Základní údaje

V záložce Základní údaje se nastavují základní parametry prutu. Pokud zaškrtneme políčko v sekci 'Možnosti', zobrazí se obvykle další záložka. Tam můžete zadat detaily.

Typ prutu

Typ prutu určuje, jakým způsobem se mohou přenášet vnitřní síly a jaké vlastnosti se pro prut předpokládají. V seznamu máme k dispozici různé typy prutů.

Nosník

Nosník je ohybově tuhý prut, který může přenášet všechny vnitřní síly. Prut typu Nosník nemá na svých koncích žádné klouby. Tento typ prutu může být namáhán všemi typy zatížení.

Tuhý

Tuhý prut představuje tuhé spojení mezi posuny dvou uzlů. V zásadě tak odpovídá vazbě. Pomocí tohoto typu lze zadat pruty s velmi vysokou tuhostí a přitom zohlednit klouby, u nichž můžeme definovat také pružinové konstanty a nelineární vlastnosti. S výpočtem nebývají problémy, protože hodnoty tuhosti jsou přizpůsobeny konstrukci.

Vnitřní síly pro tuhé pruty se zobrazí, pokud v navigátoru Výsledky v kategorii 'Pruty' v dolní části aktivujete výsledky pro vazby.

Žebro

Žebra lze použít k modelování deskových nosníků (průvlaků). Pro tento typ prutu se v MKP modelu zohledňují excentricity a spolupůsobící šířky nosníku.

Žebra jsou vhodná především pro železobetonové pruty, protože vnitřní síly žeber a jejich průřezy jsou zohledněny při posouzení betonu. U ocelových konstrukcí je dobré plech s přivařeným „žebrem“ modelovat jednoduše jako plochu s excentricky připojeným prutem.

Seznam 'Uspořádání žebra' nabízí několik možností.

Žebro je zpravidla excentricky uloženým prutem. Excentricita se počítá automaticky z poloviny tloušťky plochy a poloviny výšky prutu. Lze ji však zadat také ručně. Excentricita žebra zvyšuje tuhost konstrukce. V případě uspořádání na střed leží těžišťová osa žebra ve středu plochy.

Spolupůsobící šířky se při zadání žebra definují v sekci 'Rozměry pásnice' pro levou a pravou stranu žebra. Ve většině případů lze ponechat nastavení 'Automatické rozpoznání', které program používá pro stanovení obou ploch. Pokud ovšem linie žebra zasahuje více než dvě plochy, je nutné zadat čísla vhodných ploch ručně.

Pro zadání integračních šířek b_-y,int a b_+y,int existují různé možnosti (viz obrázek Nové žebro): Šířky lze zadat přímo nebo automaticky z délky prutu pomocí možností L_ref / 6 a L_ref / 8. Lze je stanovit také podle ustanovení normy, například podle 'EC2', článku 5.3.2.1.

Hodnoty b_y,int definují šířku plochy nebo šířku oblasti působení, od které se mají integrovat vnitřní síly. Hodnoty b_y,eff představují šířku průřezu pásnice žebra od středu stojiny k příslušnému okraji. Standardně jsou b_y,int a b_y,eff nastaveny stejně. Můžete ho však aktivovat kliknutím na tlačítko .

Pokud jsme definovali uzly typu 'Uzel na prutu', lze žebro zadat pro jednotlivé segmenty po částech. Pokud je definováno více segmentů, lze oblasti šířky posunu spojit lineárně pomocí sloupce v tabulce 'Lineární průběh', aby se zabránilo velkým změnám tuhosti v prutu typu "Žebro".

U 3D modelů nemají spolupůsobící šířky žádný vliv na tuhost, protože zvýšená tuhost je zohledněna prostřednictvím excentrického prutu. Spolupůsobící šířky ovšem ovlivňují průběh vnitřních sil a momentů u prutů a ploch.

Příhradový vazník

Příhradovým prutem se rozumí nosník s momentovými klouby na obou koncích. Kromě toho je pootočení okolo podélné osy na počátku prutu uvolněno kloubem φ_x. U tohoto typu prutu se vypočítají ohybové a krouticí momenty od zatížení prutu.

Příhradový prut (pouze N)

Tento typ příhradové konstrukce s tuhostí E ⋅ A je schopen přenášet normálové síly ve formě tahu a tlaku. RFEM spočítá pouze vnitřní síly v uzlech. Prut má lineární průběh vnitřních sil za předpokladu, že na prut nepůsobí žádné osamělé zatížení. Nevypočítá se žádný průběh momentu, který by mohl vzniknout v důsledku vlastní tíhy nebo zatížení na linii. Síly v uzlu se nicméně spočítají ze zatížení na prut.

Tah

Tahový prut může přenášet pouze tahové síly. Typ prutu odpovídá prutu "Příhradový prut (pouze N)", který je neúčinný v tlaku.

Prutová konstrukce s tahovými pruty se počítá iteračně: v prvním kroku se spočítají vnitřní síly všech prutů. Pokud je v tahových prutech záporná normálová síla (tlak), spustí se další iterační krok. Složky tuhosti těchto prutů se již nezohledňují – jsou neúčinné. Tento proces pokračuje, dokud se žádný další tahový prut nestane neúčinným. V důsledku neúčinnosti tahových prutů může dojít k nestabilitě systému.

