tavanomaisista kaupallisista malleista, General 7DOF FEM-Design ohjelmassa ei ole irrallinen lisenssi eik\u00e4 sit\u00e4 erikseen tarvitse kytke\u00e4 p\u00e4\u00e4lle ohjelman asetuksista. Kaikki k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4t joilla on Steel Design 3D lisenssi saavat k\u00e4ytt\u00f6\u00f6ns\u00e4 7DOF ominaisuuden. Kaikki muut FEM-Design 3D structure k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4t voivat tehd\u00e4 yhden palkin 7DOF mallilla. Ominaisuus k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6ss\u00e4 on siis kaikkien meid\u00e4n asiakkaiden saatavilla heti. Mik\u00e4 tahansa palkki. Mik\u00e4 tahansa malli, mik\u00e4 tahansa materiaali (lineaarinen), mik\u00e4 tahansa poikkileikkaus.<\/p>\n

    Palkin ominaisuuksissa on FE mallin tyyppi: 6DOF tai 7DOF. T\u00e4m\u00e4n j\u00e4lkeen pit\u00e4\u00e4 vain palkin ominaisuuksiin kertoa onko palkki v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 vastaan vapaa vai ei palkin p\u00e4ist\u00e4. Katso seuraavat kysymykset miten v\u00e4\u00e4ristym\u00e4kytkenn\u00e4t m\u00e4\u00e4ritet\u00e4\u00e4n. Kaikki t\u00e4m\u00e4 kest\u00e4\u00e4 vain muutamia sekunteja ja 7DOF malli voidaan kytke\u00e4 sadoille palkeille kerrallaan. Mit\u00e4 muuta? V\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuet palkin p\u00e4ihin, jotka est\u00e4v\u00e4t v\u00e4\u00e4ristymisen palkin niiss\u00e4 p\u00e4iss\u00e4 joissa se on estetty. Ei riit\u00e4, ett\u00e4 laitaa v\u00e4\u00e4ristym\u00e4jousen pois palkin ominaisuuksista. Pit\u00e4\u00e4h\u00e4n se v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 menn\u00e4 johonkin tuella kuten muissakin vapausasteissa \u2013 eli lis\u00e4t\u00e4 v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tuki. Lis\u00e4ksi pit\u00e4\u00e4 asettaa kuorman sijainti kuorman asetuksissa. Katso ylemp\u00e4\u00e4 ja ehk\u00e4 FE jako. Sitten voi laskea ja tarkastella tulokset.<\/p>\n<\/div>

    <\/span><\/div>

    Tulospuolella ohjelmasta l\u00f6ytyy uusi siirtym\u00e4komponentti \u2013 warping parameter. T\u00e4m\u00e4 on normalisoitu v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n suuruus kussakin poikkileikkauksessa. Mit\u00e4 suurempi arvo on \u2013 sit\u00e4 kauempana poikkileikkaus on tasosta. Sama asia kun siirtym\u00e4t palkissa \u2013 taivutusmomenttien aiheuttaman kaareutuman lopputulos. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4 aiheuttaa vain bimomentti. Toinen tulos on tietenkin uusi 7:s sis\u00e4inen voima bimomentti (katso ylemp\u00e4\u00e4). V\u00e4\u00e4nt\u00f6 on jaettu 7DOF palkeissa kahteen komponenttiin: St Venant v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00f6n ja V\u00e4\u00e4ristym\u00e4n kantamaan v\u00e4\u00e4nt\u00f6\u00f6n (Warping). Mtot kertoo n\u00e4iden kahden summan, joka on ulkoinen v\u00e4\u00e4nt\u00f6. Huomioi ett\u00e4 v\u00e4\u00e4nn\u00f6n komponenteilla voi olla eri etumerkki ja ulkoinen v\u00e4\u00e4nt\u00f6 nolla.<\/p>\n<\/div>

    \"Torsional<\/span>
    image24<\/div><\/div><\/div><\/div>
    \"Torsional<\/span><\/div>

