Il metodo CBFEM (Component Based Finite Element Model) consente di analizzare rapidamente giunti di diverse forme e configurazioni. Il modello è costituito da elementi a cui viene applicato il carico e da operazioni di produzione (compresi gli elementi di irrigidimento), che servono a collegare gli elementi tra loro. Le membrature non devono essere confuse con le operazioni di produzione perché i loro bordi tagliati sono collegati tramite link rigidi al nodo della connessione, quindi non si deformano correttamente se usati al posto delle operazioni di produzione (elementi di irrigidimento).
Il modello FEM analizzato viene generato automaticamente. Il progettista non crea il modello FEM, ma crea la giunzione usando le operazioni di produzione - si veda la figura.
Operazioni di produzione/elementi che possono essere utilizzati per costruire il giunto
Ogni operazione di produzione aggiunge nuovi elementi alla connessione: tagli, piastre, bulloni, saldature.
Elementi portanti e vincoli
Una membratura del giunto è sempre impostata come "portante". Tutte le altre membrature sono "collegate". La membratura portante può essere scelta dal progettista e può essere "continua" o "finita" nel nodo. Gli elementi "finiti" sono vincolati su un'estremità, mentre gli elementi "continui" sono vincolati su entrambe le estremità.
Le membrature collegate possono essere di diversi tipo, a seconda del carico che l'elemento può sopportare:
- Tipo N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – la membratura è in grado di trasferire tutte e 6 le componenti delle forze interne
- Tipo N-Vy-Mz – la membratura è in grado di trasferire solo il carico nel piano XY – forze interne N, Vy, Mz
- Tipo N-Vz-My – la membratura è in grado di trasferire solo il carico nel piano XZ – forze interne N, Vz, My
- Tipo N-Vy-Vz – la membratura è in grado di trasferire solo sforzo normale N e sforzi di taglio Vy e Vz
La connessione piastra con piastra trasferisce tutte le componenti delle forze interne
La connessione con piatto rinforzato può trasferire solo i carichi nel piano XZ - forze interne N, Vy, My
La connessione a fazzoletto di un elemento di travatura reticolare può trasferire solo la forza assiale N e le forze di taglio Vy e Vz
Ogni giunto è in stato di equilibrio durante l'analisi della struttura a telaio. Se le forze di estremità delle singole membrature vengono applicate al modello CBFEM dettagliato, anche lo stato di equilibrio viene rispettato. Pertanto, non sarebbe necessario definire i supporti nel modello di analisi. Tuttavia, per ragioni pratiche, l'appoggio che resiste a tutte le traslazioni è definito nella prima estremità dell'elemento portante. Non influenza né lo stato di sollecitazione né le forze interne al giunto, ma solo la presentazione delle deformazioni.
Per evitare l'insorgere di meccanismi instabili, alle estremità degli elementi collegati si definiscono tipi di supporto appropriati, che rispettino il tipo dei singoli elementi.
La lunghezza predefinita di ogni elemento è il doppio della sua altezza. La lunghezza di un elemento dovrebbe essere almeno 1× l'altezza dell'elemento dopo l'ultima operazione di produzione (saldatura, apertura, irrigidimento, ecc.) a causa delle deformazioni corrette dopo i collegamenti rigidi che collegano l'estremità tagliata di un elemento al nodo di connessione.