Pokud je třeba pro stanovení například vnitřních sil použít čistě plošný model, ovšem posouzení konstrukčního prvku by mělo přesto proběhnout na prutovém modelu, pak lze použít výsledkový prut.
V programu RFEM 6 se výsledky pro uzly sítě konečných prvků stanoví metodou konečných prvků. Aby byl průběh vnitřních sil, deformací a napětí spojitý, jsou tyto uzlové hodnoty vyhlazeny pomocí interpolace. V tomto článku představíme a porovnáme různé typy vyhlazení, které můžete pro tento účel použít.
Jak již možná víte, program RFEM 6 vám nabízí možnost zohlednit materiálové nelinearity. Tento článek vysvětluje, jak stanovit vnitřní síly na deskách modelovaných z nelineárního materiálu.
Pomocí kombinací výsledků můžeme vytvořit mimo jiné i obálky vnitřních sil a deformací. Uživatel tak rychle zjistí maximální a minimální hodnoty pro další posouzení.
Pokud si například přejeme pro stanovení vnitřních sil použít čistě plošný model, ovšem posouzení průvlaku by mělo přesto proběhnout na prutovém modelu, pak lze použít výsledkový prut.
Při posouzení betonových ploch lze podíl žeber vnitřních sil pro výpočet MSÚ a pro analytickou metodu výpočtu MSP zanedbat, protože tato složka je již zohledněna při posouzení prutu. Pro tyto účely je v přídavném modulu RF‑CONCRETE Surfaces tlačítko „Detaily“ a odpovídající zaškrtávací políčko. Pokud nejsou žádná žebra definována, není tato funkce dostupná.
Pro stanovení rozhodujících vnitřních sil na ploše se běžně používá šachovnicové zatížení. Aby nebylo nutné dělit plochu do jednotlivých segmentů zatížení, zatížení se obvykle provádí pomocí volných obdélníkových zatížení. V případě mnoha zatížení se může stát klasické zobrazení zatížení nepřehledným.
V programech RFEM a RSTAB je možné analyzovat pruty s proměnným průřezem, které se mohou skládat z libovolně definovaných průřezů z programu SHAPE‑THIN. Pro stanovení vnitřních sil a deformací se průřezové charakteristiky interpolují.
U kloubů na konci prutu lze v programu RFEM i RSTAB definovat nelineární vlastnosti. Kromě diagramů účinnosti a závislostí deformací na síle existuje také jednoduchá možnost použít jako kritérium účinnosti kloubu znaménko nebo mezní hodnoty vnitřních sil. Tímto způsobem lze předepsat, které vnitřní síly se na konci prutu přenášejí.
Nejjednodušší způsob pro modelování čepového spoje v programu RFEM 5 je definovat bod ve středu otvoru a poté jej připojit pomocí vnitřních prutů k ploše.
Při modelování prutových konstrukcí nabízejí programy RSTAB a RFEM různé možnosti pro nastavení přenosu vnitřních sil ve styčných bodech. Zaprvé lze zadáním typu prutu stanovit, zda mají na připojené pruty působit pouze síly nebo také momenty. Zadruhé lze z přenosu vyloučit určité vnitřní síly pomocí kloubů. Zvláštní případ představují nůžkové klouby, které umožňují realisticky modelovat například střešní konstrukce.
V modulu RF-CONCRETE Surfaces je možné navrhovat železobetonové plochy pro stropní a podlahové desky a stěny podle ACI 318-19 nebo CSA A23.3-19. Běžným přístupem pro navrhování desek je použít návrhové pásy pro stanovení průměrných jednoosých vnitřních sil přes šířku pásu. Tato metoda návrhových pásů aplikuje na dvouose napjatou desku jednodušší jednoosý přístup pro stanovení nutné výztuže potřebné po délce pásu.
V přídavném modulu RF-PUNCH Pro lze provést posouzení na protlačení v rozích a na okrajích stěn. Při posouzení se přitom vychází z kritického zatížení pro protlačení, které se stanoví automaticky na základě vnitřních sil spočítaných v programu RFEM v připojené ploše. Vzhledem k tomu, že na vnitřní síly na plochách vypočítaných v programu RFEM mohou mít vliv místa singularity, může být negativně ovlivněno také stanovené zatížení pro protlačení v rohu nebo na okraji stěny. Cílem našeho příspěvku je ukázat možnosti optimalizace, kterými lze tento nepříznivý vliv minimalizovat.
Nosník spočívá na sloupu a končí na jeho vnějším okraji. Tuto situaci lze v architektonickém modelu snadno modelovat pomocí těles. Ve statickém prutovém modelu se používají zjednodušené liniové modely, v nichž se středové linie setkávají ve společném uzlu. V našem příspěvku si na třech jednoduchých modelech ukážeme, jaký vliv mají excentricity prutů na stanovení vnitřních sil.
Při modelování železobetonového žebra podpírajícího zděnou stěnu existuje nebezpečí, že žebro bude poddimenzováno, pokud nebude správně zohledněno chování zdiva a dostatečně přesně namodelováno spojení mezi zděnou stěnou a průvlakem. Tento článek se zabývá touto problematikou a ukazuje možnosti modelování podobných konstrukcí. V našem příkladu stanovíme výztuž pouze z vnitřních sil a zcela bez minimální konstrukční výztuže.