    V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4n (7DOF) liittyv\u00e4t tulokset FEM-Design ohjelmassa, Palkin detailitulokset 7DOF mallilla. Detailij\u00e4nnitystuloksissa 7DOF palkilla k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4 voi erottaa eri sis\u00e4isten voimien j\u00e4nnitysten vaikutuksen. Esim. palkkiin voidaan kytke\u00e4 p\u00e4\u00e4lle vain bimomentin vaikutus tai bimomentin ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n leikkauksen vaikutus.<\/p>\n<\/div>

    7DOF palkki \u2013 J\u00e4nnityksi\u00e4 ilman voimia<\/h3>\n

    7DOF mallissa t\u00e4m\u00e4 on hyvin yleinen tilanne. 6-vapausasteen palkkimallissa, koska sis\u00e4isten voimien v\u00e4lill\u00e4 ei ole vuorovaikutusta, vallitsee periaate: Ei voimia poikkileikkauksessa – ei j\u00e4nnityksi\u00e4. T\u00e4m\u00e4 periaate on valitettavasti ristiriidassa todellisuuden kanssa ja ei kuvaa oikein palkkien k\u00e4yt\u00f6st\u00e4. 7DOF mallissa, v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n v\u00e4\u00e4nn\u00f6n ja St. Venant v\u00e4\u00e4nn\u00f6n etumerkki voi olla erisuuri. N\u00e4in k\u00e4y jokaisessa vapaassa palkin p\u00e4\u00e4ss\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6tilanteissa. Siis siin\u00e4 palkin p\u00e4\u00e4ss\u00e4, jossa ei ole v\u00e4\u00e4nt\u00f6 ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4tukea tai pistemomentteja. T\u00e4ss\u00e4 vapaassa palkin p\u00e4\u00e4ss\u00e4 ei voi olla ulkoisia rasituksia, mutta se ei tarkoita ett\u00e4 siin\u00e4 ei voisi olla sis\u00e4isi\u00e4 rasituksia. Ja juuri n\u00e4in k\u00e4y todellisuudessa. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00e4\u00e4 laippoja sivuun, mutta koska ne eiv\u00e4t voi heti palautua siirtym\u00e4tt\u00f6m\u00e4n muotoon vapaassa p\u00e4\u00e4ss\u00e4, palautuma tapahtuu hitaasti edetess\u00e4 kohti vapaata p\u00e4\u00e4t\u00e4. 6-vapausasteen perinteinen palkkimalli antaa t\u00e4ysin v\u00e4\u00e4r\u00e4n kuvan todellisuudesta.<\/p>\n<\/div>

    <\/span><\/div>

    Vasemmalla tilavuusmallin k\u00e4yt\u00f6s \u2013 palkin vapaassa p\u00e4\u00e4ss\u00e4 on hyvin paljonkin j\u00e4nnityksi\u00e4. Vain 7-vapausasteen palkki antaa oikean tuloksen ja oikean siirtym\u00e4n kuormitukselle.<\/p>\n<\/div>

    V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n siirtyminen palkkiliitoksissa?<\/h3>\n

    V\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4ll\u00e4 ei ole selke\u00e4\u00e4 suuntaa niin kuin 6:lla ensimm\u00e4isell\u00e4 vapausasteella kuten on esitetty yll\u00e4. T\u00e4m\u00e4 tarkoittaa, ett\u00e4 v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 siirtyy palkkiliitoksissa ja suunta ei ole samalla tavalla merkityksellinen, mutta asia ei ole aivan n\u00e4in yksinkertainen. Ja lis\u00e4\u00e4 huonoja uutisia: t\u00e4t\u00e4 ei voi automatisoida kuten 6:lla ensimm\u00e4isell\u00e4 vapausasteella. EN 1993-1-1 antaa k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4lle liitosjouset suoraan standardoituna ter\u00e4sliitoksille ja taivutusmomenttien v\u00e4littymiselle. Sen sijaan v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n siirtym\u00e4st\u00e4 ei l\u00f6ydy paljoa edes tieteellisi\u00e4 tutkimuksia – ja kaikki ovat alle 15 vuotta vanhoja. My\u00f6sk\u00e4\u00e4n tutkimukset eiv\u00e4t anna yleist\u00e4 ratkaisua \u2013 ainakaan tilanteissa miss\u00e4 liitoksessa on oikeata asioita \u2013 hitsej\u00e4, pultteja, laippakontakteja.<\/p>\n

