Un puntone-tirante è un elemento di trave speciale che resiste solo alla deformazione assiale. Si prenda in esame la struttura seguente:
i giunti in questo tipo di strutture sono stati concepiti con l'assenza di momenti di reazione vincolare. L'unica forza significativa che si sviluppa in ogni elemento è una forza assiale. La forza assiale è costante per tutta la lunghezza di ogni elemento e genera una sollecitazione assiale uniforme nell'intera sezione trasversale. Questi elementi sono modellati come elementi puntoni-tiranti. I puntoni-tiranti sono comunemente usati in applicazioni architettoniche e strutturali come ponti, tetti, torri e altro.
Un elemento puntone-tirante è definito da due nodi. Ciascuno dei quali ha 3 gradi di libertà corrispondenti agli spostamenti nelle 3 direzioni ortogonali. L'elemento puntone-tirante sotto illustrato è vincolato al nodo sinistro, mentre al nodo destro è applicata una forza assiale P. La direzione assiale è lungo la lunghezza della trave o puntone-tirante e non nella direzione della sezione trasversale.
La sollecitazione assiale (Sx) = P/A e lo spostamento assiale del nodo destro (Ux) =PL/AE
dove:
P = forza assiale lungo la lunghezza dell'elemento del puntone-tirante
A = area di sezione trasversale del puntone-tirante
L = lunghezza del puntone-tirante
E = modulo di elasticità.
L'equazione può essere formulata come Ux=P/(AE/L)= P/K dove K=AE/L suggerisce che un elemento puntone-tirante è analogo ad una molla assiale con rigidità k=AE/L.
Proprietà del materiale
Il modulo di elasticità è sempre necessario.
La densità è necessaria solo se vengono inclusi i carichi gravitazionali.
Vincoli
Ai giunti dei puntoni-tiranti è possibile applicare solo i vincoli di traslazione. Ogni nodo (giunto) ha 3 gradi di libertà traslazionale. I vincoli Fisso e Immobile (senza traslazione) sono simili per un giunto a puntone-tirante, perché la rotazione è irrilevante. Si possono applicare traslazioni imposte pari a zero o diverse da zero. Se il puntone-tirante e le travi s'incontrano su un giunto, sarà possibile applicare le rotazioni ma queste saranno applicate solo alle travi.
Carichi
È possibile applicare forze concentrate ai giunti e ai punti di riferimento. Si può anche applicare la gravità. Il programma calcola le forze gravitazionali in base ad accelerazioni e densità specificate. Si osservi che sono considerate solamente le forze assiali generate in ogni elemento. Notare che un puntone-tirante ignora qualsiasi forza applicata normale ad essa.
Mesh
Il mesher utilizza un numero predefinito di elementi per creare mesh di travi e puntoni-tiranti. È possibile modificare i parametri della mesh (numero di elementi o dimensioni degli elementi della mesh) per travi e puntoni-tiranti selezionati, applicando i controlli mesh.
Gli elementi di travi e puntoni-tiranti sono visualizzati come cilindri solidi, indipendentemente dalla forma effettiva della relativa sezione trasversale, oppure sulla geometria effettiva della trave. Per impostare questa opzione di default della mesh, fare clic su . Nella scheda Opzioni di default fare clic su Mesh e selezionare o deselezionare Rendering profilo trave.
Un elemento strutturale identificato come puntone-tirante è rappresentato da un elemento a puntone-tirante. La variazione di deformazione assiale è lineare e la sollecitazione assiale è costante in tutta la sezione trasversale e lungo il puntone-tirante.
Risultati
Si possono visualizzare i grafici di sollecitazioni assiali e forze, spostamenti e forma deformata. Le forze in e le sollecitazioni in un elemento puntone-tirante sono costanti in tutta la sezione traversale e lungo il puntone-tirante. Gli spostamenti variano in modo lineare tra le estremità. Le forze, deformazioni e sollecitazioni in direzioni diverse da quella assiale sono pari a zero. In un grafico della sollecitazione, ogni elemento a puntone-tirante ha un colore proprio. La forza di un elemento a puntone-tirante equivale alla sollecitazione assiale moltiplicata per l'area della sezione trasversale.