V tomto příspěvku představíme základní pojmy z dynamiky konstrukcí a jejich roli při seizmickém posouzení konstrukcí. Velký důraz je kladen na srozumitelné vysvětlení odborných aspektů, aby byl i bez hlubších odborných znalostí umožněn vhled do problematiky.
Deskový nosník představuje hospodárnou volbu pro velkorozponové konstrukce. Ocelový deskový nosník s I-profilem má obvykle stojinu vysokou pro maximalizaci smykové únosnosti a oddělení pásnic, ale tenkou pro minimalizaci vlastní tíhy. Vzhledem k vysokému poměru výšky k tloušťce (h/tw ) mohou být pro vyztužení štíhlé stojiny zapotřebí příčné výztuhy.
Stanovení vlastního kmitání i analýza spektra odezvy se provádějí vždy na lineárním systému. Pokud v systému existují nelinearity, jsou linearizovány, a tudíž se nezohledňují. Mohou to být například tahové pruty, nelineární podpory nebo nelineární klouby. V tomto článku ukážeme, jak s nimi zacházet při dynamické analýze.
Modální součinitel důležitosti je výsledkem lineární stabilitní analýzy a kvalitativně popisuje míru spoluúčasti jednotlivých prutů na určitém vlastním tvaru.
Pro vyhodnocení vlivu lokálních jevů na stabilitu štíhlých prvků nabízí programy RFEM 6 a RSTAB 9 možnost provést lineární analýzu kritického zatížení na úrovni průřezu. Následující článek se zabývá základy výpočtu a vyhodnocení výsledků.
Při navrhování ocelových konstrukcí tvarovaných za studena jsou často vyžadovány vlastní uživatelské průřezy. V programu RFEM 6 lze uživatelský průřez vytvořit pomocí některého z „tenkostěnných“ průřezů dostupných v databázi. Ostatní průřezy, které nevyhovují žádnému ze 14 dostupných průřezů tvarovaných za studena, lze vytvořit a načíst ze samostatného programu RSECTION. Obecné informace o posouzení oceli podle AISI v programu RFEM 6 najdete v článku databáze znalostí v odkazu na konci této stránky.
Plochy v modelech budov mohou mít mnoho různých velikostí a tvarů. V programu RFEM 6 lze všechny tyto plochy zohlednit, neboť program umožňuje definovat různé materiály a tloušťky a také plochy s různou tuhostí a různými typy geometrie. Tento článek se zaměřuje na čtyři z těchto typů ploch: rotační, oříznutí, bez tloušťky a pro přenos zatížení.
V tomto článku si ukážeme, jak lze posuzovat za studena tvarované ocelové průřezy podle EN 1993-1-3, oddíl 6.1.6 v programu RFEM 6. Vzhledem k tomu, že toto téma je stále ve vývoji, představíme aktuálně dostupné možnosti.
V programu RFEM 6 je nyní k dispozici posouzení ocelových prutů tvarovaných za studena podle AISI S100-16. K tomuto posouzení se lze dostat výběrem normy „AISC 360“ v addonu Posouzení ocelových konstrukcí. Pro posouzení oceli tvarované za studena se pak automaticky vybere „AISI S100“ (obrázek 1).
Addon „Modální analýza“ v programu RFEM 6 umožňuje provádět modální analýzu konstrukčních systémů, a stanovit tak hodnoty vlastního kmitání, jako jsou vlastní frekvence, vlastní tvary, modální hmoty a součinitele účinných modálních hmot. Tyto výsledky lze použít pro posouzení kmitání i pro další dynamickou analýzu (například zatížení spektrem odezvy).
Dynamická analýza je v programech RFEM 6 a RSTAB 9 rozdělena do několika addonů. Addon Modální analýza je nezbytným předpokladem pro všechny ostatní dynamické addony, protože provádí analýzu vlastního kmitání u prutových, plošných a objemových modelů.
Modální analýza je výchozím bodem pro dynamickou analýzu konstrukcí. Lze v ní stanovit hodnoty vlastního kmitání, jako jsou vlastní frekvence, vlastní tvary, modální hmoty a faktory účinných modálních hmot. Tyto výsledky lze použít pro posouzení kmitání nebo je lze použít pro další dynamickou analýzu (například zatížení spektrem odezvy).
Zadání vhodné vzpěrné délky je rozhodující pro stanovení správné návrhové únosnosti prutu. V případě ztužení ve směru osy X, které je připojeno ve středu, se inženýři často ptají, zda se má použít celá délka prutu, nebo zda postačuje poloviční délka k místu, kde jsou pruty připojeny.V tomto příspěvku nastíníme Doporučení AISC a příklad, jak lze v programu RFEM zadat vzpěrnou délku X-ztužení.