    7:en vapausasteen siirtym\u00e4ss\u00e4 palkkiliitoksissa on kyse palkin nurkkien pituussuuntaisten siirtymien kuvaamisesta kytkettyyn palkkiin. Jos yhden palkin yl\u00e4nurkka liikkuu matkan X v\u00e4\u00e4ristym\u00e4\u00e4 kohden, niin paljonko liitetyn palkin nurkka liikkuu? Jos n\u00e4m\u00e4 siirtym\u00e4t ovat 1:1 on kyseess\u00e4 suora ja t\u00e4ysi v\u00e4\u00e4ristymisen siirtym\u00e4 liitoksissa. I-palkkien tapauksessa t\u00e4m\u00e4 tarkoittaa laippojen pystyakselin ymp\u00e4ri tapahtuvan kiertym\u00e4n siirtymisest\u00e4 palkkiliitoksessa. Yleinen ratkaisu voi olla hyvin monimutkainen, mutta muutamia k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6n ty\u00f6t\u00e4 helpottavia periaatteita on olemassa. Jos palkin laipat ovat samassa tasossa laippojen momentti vaikuttaa saman akselin ymp\u00e4ri. T\u00e4ll\u00f6in on hyvin selv\u00e4\u00e4, ett\u00e4 kyseess\u00e4 on vain laippojen momenttien siirtymisest\u00e4 ja malli miss\u00e4 v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 kytket\u00e4\u00e4n yhteen tai t\u00e4ysin irrotetaan on riitt\u00e4v\u00e4n l\u00e4hell\u00e4 todellisuutta k\u00e4yt\u00e4nn\u00f6n mitoituksessa. Jos molemmat laipat on kytketty yhteen, on kyse v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n siirtymisest\u00e4. Jos vain toinen laippa on kiinni \u2013 se on v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n irrotus.<\/p>\n<\/div>

    \"When<\/span><\/div>

    Kun laipat ei ole yhdistetty on v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n siirtym\u00e4 palkilta toiselle heikkoa. Hyv\u00e4 tapa kuvata tilannetta on t\u00e4ysi iorroitus v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n suhteen. Jos molemmat laipat on kiinni, tilanne on t\u00e4ysi v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n v\u00e4littyminen. Momentit eiv\u00e4t v\u00e4lit\u00e4 90 asteen nurkasta \u2013 ainoastaan poikittaiset levyt hieman vaimentavat v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n siirtym\u00e4\u00e4.<\/p>\n<\/div>

    \"When<\/span><\/div>

    Jos vain yksi laippa on kiinni (bimomentti kuvattuna kahdella momentilla) ei bimomentti voi siirty\u00e4.<\/p>\n