V běžné literatuře se uvádějí vzorce pro ruční výpočet vnitřních sil nebo deformací obvykle bez ohledu na deformaci smykem. Obzvláště v dřevěných konstrukcích se tak často deformace vlivem smykové síly podceňují.
Při výpočtu modelu plochy se vnitřní síly stanoví zvlášť pro každý konečný prvek. Protože výsledky pro jednotlivé prvky obvykle mají nespojitý průběh, provádí RFEM tzv. vyhlazení vnitřních sil, které zohledňuje vliv okolních prvků. Tímto postupem se nespojité rozdělení vnitřních sil upraví. Vyhodnocení výsledků je tak jasnější a snazší.
Při kontrolních výpočtech a porovnání vnitřních sil a z nich plynoucí nutné výztuže průvlaků můžeme někdy pozorovat poměrně velké rozdíly. Přestože se vychází ze stejného předpokládaného zatížení i stejného rozpětí, některé programy nebo ruční výpočet vykazují ve srovnání s výpočtem metodou konečných prvků (MKP) výrazně odlišné vnitřní síly. Rozdíly se vyskytují již u středového prutu a bez uvažování složek vnitřních sil z případné spolupůsobící šířky desky.
Na názorném příkladu si ukážeme, čeho je třeba si všímat, pokud při návrhu sloupu na ohyb a tlak vycházíme z vnitřních sil z kombinací zatížení anebo z kombinací výsledků.
Deformace uzlů sítě konečných prvků jsou vždy prvním výsledkem výpočtu konečných prvků. Na základě těchto deformací a tuhosti prvků lze vypočítat přetvoření, vnitřní síly a napětí.
Výpočet v programu RFEM probíhá obvykle v několika výpočetních krocích, v takzvaných iteracích. Lze tak zohlednit zvláštní vlastnosti modelu, jako například objekty s nelineárním chováním. Zadruhé lze iteračním výpočtem postihnout nelineární účinky v důsledku deformačních změn a úprav vnitřních sil při analýze druhého řádu nebo v případě zohlednění velkých deformací (teorie lan). U složitých modelů obvykle nestačí provést geometricky lineární výpočet.
Přídavný modul RF-PUNCH Pro slouží k posouzení na protlačení podle 6.4 normy EN 1992-1-1. V našem příspěvku předvedeme na jednoduchém příkladu posouzení podle DIN EN 1992-1-1 nejdříve pro případ automatického návrhu vnitřních a vnějších kontrolovaných obvodů a následně v případě uživatelsky zadaných vnitřních kontrolovaných obvodů.
V praxi stojíme často před úkolem co možná nejreálněji modelovat podporové podmínky, abychom mohli uvážit jejich vliv při posouzení deformací a vnitřních sil konstrukce a abychom umožnili navrhnout co možná nejekonomičtější konstrukce. Programy RFEM a RSTAB nabízejí mnoho různých možností pro zadání nelinearit uzlových podpor. V našem druhém příspěvku si na jednoduchém příkladu ukážeme, jaké jsou možnosti, pokud chceme zadat nelineární rotační podepření. Pro lepší pochopení vždy současně předvedeme výsledek v případě lineárně zadané podpory.
Při dimenzování konstrukcí podle platných předpisů je často k dispozici několik možností nebo metod výpočtu pro stanovení vnitřních sil. Der Anwender muss hierbei entscheiden, welche Theorie geeignet ist, um das Bauwerk damit nachzuweisen.
Při posouzení železobetonových prvků podle EN 1992‑1‑1 [1] lze zvolit nelineární výpočet vnitřních sil pro mezní stav únosnosti a použitelnosti. Při stanovení vnitřních sil a deformací se přitom zohledňují nelineární vztahy mezi vnitřními silami a deformacemi. Při výpočtu napětí a protažení ve stavu porušeném trhlinami jsou zpravidla výsledné průhyby výrazně větší než lineárně spočítané hodnoty.
V praxi stojíme často před úkolem co možná nejreálněji modelovat podporové podmínky, abychom mohli uvážit jejich vliv při posouzení deformací a vnitřních sil konstrukce a abychom umožnili navrhnout co možná nejekonomičtější konstrukce. Programy RFEM a RSTAB nabízejí mnoho různých možností pro zadání nelinearit uzlových podpor. V první části našeho příspěvku popisujeme možnosti pro vytvoření nelineární volné podpory a uvádíme na jednoduchém příkladu. Pro lepší pochopení vždy současně předvedeme výsledek v případě lineárně zadané podpory.
V prostorových konstrukcích hraje poloha prutu důležitou roli při výpočtu vnitřních sil. Orientaci os prutu lze zaprvé stanovit globálním úhlem natočení průřezu, zadruhé pak specifickým úhlem natočení prutu. Ze součtu obou uvedených úhlů se určí poloha hlavních os prutu ve 3D modelu.