Imperfekce ve stavebnictví popisují výrobní odchylky konstrukčního prvku od jeho ideálního tvaru. Často se používají při výpočtu pro stanovení rovnováhy sil na konstrukčních prvcích v deformovaném systému.
RFEM 6 má k dispozici addon Form-finding pro nalezení rovnovážných tvarů tahem zatížených plošných modelů a osově zatížených prutů. Tento addon aktivujte v Základních údajích modelu a použijte k nalezení geometrického tvaru, ve kterém je předpětí lehkých konstrukcí v rovnováze s existujícími okrajovými podmínkami.
V tomto příspěvku vysvětlíme použití ploch s typem tuhosti Přenos zatížení v programu RFEM 6. Na příkladu z praxe předvedeme zatížení ocelové haly vlastní tíhou, sněhem a větrem.
Možnosti výběru v tiskovém protokolu umožňují zobrazit jednotlivé tvary boulení s odpovídajícím posouzením boulení ve stručné nebo úplné formě detailních výsledků.
V tabulce "4.0 Výsledky - souhrn" se na konci výsledků zatěžovacího stavu zobrazí nekonečná (Čebyševova) norma. Tato norma slouží k odhadu největšího vlastního čísla systému. Největší vlastní číslo systému se stanovuje numericky, protože přesné stanovení může být časově velmi náročné.
Přídavný modul RF-STABILITY stanovuje součinitele kritického zatížení, vzpěrné délky a vlastní tvary RFEM modelů. Stabilitní analýzu lze provádět různými metodami vlastních čísel, které mají své výhody v závislosti na konfiguraci systému a počítače.
V době technologie BIM nabývá výměna dat mezi různými oblastmi projektování na významu. Vzhledem k tomu, že každý software má vlastní specifikaci pro popisy průřezů a materiálů, nabízejí programy RFEM a RSTAB převodní tabulky (mapovací soubor).
Přídavná zatížení od vlastní tíhy se většinou skládají z více vrstev, jako například klasické podlahové a střešní skladby budov nebo mostní skladby vozovky. Při definici zatížení v programu RFEM nebo RSTAB je možné pomocí užití zatížení z vícevrstvých skladeb definovat měrnou tíhu a tloušťku jednotlivých vrstev.
V přídavném modulu RF-/TIMBER Pro je možné provést analýzu kmitání známou z DIN 1052 pro posouzení podle EN 1995-1-1. V této analýze, při stálém a kvazistálém působení u ideálního prostého nosníku, průhyb nesmí překročit mezní hodnotu (6 mm podle DIN 1052). Pokud vezmeme v úvahu vztah mezi vlastní frekvencí a průhybem u prostého, kloubově uloženého nosníku zatíženého konstantním spojitým zatížením, je výsledkem pro 6 mm vlastní frekvence okolo 7,2 Hz.
Vlastní upravené pracovní prostředí vede k vyšší produktivitě a usnadňuje každodenní práci s programem. Mnoho uživatelů proto využívá možnosti upravit si panely nástrojů v programech RFEM a RSTAB a také vytvořit si vlastní lištu nástrojů s nejčastěji používanými příkazy.
Místo čtyřúhelníkové plochy může být také použita plocha typu B‑spline (Bézierova). Tu lze dodatečně upravovat v jejím tvaru díky integrovaným pomocným uzlům. V závislosti na potřebné složitosti plochy lze vytvořit 3 x 3 nebo 4 x 4 pomocné uzly.
V programu RFEM se často může stát, že potřebujete zatížit jen část plochy, nikoli celou plochu. Typickým příkladem je tlak zeminy. Pro tento účel je zde možnost definovat volné zatížení na plochu. Jedná se o zatížení nezávislé na tvaru plochy a v grafice programu se zobrazuje na základě definovaných souřadnic v dialogu.
Generátory zatížení v programech RFEM a RSTAB, které automaticky konvertují plošná zatížení na zatížení prutů, vyžadují téměř rovné buňky. U prohnutých tvarů nemusí být často buňky automaticky rozpoznány.
V programu RFEM lze na mnoha místech upravovat tuhosti pro materiály, průřezy, pruty, zatěžovací stavy a kombinace zatížení. Pro zohlednění těchto úprav při určování vlastních frekvencí existují v modulu RF-DYNAM Pro dvě možnosti.