    V\u00e4\u00e4ristym\u00e4n siirtym\u00e4 tulee monimutkaisemmaksi ongelmaksi kun palkin laipat eiv\u00e4t en\u00e4\u00e4 ole samassa tasossa. Kyseess\u00e4 ei ole en\u00e4\u00e4 laippojen momenttien suorasta kytkeytymisest\u00e4 toisiinsa. Taivutusmomentit vaikuttavat eri tasossa. Kyseess\u00e4 kuitenkin on nurkkien siirtymien suhteesta. Kompleksisuus t\u00e4ss\u00e4 tilanteessa voi aiheuttaa sen, ett\u00e4 kytketyn palkin nurkka voi liikkua joko + tai \u2013 suuntaan. Seurauksena kytketty palkki voi kierty\u00e4 joko my\u00f6t\u00e4p\u00e4iv\u00e4\u00e4n tai vastap\u00e4iv\u00e4\u00e4n. K\u00e4\u00e4nteist\u00e4 siirtym\u00e4\u00e4 kuvataan negatiivisella jousivakiolla. T\u00e4m\u00e4 k\u00e4\u00e4nt\u00e4\u00e4 siirtym\u00e4n ja bimomentin suunnan ja vastaa todellisuutta. Laatikko -tyyppinen j\u00e4ykistys palkkinurkissa tuottaa negatiivisen v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n kytkent\u00e4jousen ja diagonaalij\u00e4ykistys palkkinurkissa tuottaa positiivisen jousen. On my\u00f6s havaittavissa, ett\u00e4 kaikki v\u00e4\u00e4ristym\u00e4 ei siirry t\u00e4llaisen liitoksen yli. Todellinen luku voi olla puolet tai vastaavaa. Jos v\u00e4\u00e4ristym\u00e4jousta ei lasketa, voidaan laskea molemmat tapaukset. Kun lasketaan palkin kiepahduskapasiteettia, voidaan olettaa nollasiirtym\u00e4 ja kun lasketaan pilarin j\u00e4nnityksi\u00e4, voidaan laskea t\u00e4ysi siirtym\u00e4. Olemme siis aina turvallisella puolen riippumatta ep\u00e4varmuuksista. Samat periaatteet p\u00e4tee kun kierretty palkki liittyy hyvin j\u00e4yk\u00e4sti pilarin kylkeen.<\/p>\n<\/div>

    \"Mapping<\/span><\/div>

    V\u00e4\u00e4ristym\u00e4n ja kiertym\u00e4n siirtym\u00e4 palkkiliitoksissa pilariin. Vasemmalla negaviisen v\u00e4\u00e4ristym\u00e4kytkenn\u00e4n aiheuttama detaili. Oikealla positiivisen. Samoin niiden kuvaaminen positiivisella jousella ja negatiivisella jousella. Kuva my\u00f6s osoittaa miten kuorimalleilla voidaan nopeasti tukia erilaisia v\u00e4\u00e4ristym\u00e4siirtymi\u00e4 ja niiden voimakkuutta ja suuntaa. Ilman j\u00e4ykisteitt\u00e4 molemmat n\u00e4ist\u00e4 tilanteista on v\u00e4\u00e4ristym\u00e4vapaita liitoksia.<\/p>\n<\/div>

    <\/div>

    7DOF kiepahdus ja kokonaisstabilititeetti \u2013 Miten se toimii?<\/h3>\n

    T\u00e4ss\u00e4 blogissa ei k\u00e4sitell\u00e4 tarkemmin ominaisarvoihin perustuvia stabiliteettianalyysej\u00e4, joten vain perusperiaatteet on t\u00e4ss\u00e4. Kaikki mit\u00e4 sinun pit\u00e4\u00e4 tiet\u00e4\u00e4, on ett\u00e4 Stability analyysi FEM-Design ohjelmassa tuottaa nurjahdusmuodot ja niiden kriittisen kertoimen. Ja 7-vapausasteen palkin kanssa antaa my\u00f6s kiepahdusmuodot. N\u00e4m\u00e4 kiepahdusmuodot ja nurjahdusmuodot edustavat niit\u00e4 stabiliteetinmenetysmuotoja mit\u00e4 tapahtuu oikeassa palkissa tai niiden systeemiss\u00e4. Krittiset kertoimet edustavat sit\u00e4 lukua mill\u00e4 kuormatapauksen kuormat pit\u00e4\u00e4 kertoa, jotta systeemi nurjahtaa tai palkki kiepahtaa tai syntyy n\u00e4iden yhteinen stabiliteetinmenetysmuoto. Kerroin p\u00e4tee vain \u00e4\u00e4rett\u00f6m\u00e4n suorille sauvoille, joissa ei ole alkuk\u00e4yryyksi\u00e4 ja j\u00e4\u00e4nn\u00f6sj\u00e4nnityksi\u00e4 ja rajallista lujuutta. Suunnittelukest\u00e4vyyksin\u00e4 niit\u00e4 ei voi k\u00e4ytt\u00e4\u00e4. Mutta niiden avulla voi laskea kest\u00e4vyys esim Eurocode 3 yleisell\u00e4 stabiliteettimenetelm\u00e4ll\u00e4.<\/p>\n

