Klouby na koncích prutu

Kloub na konci prutu omezuje vnitřní síly, které se přenášejí z jednoho prutu na další. Klouby lze umístit pouze na koncích prutů, nikoli na místech podél prutu.

Některé typy prutů jsou již vnitřně opatřeny klouby. Příhradový prut například nepřenáší žádné momenty, lanový prut nepřenáší ani momenty ani posouvající síly. Takovým typům prutů nelze přiřadit žádné klouby. Zadání je blokováno.

Dialog "Nový kloub na konci prutu"

Základní údaje

V záložce Základní údaje se nastavují základní parametry kloubu.

Souřadný systém

Koncové klouby prutu lze vztáhnout k následujícím osovým systémům:

• Lokální osový systém prutu x,y,z
• Globální souřadný systém X,Y,Z (volitelně jako nůžkový kloub)
• Uživatelsky zadaný osový systém U,V,W

Obecně platí, že klouby se vztahují k lokálnímu osovému systému prutu. Nůžkové klouby (viz obrázek Křížení prutů) jsou ovšem možné pouze v globálním nebo uživatelsky definovaném osovém systému.

Podmínky uvolnění

Kloubové podmínky se dělí na "translační" a "rotační" stupně volnosti. První popisují posuny ve směru lokálních nebo globálních os; poslední popisují natočení okolo těchto os.

Pro zadání kloubu je třeba zaškrtnout políčko pro příslušnou osu. Označení zaškrtnutí znamená, že prut se může posouvat resp. rotovat v příslušném směru. Konstanta translační resp. rotační tuhosti se pak nastaví na nulu. "Konstantu tuhosti" můžete kdykoli upravit pro vytvoření pružného kloubu. Tuhosti pružiny zadejte jako návrhové hodnoty.

Ve sloupci "Nelinearita" je možné specificky nastavit přenos vnitřních sil pro každou komponentu. V závislosti na stupni volnosti jsou k dispozici vhodné položky pro výběr v seznamu nelinearit.

Výběr nelinearity kloubů

Pevný, je-li vnitřní síla záporná, resp. kladná

Lze tak snadno určit, zda se na konci prutu přenášejí pouze kladné nebo záporné síly nebo momenty. Například kloub au_x s nelinearitou "Pevný, je-li N kladné" má za následek, že tahové síly (kladné) se mohou přenášet a tlakové síly (záporné) nemohou být přenášeny na konci prutu. Kloub je tak účinný pro záporné normálové síly.

V případě lokálního souřadného systému se vnitřní síly vztahují k lokálnímu osovému systému xyz prutu.

Pokud vyberete jinou nelinearitu, můžete zadat parametry v Částečná účinnost, Diagram, Friction nebo Diagram lešení.

Možnosti

V globálním nebo uživatelsky definovaném souřadném systému je k dispozici "Nůžkový kloub". Tento typ kloubu umožňuje modelovat průniky sledu prutů.

Příklad použití

Čtyři pruty jsou připojeny k uzlu. Pruty přenášejí momenty ve svém "spojitém směru", ale ne na druhou dvojici prutů. V uzlu se zcela přenáší pouze normálové a posouvající síly.

Křížení prutu s nůžkovým kloubem

Přiřaďte kloub buď prutům 3 a 4, nebo prutům 1 a 2. Druhá dvojice křížících se prutů nemá žádný kloub.

Částečná účinnost

Částečná aktivita komponenty kloubu je k dispozici jako nelineární vlastnost kloubu na konci prutu (viz obrázek Výběr nelinearity kloubu).

Zadání částečné účinnosti kloubu

Zadejte účinek kloubu pro "zápornou oblast" i "kladnou oblast". Seznam "Typ" nabízí různá kritéria pro účinnost kloubu.

• Hotovo: Díky kloubu je možný v plném rozsahu posun nebo natočení.
• Pevné od posunu/pootočení uvolnění: Kloub je účinný pouze do určitého posunu nebo natočení. Pokud je mezní hodnota překročena, je účinné pevné připojení nebo vetknutí.
• Odtržení od uvolňovací síly/momentu: Kloub je účinný pouze do určité síly nebo momentu. Pokud je mezní hodnota překročena, kloub selže a již nepřenáší vnitřní sílu ani moment.
• Plastizace od vypínací síly/momentu: Kloub je účinný pouze do určité síly nebo momentu. Pokud je překročena, zvětšují se přetvoření, ale ne vnitřní síla nebo moment.
• Neúčinnost pružiny: V případě kloubu s tuhostí pružiny není složka kloubu účinná.

Většinu typů kloubů lze kombinovat s "Prokluzem", což znamená, že kloub je účinný až po určitém posunu nebo natočení.

