Plastické klouby jsou bezpodmínečně nutné pro analýzu postupného přitěžování (pushover analýzu POA) jako nelineární statickou metodu pro seizmickou analýzu konstrukcí. V programu RFEM 6 lze plastické klouby zadat jako klouby na koncích prutů. V tomto článku si ukážeme, jak zadat plastické klouby s bilineárními vlastnostmi.
Program RFEM již nějakou dobu umožňuje ortotropní plastickou analýzu na základě kritéria plasticity Tsai‑Wu. Modulem zpevnění Ep,x nebo Ep,y lze zohlednit zpevnění materiálu při iteračním výpočtu.
V okně „Materiálový model ‑ Izotropní nelineární elastický 2D/3D“ můžeme zvolit podmínky plasticity podle von Misesovy, Drucker‑Pragerovy a Mohr‑Coulombovy hypotézy přetvoření. Pomocí nich můžeme popsat elasto‑plastické chování materiálu. Funkce plasticity závisí na hlavních napětích nebo neměnnosti tenzoru napětí. Kritéria se vztahují na 2D a 3D materiálové modely.
Pružné deformace konstrukčního prvku vlivem zatížení vycházejí z Hookova zákona, který popisuje lineární vztah mezi napětím a přetvořením. Jsou vratné: Po odlehčení se konstrukční prvek vrací do původního tvaru. Plastické deformace ovšem vedou k nevratným změnám tvaru. Plastická přetvoření jsou zpravidla podstatně větší než pružné deformace. Při plastickém namáhání tažných materiálů, jakým je ocel, dochází k jejich zplastizování, při němž je nárůst deformace doprovázen zpevněním. Vedou k trvalým deformacím - a v extrémních případech k porušení konstrukčního prvku.
Při posouzení ocelového průřezu podle Eurokódu 3 je rozhodující jeho přiřazení do jedné ze čtyř tříd průřezů. Třídy 1 a 2 umožňují plastické posouzení, pro třídy 3 a 4 je přípustné pouze pružné posouzení. Kromě únosnosti průřezu je třeba posoudit také dostatečnou stabilitu konstrukčního prvku.
V našem příspěvku posoudíme nosník o dvou polích, který je namáhaný na ohyb, v přídavném modulu RF-/STEEL EC3 podle EN 1993-1-1. Dostatečná stabilizační opatření umožňují vyloučit globální stabilitní selhání.
Program SHAPE‑THIN stanoví účinné průřezové hodnoty tenkostěnných průřezů podle Eurokódu 3 a Eurokódu 9. V programu lze ovšem také provádět plastickou analýzu obecných průřezů simplexovou metodou. Přitom se iteračně počítají plastické rezervy průřezu pro pružně stanovené vnitřní síly. Následující příklad popisuje účinné průřezové charakteristiky v oblasti zářezu válcovaného I-profilu. Následně výsledky porovnáme s plastickým výpočtem.
V modulu RF-/STEEL EC3 lze provést plastická posouzení průřezů podle EN 1993-1-1, Kap. 6.2. Je třeba dbát na interakci zatížení od ohybu a normálové síly u I-profilů, která je upravena v Kap. 6.2.9.1.
V následujícím příspěvku posoudíme prostý nosník namáhaný na ohyb a tlak v přídavném modulu RF-/STEEL EC3 podle EN 1993-1-1. Jakožto nosník s náběhem se jedná o nestejnoměrný konstrukční prvek, a je ho tudíž třeba posoudit obecnou metodou podle článku 6.3.4 normy EN 1993‑1‑1 anebo podle teorie druhého řádu. Obě možnosti nyní prověříme a porovnáme. V případě analýzy druhého řádu lze přitom navíc uplatnit metodu dílčích vnitřních sil, Proto je posouzení rozděleno do tří kroků: posouzení podle čl. 6.3.4 normy EN 1993-1-1 (obecná metoda), posouzení podle teorie druhého řádu, pružné (analýza vázaného kroucení), posouzení podle teorie druhého řádu, plastické (analýza vázaného kroucení a metoda dílčích vnitřních sil)
V následujícím příkladu porovnáme v programu RFEM plošný model s jednoduchým modelem prutu. V případě skořepinového modelu se jedná o nosník zavěšený v plochách, který je vzhledem k okrajovým podmínkám modelován s vetknutími na obou stranách. Damit handelt es sich um ein statisch unbestimmtes System, welches bei einer Überlast Fließgelenke ausbildet. Der Vergleich wird hier mit einem Stabmodell geführt, welches dieselben Randbedingungen erhält wie das Schalenmodell.