    7DOF palkit toimivat siis ihan kuten tavallinen Stability analyysi lis\u00e4ten mukaan kiepahdusmuodot. Puristetuissa palkeissa ja kuorissa stabiliteetti menetet\u00e4\u00e4n tietyll\u00e4 voimalla, jos FE alkoissa puristuksen ja poikittaisj\u00e4ykkyyden suhde ylitt\u00e4\u00e4 kriittisen arvon. 7-vapausasteen palkeissa vastaava suhde on palkin taivutuksen ja kiertoj\u00e4ykkyyden ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4ykkyyden suhde. 7 vapausasteen palkkimallin Stability analyysi antaa siis kiepahdusmuodot ja kriitisen kertoimen my\u00f6s sellaisille stabiliteettimuodoille, jossa palkin laipan kiepahdus on mukana.<\/p>\n

    T\u00e4m\u00e4 menetelm\u00e4 toimii eritt\u00e4in robustisti \u2013 kuten palkkimallitkin on eritt\u00e4in robusteja. Heikkous on reunaehtojen m\u00e4\u00e4ritys ja lis\u00e4ksi palkkien kytkenn\u00e4n kuvaukset. Katso edellinen kysymys. Jos kytkenn\u00e4t on v\u00e4\u00e4rin \u2013 on kiepahdusmuodot v\u00e4\u00e4rin. Reuna-ehdoilla ja tuennoilla ja niiden korkeusasemalla on v\u00e4li\u00e4. Kuten on my\u00f6s kuorman korkeusasemalla.<\/p>\n

    Etuna t\u00e4ss\u00e4 stabiliteettianalyysiss\u00e4 on, ett\u00e4 voidaan ratkaista eritt\u00e4in monimutkaisia useamman palkin yli tapahtuvia kiepahdusmuotoja. Se toimii my\u00f6s puupalkeille. Niill\u00e4 on suhteellisen iso St venant j\u00e4ykkyys, pieni v\u00e4\u00e4ristym\u00e4j\u00e4kkyys, mutta kimmokertoimissa ero menee toisinp\u00e4in. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4n vaikutus kasvaa koska se on riippuvainen syiden suuntaisesta kimmokertoimesta ja St venant osuus j\u00e4ykkyysmatriisissa kerrotaan puun liukumoduulilla. 7-vapausasteen palkkimalli hyvin t\u00e4ytt\u00e4\u00e4 aukon jonka eurocode 3 j\u00e4tt\u00e4\u00e4 \u2013 eurocoden kiepahdus ja nurjahdus k\u00e4sittelee vain ekvivalenttia pilaria, joka on yhden j\u00e4nteen mittainen ja tasakorkea \u2013 ei siis yleinen ratkaisu useamman palkin systeemeihin kuten 7DOF.<\/p>\n

    7DOF v\u00e4r\u00e4htelyt<\/h3>\n

    FEM-Designin yleinen 7DOF malli on toisiaan yleinen teoria – Sit\u00e4 voidaan k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 my\u00f6s v\u00e4r\u00e4htelytaajuuksien ja vasteiden laskentaan. On hyv\u00e4 tiet\u00e4\u00e4, onko FE ohjelmasi massa matriisissa kiertym\u00e4komponentit vai ei. FEM-Designissa solmujen kiertym\u00e4\u00e4 inertiaa ei huomioida. Eli jos teet pelk\u00e4n 7DOF tai 6DOF palkin et saa v\u00e4r\u00e4htelymitoituksessa sille kiertov\u00e4r\u00e4htelyit\u00e4. Jos kiertym\u00e4v\u00e4r\u00e4htely aiheuttaa muiden solmujen siirtym\u00e4\u00e4 homma toimii. Eli palkin kertym\u00e4 esimerkiksi aiheuttaa kannen siirtym\u00e4\u00e4. Alla kuvassa esitet\u00e4\u00e4n t\u00e4t\u00e4. Ja palkkien kiertoj\u00e4ykkyydess\u00e4 on mukana my\u00f6s 7:en vapausasteen osuus. T\u00e4m\u00e4 p\u00e4tee hankalien betonimuotojen v\u00e4r\u00e4htelyyn kuten my\u00f6s puuhun tai ter\u00e4kseen.<\/p>\n

