Kafes kiriş, sadece eksenel deformasyona dirençli özel bir kiriş elemanıdır. Aşağıdaki yapıyı inceleyin:
Bu yapı sınıfındaki eklemler, üzerlerinde hiçbir moment gelişmeyecek şekilde tasarlanır. Her elemanın üzerinde gelişen tek önemli kuvvet, eksenel kuvvettir. Eksenel kuvvet, her elemanın uzunluğu boyunca sabittir ve çapraz kesit boyunca tek tip bir eksenel gerilim meydana getirir. Bu elemanlar, kafes kiriş elemanları olarak modellendirilir. Kafes kirişler köprü, çatı, elektrik direkleri, vb. mimari ve yapısal uygulamalarda yaygın bir şekilde kullanılmaktadır
Bir kafes kiriş elemanı iki düğüm tarafından tanımlanır. Her düğüm, 3 ortogonal yöndeki yer değiştirmeler olan 3 serbestlik derecesine sahiptir. Aşağıda gösterilen kafes kiriş elemanı, sol düğümde sabitlenmiştir ve sağ düğüme bir eksenel kuvvet P uygulanmaktadır. Eksenel yön kirişin veya kafes kirişin uzunluğu boyunca uzanmaktadır ve çapraz kesitin her iki yönünde de değildir.
Eksenel gerilim (Sx) = P/A ve sağ düğümün eksenel yer değiştirmesi (Ux) =PL/AE
Burada;
P = kafes kiriş elemanının uzunluğu boyunca uzanan eksenel kuvvet
A = kafes kirişin çapraz kesit alanı
L = kafes kirişin uzunluğu
E = elastisite modülü
Yukarıdaki denklem Ux=P/(AE/L)= P/K olarak ifade edilebilir. Burada K=AE/L, kafes kiriş elemanının k=AE/L katılığındaki bir eksenel yaya benzer olduğunu göstermektedir.
Malzeme Özellikleri
Elastisite modülü her zaman gereklidir. Yoğunluk yalnızca yerçekimi yüklerinin göz önünde bulundurulduğu durumlarda gereklidir.
Kısıtlamalar
Kafes kiriş eklemlerine sadece sürüklemeyle ilgili kısıtlamalar uygulayabilirsiniz. Her düğümde (eklem) 3 sürükleme serbestlik derecesi vardır. Sabitlenmiş ve Taşınamaz (Sürükleme yok) kısıtlamaları, hiçbir rotasyon göz önünde bulundurulmadığı için bir kafes kirişe göre benzer kısıtlamalardır. Sıfır veya sıfır dışında tanımlanmış sürüklemeler uygulayabilirsiniz. Kafes kirişler ve kirişler bir eklemde buluşuyorsa rotasyon uygulayabilirsiniz fakat bunlar sadece kirişlere uygulanacaktır.
Yükler
Eklemlere ve referans noktalarına konsantre kuvvetler uygulayabilirsiniz. Ayrıca yerçekimi de uygulayabilirsiniz. Program, belirtilen ivme ve yoğunluklara dayalı olarak yerçekimi kuvvetlerini hesaplar. Sadece her elemanda oluşan eksenel kuvvetlerin göz önünde bulundurulduğunu unutmayın. Bir kafes kirişin, kendisine dik açıyla uygulanan tüm kuvvetleri yok saydığını unutmayın.
Meshleme
Mesher, kirişleri ve kafes kirişleri meshlemek için varsayılan sayıda eleman kullanır. Mesh Kontrolleri'ni uygulayarak seçili kirişler veya kafes kirişler için mesh parametrelerini (eleman sayısı veya mesh elemanı boyutu) değiştirebilirsiniz.
Kiriş ve kafes kiriş elemanları, katı silindirler olarak (gerçek çapraz kesit şekillerine bakılmaksızın) ya da gerçek kiriş geometrisi üzerinde görüntülenir. Bu varsayılan mesh seçeneğini ayarlamak için öğesine tıklayın. Varsayılan Seçenekler sekmesinde Mesh'e tıklayın ve Kiriş profilini işle seçeneğini işaretleyin ya da işaretini kaldırın.
Kafes kiriş olarak tanımlanan düz bir yapısal eleman, bir kafes kirişi elemanı tarafından temsil edilir. Eksenel deformasyon doğrusal varyasyon gösterir ve eksenel gerilim çapraz kesit ve kafes kiriş boyunca sabittir.
Sonuçlar
Eksenel gerilimleri ve kuvvetleri, yer değiştirmeleri ve deforme şekil grafiklerini görüntüleyebilirsiniz. Bir kafes kiriş elemanının kuvvet ve gerilimleri, çapraz kesit ve kafes kiriş boyunca sabittir. Yer değiştirmeler, uçlar arasında doğrusal olarak değişiklik gösterir. Eksenel yön dışındaki yönlerdeki kuvvetler, gerinimler ve gerilimler sıfıra ayarlanır. Bir gerilim grafiğinde, her kafes kiriş elemanı bir renkte görünür. Bir kafes kiriş elemanındaki kuvvet, eksenel gerilimin çapraz kesit alanıyla çarpımının sonucuna eşittir.