Posuňte své statické posouzení ještě o krok dále. Programy RFEM 6 a RSTAB 9 nyní podporují také nový formát souboru pro statické výpočty SAF (Structural Analysis Format). Oba programy vám přitom nabízejí import i export. SAF je souborový formát založený na MS Excelu, který má usnadnit výměnu modelů pro statické výpočty mezi různými softwarovými aplikacemi.
Pro usnadnění průběhu práce byla vylepšena také výměna dat. Kromě importu IFC 2x3 (Coordination View & Structural Analysis View) je nyní podporován také import a export IFC 4 (Reference View & Structural Analysis View).
Analýza odezvy kroků na nepravidelných podlahách nebo různých typech schodišť vyžaduje komplexní výpočet. Při krokové frekvenční analýze, při níž se stanoví úroveň vibrací v každém místě na podlaží, se vychází z modelu RFEM a z výsledků modální analýzy v modulu RF-DYNAM Pro - Natural Vibrations. Správné posouzení dynamického chování podlaží vyžaduje přesnou metodu analýzy.
Program nabízí nejaktuálnější analytické postupy. Uživatel může volit mezi dvěma nejpoužívanějšími výpočetními metodami: takzvanou Concrete Centre Method (CCIP-016) a Steel Construction Institute Method (P354).
- Footfall Analysis navazuje na RFEM, odkud přebírá geometrii modelu, a uživatel tak nemusí vytvářet další model speciálně pro krokovou frekvenční analýzu
- Umožňuje uživateli posuzovat jakýkoli typ konstrukce pro krokovou frekvenční analýzu bez ohledu na tvar, materiál nebo použití
- Rychlé a přesné predikce rezonančních a přechodových (pulzních) odezev
- Kumulativní měření hladin dávek vibrací - VDV analýza
- Intuitivní výstup radící inženýrům, jak hospodárně vylepšit kritické oblasti
- Posouzení překročení limitních hodnot podle BS 6472 a ISO 10137
- Výběr budicích sil: CCIP-016, SCI P354, AISC DG11 pro podlahy a schody
- Frekvenční váhové křivky (BS 6841)
- Rychlé posouzení celého modelu nebo určitých oblastí
- Analýza dávek vibrací (VDV)
- Úprava minimální a maximální frekvence chůze a hmotnosti chodce
- Uživatelsky zadané hodnoty tlumení
- Nastavování počtu kroků pro rezonanční odezvu uživatelským zadáním nebo výpočtem programu
- Mezní hodnota odezvy prostředí podle BS 6472 a ISO 10137
- Celkové maximální součinitele odezvy a kritické uzly
- Rezonanční analýza (maximální součinitel odezvy, efektivní (kvadratický průměr) zrychlení, kritický uzel, kritická frekvence)
- Pulzní (přechodová) analýza (maximální součinitel odezvy, maximální zrychlení/rychlost, efektivní (kvadratický průměr) zrychlení/rychlost, kritický uzel, kritická frekvence)
- Hodnoty dávky vibrací pro rezonanční i pulsní analýzu
Diagramy
- Faktor odezvy vs. frekvence chůze
- Podílející se hmoty vs. vlastní tvary
- Časový průběh rychlosti
Do programu Revit lze pomocí přímého propojení exportovat výztuže ploch definované v přídavném modulu RF-CONCRETE Surfaces jako objekty. V přídavném modulu RF-CONCRETE Surfaces lze přitom zvolit obdélníkovou, polygonální či kruhovou oblast vyztužení plochy. Kromě výztužných prutů lze přenést také výztužné sítě.
- Určení hlavních a základních napětí, membránových a smykových napětí a také srovnávacích napětí a srovnávacích membránových napětí
- Analýza napětí téměř libovolně tvarovaných konstrukčních dílců
- Srovnávací napětí podle různých hypotéz:
- Energetická hypotéza (von Mises)
- Hypotéza max. smykového napětí (Tresca)
- Hypotéza max. hlavního napětí (Rankine)
- Hypotéza maximálních poměrných deformací (Bach, St. Venant)
- Možnost optimalizace tloušťky ploch a převzetí údajů do programu RFEM
- Posouzení mezního stavu použitelnosti prošetřením posunů ploch
- Diferencované výsledky jednotlivých složek napětí a využití napětí v tabulkách výsledků a v grafice
- Funkce pro filtrování ploch, linií a uzlů v tabulkách
- Příčná smyková napětí podle Mindlina, Kirchhoffa nebo uživatelem zadaných údajů
- Výkaz materiálu pro posuzované plochy
Nejprve je třeba rozhodnout, zda provést posouzení podle ASD nebo LRFD. Poté se zadají posuzované zatěžovací stavy, kombinace zatížení a kombinace výsledků. Kombinace zatížení podle normy ASCE 7 lze ručně nebo automaticky generovat v programu RFEM/RSTAB.