    FEM-Design mahdollistaa k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 7-vapausasteen sauvoja my\u00f6s kuorirakenteen ripoina eli my\u00f6s liittovaikutus huomioidaan. FEM-Designin palkkimallilla voidaan my\u00f6s tutkia ripojen kiepahdus.<\/p>\n<\/div>

    \"Vibration<\/span><\/div>

    Pienen kannen v\u00e4r\u00e4htelymitoitus. 7-vapausasteen sauvojen v\u00e4\u00e4nt\u00f6v\u00e4r\u00e4htely, joka ilmenee Kannen liikkeen\u00e4. 7DOF palkit ovat kiertym\u00e4j\u00e4ykempi\u00e4 ja tarkempia, joten my\u00f6s n\u00e4m\u00e4 v\u00e4r\u00e4htelymuodot ovat l\u00e4hemp\u00e4n\u00e4 totuutta.<\/p>\n<\/div>

    7DOF ter\u00e4smitoitus?<\/h3>\n

    T\u00e4t\u00e4 ei ole viel\u00e4 tehty FEM-Design ohjelmaan. Nyt kyseess\u00e4 on statiikan laskentaty\u00f6kalu, joka vaikuttaa vain laskentamalliin. 7-Vapausasteen huomiointi mitoituksessa on k\u00e4ytt\u00e4j\u00e4n vastuulla. Tilanne tulee ajankohtaisemmaksi kun uusi eurocode 3 G2 julkaistaan, jossa on t\u00e4sm\u00e4llisemmin esitetty miten bimomenttia k\u00e4sitell\u00e4\u00e4n mitoituskaavoissa.<\/p>\n

    Miten siis k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 7DOF tuloksia mitoituksessa juuri nyt? Voi tietty laskea tarkemmat kiepahdusmuodot monimutkaisille palkeille tai yksinkertaiselle palkilla, jossa on monimutkainen tuenta (osittainen kiertym\u00e4tuki esim. orsien avulla). EN 1993-1-1 tarkastus jo nyt tietenkin huomio v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n kiepahduksen mitoituskaavoissa. Mutta vain yksinkertaisissa tilanteissa. N\u00e4it\u00e4 ei siis kannata laskea 7DOF malleilla. Monimutkaisissa tuennoissa voit s\u00e4\u00e4t\u00e4\u00e4 kiepahduskertoimia tai kriittist\u00e4 kerrointa itse mitoituksessa.’<\/p>\n

    Jos haluat tehd\u00e4 v\u00e4\u00e4nt\u00f6tarkastuksia voit ensin tehd\u00e4 normaalin ter\u00e4smitoituksen ja j\u00e4lkik\u00e4teen katsoa tarkempi arvio todellisista j\u00e4nnityksist\u00e4 palkin j\u00e4nnitystulosten alta, jossa 7DOF huomioidaan. V\u00e4\u00e4ristym\u00e4 lis\u00e4\u00e4 palkin pituussuuntaisia j\u00e4nnityksi\u00e4 eli se on vuorovaikutuksessa taivutuksen kanssa ja v\u00e4\u00e4ristym\u00e4n leikkaus on vuorovaikutuksessa palkin poikittaisen leikkauksen kanssa ja mahdollisesti my\u00f6s pystysuuntaisen leikkauksen kanssa ja St venant on vuorovaikutuksessa kaikkien leikkausj\u00e4nnitysten kanssa.<\/p>\n