Diagram

Diagram komponenty kloubu je k dispozici jako nelineární vlastnost kloubu (viz obrázek Výběr nelinearity kloubu).

Zadání diagramu tuhosti

Zadejte počet definičních bodů pracovního diagramu zadáním příslušných hodnot ve sloupci "Posun" nebo "Natočení". Ve sloupci "Síla" nebo "Moment" pak můžete přiřadit souřadnice x posunů nebo pootočení se silami nebo momenty v kloubech.

Pro 'začátek diagramu' a 'konec diagramu' jsou k dispozici následující kritéria:

• Trhání: Kloub je účinný pouze do maximální hodnoty síly nebo momentu. Při jeho překročení je dosaženo plného kloubového účinku. Vnitřní síly a momenty se již nepřenášejí.
• Tečení: Kloub je účinný pouze do maximální hodnoty síly nebo momentu. Pokud je překročeno, zvětšují se přetvoření, ale ne vnitřní síly.
• Průběžně: Za rozsahem zadání se použije konstanta tuhosti posledního kroku.
• Zastavení: Přípustná deformace je omezena maximální hodnotou posunu nebo natočení. Při jejím překročení se kloubový účinek přeruší a stane se účinným pevným spojením nebo vetknutím.

Tření

Seznam "Nelinearita" nabízí čtyři možnosti pro zadání tření translačního kloubu v závislosti na jiné složce kloubu (viz obrázek Výběr nelinearity kloubu).

Zadání součinitelů tření

Přenesené kloubové síly se vztahují k normálovým nebo posouvajícím silám působícím v jiném směru. V závislosti na výběru v záložce "Základní údaje" závisí tření pouze na jedné nebo dvou podporových silách. Mezi třecí silou kloubu a normálovou nebo posouvající silou existuje následující vztah:

Plast

Pro Pushover analýza jsou důležité vlastnosti plastických kloubů. Při volbě Plastická nelineární komponenta kloubu máme na výběr ze čtyř možností (viz obrázek Výběr nelinearity kloubu):

• Bilineární
• Diagram
• FEMA 356 | Tuhý
• FEMA 356 | Elastický

Definice plastického kloubu s bilineárními vlastnostmi

Ve sloupcích "Vnitřní síla"/"Vnitřní síla" a "_δ/δ_tečení "nebo "φ/φ_tečení" zadejte vlastnosti plastických oblastí. Při hodnotě pro M_y/M_y,yield například 1,27 začne průřez při překročení plastického momentu tečení. Pokud je překročeno 127 % plastické únosnosti, prut se stane neúčinným.

Mezní plastické vnitřní síly se stanoví automaticky z průřezových charakteristik prutu.

Délka prutu má vliv na výpočet tuhosti plastického kloubu. Obvykle se automaticky rozpozná z délek prutů, kterým je kloub přiřazen. V případě potřeby lze pro kloub zadat "Uživatelsky definovanou délku prutu".

Kritéria akceptace

Ve spodní sekci dialogu lze zadat mezní hodnoty kritérií plastizace, která se mají použít pro bezpečnost budovy. Jsou popsány například pro ocelové konstrukční prvky v tabulce 5-5 normy FEMA 356 (norma ASCE) [1]. Při hodnotě 6 000 pro plasticitu φ/φ je tak dosaženo kritické hodnoty pro „bezpečnost životnosti“, pokud jsou plastické deformace šestkrát větší než při dosažení meze_kluzu.

V diagramu jsou znázorněny také oblasti kritérií akceptace.

Pro jednu ze dvou plastických variant FEMA jsou předem nastavena kritéria akceptace podle specifikace americké normy. V případě potřeby je lze upravit zaškrtnutím políčka "Uživatelské zadání".

Definice plastického kloubu podle FEMA 356

V seznamu zadejte "Typ komponenty". Kritéria akceptace pro primární a sekundární komponenty jsou popsána v tabulce 5-5 v [1].

V odborném článku Plastické klouby v programu RFEM 6 popisujeme, jak lze při pushover analýze použít plastický kloub.

Schéma lešení

Diagram lešení pro kloubový díl je k dispozici jako nelineární vlastnost kloubu (viz obrázek Výběr nelinearity kloubu). To umožňuje modelovat mechanický účinek připojeného trubkového spoje s vnitřním koncem trubky (pahýl) mezi dvěma pruty. Náhradní model - v závislosti na tlakovém namáhání na konci prutu - přenáší ohybový moment přes tlačenou vnější trubku a po kladném zablokování dodatečně přes vnitřní trubku.

Vlastnosti kloubu lze nastavit samostatně v „Diagramu lešení | Vnitřní trubka“ a „Schéma lešení | Vnější trubka".

Zadejte diagram lešení pro vnější trubku

Pro zadání příslušných parametrů jsou k dispozici možnosti popsané v sekci Diagram.