Tlak

Tlakový prut může přenášet pouze tlakové síly. Typ prutu odpovídá prutu "Příhradový prut (pouze N)", který je neúčinný v tahu. Neúčinné tlakové pruty mohou vést k nestabilitě systému.

Vybočení

Vzpěrný prut odpovídá prutu "Příhradový prut (pouze N)", který přenáší tahové síly bez omezení, ale tlakové síly pouze do dosažení kritické vzpěrné síly. Tato síla se pro druhý Eulerův případ vzpěru vypočítá následovně:

Tímto typem prutu lze často předejít ztrátě stability konstrukcí, ke které může dojít při výpočtu podle teorie II. nebo III. řádu v důsledku vybočení příhradových prutů. Pokud příhradové pruty (realisticky) nahradíme vzpěrnými pruty, pak se v mnoha případech zvýší kritické zatížení.

Tah lana

Lana je možné namáhat pouze tahem. Tak lze zohlednit lanové řetězce iteračním výpočtem podle analýzy velkých deformací se zohledněním podélných a příčných sil.

Lana jsou vhodná pro modely, u nichž mohou nastat velké deformace s příslušnými změnami vnitřních sil. Při jednoduchém ukotvení jako například u visuté stříšky jsou tahové pruty plně dostačující.

Výsledkový prut

Výsledkové pruty jsou vhodné pro integraci výsledků na plochách, tělesech nebo prutech do fiktivního prutu. Můžete tak například zobrazit výsledné smykové síly na určité ploše pro posouzení zdiva.

Linii výsledkového prutu lze umístit kdekoli v modelu. Výsledkový prut nevyžaduje ani podepření, ani napojení na model. Pro posouzení je ovšem třeba přiřadit průřez. Na výsledkový prut nelze aplikovat žádná zatížení.

V sekci "Integrovat napětí a síly" vyberte typ výsledkového prutu pro zadání geometrického tvaru oblasti integrace. Poté v sekci "Parametry" zadejte rozměry. Vztahují se k linii prutu v jeho těžišti.

V sekci 'Zahrnout objekty' zadejte plochy, buňky ploch, tělesa a pruty, jejichž výsledky se mají při integraci zohlednit. Další možností je vybrat objekty 'Vše' a v závorkách některé prvky vybrat v sekci 'Vyloučit ze zahrnutých objektů'.

Virtuální vazník

Tento typ prutu umožňuje použít průřezové charakteristiky ocelových nosníků s otevřenými stojinami, které Steel Joist Institute zařadil do tabulek virtuálních nosníků. Tyto průřezy virtuálního nosníku představují ekvivalentní nosníky se širokými pásnicemi, které se co nejvíce blíží ploše pásu nosníku, účinnému momentu setrvačnosti a tíze. Nosník se tak nahradí prutem s virtuálním průřezem. Tímto způsobem lze simulovat složité nosné prvky, jako je například příhradový vazník, v rámci celého systému.

V seznamu vyberte "Řadu" virtuálního nosníku.

Přesný typ pak můžete definovat v níže uvedeném seznamu "Stropní nosníky".

Addon v sekci 'Průřez a materiál' umožňuje importovat virtuální nosník z databáze průřezů.

Plošný model

Tento typ prutu je vhodný především pro modelování děrovaných nebo voštinových nosníků nebo oslabených míst v průřezech, například pro otvory pro potrubí a sítě v prutovém modelu. Příslušný prut se převede na plošný model, v němž jsou podle uživatelské specifikace uspořádány otvory prutu. Prut však zůstane zachován. Musí být splněny následující požadavky:

• Průřez je normovaný nebo parametrický tenkostěnný profil s stojinou.
• Materiál průřezu má izotropní lineárně elastický materiálový model.

Při použití prutu typu 'Plošný model' je prut k dispozici jako prut i jako plošný objekt. Geometrické vlastnosti jsou stejné; oba modely mají stejné těžiště. Zobrazení lze ovládat v navigátoru Zobrazit pomocí nabídky Model → Základní objekty → Pruty → Plošný model nebo pomocí tlačítka v panelu nástrojů.

Síť konečných prvků plošného modelu se vytvoří automaticky; v současnosti ji nelze ovlivnit. Při statické analýze se použije plošný model. Poté jsou k dispozici pro vyhodnocení jak výsledky na prutech (jako pro výsledkový prut, kde jsou napětí na dílčích plochách prutu integrována do vnitřních sil prutu), tak výsledky na plochách. I zde lze údaje ovládat pomocí navigátoru Zobrazit nebo pomocí tlačítka .

V addonech se provádí posouzení prutu plošného modelu s vnitřními silami prutu a průřezem prutu.

Jak vidíme na obrázku výše, na koncích prutu plošného modelu se vygeneruje několik tuhých prutů. Spojují plošný model s koncovými uzly sousedních prutů. Tím je zajištěn správný přenos vnitřních sil na 1D objekty. Pokud je připojeno několik prutů typu plošný model, vytvoří se tyto vazební pruty pro každý prut.