    Jos haluat tehd\u00e4 yleisen menetelm\u00e4n stabiliteettivarmistuksen perustuen 7DOF palkkien kokonaisstabiliteettimuotoihin voit k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 pient\u00e4 mathcad tai excel taulukkoa. Katso kohta EN 1993-1-1 6.3.4. Muista ett\u00e4 jos teet t\u00e4m\u00e4n stabiliteettivarmistuksen sit\u00e4 saa k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 vain palkin kokonaisstabiliteetin varmistukseen ja EN 1993-1-1 ter\u00e4smitoitus pit\u00e4\u00e4 edelleen tehd\u00e4 FEM-design ohjelmassa leikkauslommahdusten ja muiden j\u00e4nnitysten vuorovaikutusten takia.<\/p>\n

    Mitk\u00e4 ovat nykyisen 7DOF mallin rajoitteet?<\/h3>\n

    7DOF palkit ovat k\u00e4ytett\u00e4viss\u00e4 vain lineaarisissa materiaalimalleissa. 7-vapausasteen malli p\u00e4\u00e4ll\u00e4 ei voi kytke\u00e4 ep\u00e4lineaarista materiaalimallia kyseiseen palkkiin. Laskentamallissa saa kyll\u00e4 olla muita ep\u00e4lineaarisia ominaisuuksia kuten perustusten kontakti maahan.<\/p>\n

    Toinen rajoitus on muuttuvakorkeuksiset palkit. T\u00e4ll\u00e4 hetkell\u00e4 vain tasakorkeat on tuettu. Kaarevat palkit toimivat kyll\u00e4kin. Esij\u00e4nnityssimulaatio ei toimi my\u00f6sk\u00e4\u00e4n 7-vapausasteen palkeissa, mutta tuskin on iso rajoite. J\u00e4ykkyyden muokkauskertoimia ei voi viel\u00e4 k\u00e4ytt\u00e4\u00e4 7-vapausasteen palkeissa.<\/p>\n

    Yleisen 7 vapausasteen palkkimallin jatkokehitys?<\/h3>\n

    Suunnitteilla on lis\u00e4t\u00e4 7 vapausasteen teoria muuttuvakorkeuksisiin palkkeihin. Mahdollisesti ep\u00e4lineaarinen materiaalimalli voi olla tulossa. Samoin parempi visualisointi 7-vapausasteen kiepahdusmuodoille. Koska tuleva EN 1993-1-1 G2 eli toisen sukupolven Eurocode on hyvin t\u00e4sm\u00e4linen bimomentin k\u00e4yt\u00f6st\u00e4 mitoituksessa, tullaan se lis\u00e4\u00e4m\u00e4\u00e4n uuteen Eurocode tarkastukseen. Eli paljon on tulossa ja ehk\u00e4 maailman paras 7 vapausasteen palkkimalli tulee viel\u00e4 paremmaksi.<\/p>\n<\/div>

    \"\"<\/p>\n

    \n

    Blog post author<\/strong>
    \nJoni Hyt\u00f6nen<\/strong>
    \nCountry Manager \u2013 Finland
    \nBio: Joni has helped and trained hundreds of engineers in structural analysis in Finland. He works in both civil and mechanical engineering fields with structural analysis. Joni has over 15 year of experience in structural design of many types and sizes of steel, concrete and timber structures. Joni is the Product Owner of our JIGI software and Country Manager for Finland. Please free to contact Joni if you need any help to solve your structural analysis problems.<\/p>\n<\/blockquote>\n<\/div><\/div><\/div><\/div><\/div>

    <\/div><\/div><\/div><\/div>

    Jos olet kiinnostunut tutkimaan tarkemmin FEM Designia ja haluaisit ilmaisen kokeiluversion, paina \u201cHae ilmaista kokeiluversiota\u201d nappia<\/h2>\n<\/div><\/div><\/div>