V takovém případě zadejte pro zatížení na prut Excentricitu síly na průřezu. Zatížení se tak realisticky aplikuje na okraj průřezu a se zachová také v plošném modelu.

Tuhost

Tento typ prutu umožňuje použít prut s uživatelsky zadanými hodnotami tuhosti. Hodnoty tuhosti je třeba zadat v dialogu 'Nová definovatelná tuhost prutu' (viz kapitola Definovatelná tuhost prutu).

Vazba

Prut typu Vazba je virtuální, velmi tuhý prut, s tuhými nebo kloubovými konci prutu. K dispozici jsou čtyři možnosti pro napojení počátečního a koncového uzlu se stupni volnosti "Vetknutí" nebo "Kloub". Pomocí vazeb lze modelovat speciální situace pro přenos sil a momentů. Přitom se normálové a posouvající síly, případně krouticí a ohybové momenty přenášejí přímo z uzlu na uzel.

Pružina

Pružný prut nabízí možnost zobrazit lineární nebo nelineární vlastnosti pružiny pomocí definovatelných účinných ploch. U pružinového prutu je třeba v záložce 'Průřez' zadat pouze délku prutu L_z, nikoli však průřez: Tuhost prutu vyplývá z parametrů pružiny, které zadáte v dialogu 'Nová pružina prutu' (viz kapitola Pruty prutu).

Tlumič

Tlumič v zásadě odpovídá pružinovému prutu s přídavnou vlastností 'Součinitel tlumení'. Tento typ prutu rozšiřuje možnosti pro dynamickou analýzu podle časové analýzy.

Stejně jako u pružinového prutu je třeba v záložce 'Průřez' zadat pouze délku prutu L_z, nikoli však průřez: Tuhost prutu vyplývá z parametrů pružiny, které zadáte v dialogu 'Nová pružina prutu' (viz kapitola Pruty prutu). Vlastnosti tlumení lze nastavit pomocí součinitele tlumení X.

Možnosti

V této sekci dialogu lze pomocí zaškrtávacích políček definovat další vlastnosti prutu.

Uzly na prutu

Jedním nebo více uzly na prutu můžete prut rozdělit na segmenty bez rozdělení prutu (viz kapitolu Uzly ).

Klouby

Přenos vnitřních sil a momentů v koncových uzlech lze nastavit pro prut klouby (viz kapitola Klouby na koncích prutu). Zadání je u určitých typů prutů blokováno, protože jsou již nastaveny vnitřní klouby. Klouby lze přiřadit zvlášť "Na začátku i prutu" a "Na konci j prutu".

Excentricity

Excentricity umožňují připojit prut v koncových uzlech excentricky (viz kapitola Excentricity prutu). Excentricity můžete přiřadit zvlášť "Na začátku i prutu" a "Na konci j prutu".

Podepření

Prutu můžete přiřadit podporu, která je účinná po celé jeho délce. Stupně volnosti a konstanty tuhosti je třeba zadat v podporových podmínkách (viz kapitola Prutové podpory).

Příčné výztuhy

Příčné výztuhy prutu mají vliv na deplanační tuhost prutu. Ovlivňují výpočet s vázaným kroucením při zohlednění sedmi stupňů volnosti (viz kapitola Příčné výztuhy prutů).

Otvory prutu

Otvory prutů mají vliv na průřezové charakteristiky a na rozdělení vnitřních sil. Jsou relevantní pro typ prutu 'Plošný model'. V kapitole Otvory prutů je popsáno, jak můžete zadat typ a polohu otvorů.

Nelinearita

Prutu můžete přiřadit nelinearitu. Nelineární vlastnosti je třeba definovat jako nelinearity prutu (viz kapitola Nelinearity prutu).

Vnitřní výsledkové body

Použitím vnitřních výsledkových bodů můžete připravit tabulkový výstup výsledků podél prutu. Dělicí body je třeba zadat v dialogu 'Nový vnitřní výsledkový bod prutu' (viz kapitolu Vnitřní výsledkové body prutů).

Úpravy konců

Nastavením úprav konců lze graficky upravit geometrii prutu na jeho koncích. Tímto způsobem lze vytvořit přesahy, zkrácení nebo úkosy pro renderované zobrazení.

'Rozšíření': Pro začátek a konec prutu lze zadat "prodloužení". Záporná hodnota Δ funguje jako zkrácení.

'Sklon': Libovolný konec prutu lze zkosit pomocí sklonu. Úhel sklonu lze zadat okolo obou os prutu y a z. Kladný úhel způsobuje natočení ve směru hodinových ručiček okolo dotyčné kladné osy.

Deaktivovat pro výpočet

Pokud toto políčko zaškrtnete, nebude prut včetně zatížení při výpočtu zohledněn. Lze tak analyzovat, jak se mění mechanické chování modelu, pokud některé pruty nejsou účinné. Tyto pruty není nutné mazat a i jejich zatížení je zachováno.