V dalších krocích je možné upravit přednastavení příčných mezilehlých podpor, vzpěrné délky a další parametry specifické pro posouzení, jako je modifikační součinitelCb pro klopení nebo součinitel smykového ochabnutí. V případě použití sady prutů lze definovat individuální podporové podmínky a excentricity pro každý vnitřní uzel jednotlivých prutů. Speciální nástroj pro MKP analýzu, který běží na pozadí programu, určí kritická zatížení a momenty nezbytné pro stabilitní analýzu.
Ve spojení s programem RFEM/RSTAB je také možné použít metodu Direct Analysis Method, která zohledňuje obecný výpočet podle analýzy druhého řádu. V tomto případě není zapotřebí speciálních faktorů zvětšení.
RF-CONCRETE Surfaces
Nelineární výpočtová metoda se aktivuje výběrem návrhové metody pro posouzení mezního stavu použitelnosti. Jednotlivá posouzení a pracovní diagramy pro beton a železobeton lze nastavit samostatně. Průběh iterace lze ovlivnit těmito řídicími parametry: přesností konvergence, maximálním počtem iterací, uspořádáním vrstev nad hloubkou průřezu a součinitelem tlumení.
Mezní hodnoty v mezním stavu použitelnosti lze nastavit individuálně pro každou plochu nebo skupinu ploch. Jako přípustné limitní hodnoty se definují maximální deformace, maximální napětí a maximální šířky trhlin. Definice maximální deformace vyžaduje další upřesnění, zda se má pro posouzení použít nedeformovaný nebo deformovaný systém.
RF-CONCRETE Members
Nelineární výpočet lze použít pro posouzení mezního stavu únosnosti a použitelnosti. Dle potřeby je možné při výpočtu uvažovat pevnost betonu v tahu nebo tahové zpevnění mezi trhlinami. Průběh iterace lze ovlivnit těmito řídicími parametry: přesností konvergence, maximálním počtem iterací a součinitelem tlumení.
- Pro posouzení podle Eurokódu 3 jsou k dispozici následující národní přílohy (NP):
-
DIN EN 1993-1-5/NA:2010-12 (Německo)
-
SFS EN 1993-1-5/NA:2006 (Finsko)
-
NBN EN 1993-1-5/NA:2011-03 (Belgie)
-
UNI EN 1993-1-5/NA:2011-02 (Itálie)
-
NEN EN 1993-1-5/NA:2011-04 (Nizozemsko)
-
NS EN 1993-1-5/NA:2009-06 (Norsko)
-
ČSN EN 1993-1-5/NA:2008-07 (Česká republika)
-
CYS EN 1993-1-5/NA:2009-03 (Kypr)
-
- Kromě výše uvedených národních příloh lze definovat uživatelské národní přílohy s vlastními mezními hodnotami a parametry.
- Import všech relevantních vnitřních sil z programu RFEM/RSTAB výběrem čísel prutů a polí boulení se stanovením rozhodujících okrajových napětí
- Přehled napětí v různých zatěžovacích stavech a stanovení rozhodujícího zatížení
- Možnost nastavení různých materiálů pro výztuhu a desku
- Převzetí výztuh z rozsáhlé databáze (plochá ocel a hlavičková plochá ocel, úhelníky, T- a C-výztuhy, trapézový plech)
- Stanovení účinných šířek podle EN 1993-1-5 (tabulka 4.1 nebo 4.2) nebo DIN 18800, část 3, rovnice (4)
- Volitelný výpočet lokálních kritických napětí při boulení pomocí analytických vzorců z příloh A.1, A.2, A.3 Eurokódu 3 nebo pomocí MKP výpočtu
- Posouzení podélných a příčných výztuh (napětí, deformace, vzpěr zkroucením)
- Volitelné zohlednění účinků vzpěru podle DIN 18800, část 3, rovnice (13)
- Fotorealistické zobrazení (3D renderování) pole boulení včetně výztuh, napěťových stavů a tvarů boulení včetně animace
- Dokumentace všech vstupních dat a výsledků v ověřitelném tiskovém protokolu
Jedním kliknutím lze vytvořit různé zatěžovací stavy. Po vygenerování se zobrazí čísla vytvořených zatěžovacích stavů a kombinací výsledků.
Přídavný modul RF-MOVE Surfaces nemá žádné tabulky výsledků. Vytvořené zatěžovací stavy včetně zatížení lze zkontrolovat v programu RFEM.
Popis jednotlivých pohyblivých zatížení je odvozen z příslušného čísla přírůstku zatížení. V programu RFEM je ovšem možné popisky upravovat.
Veškerá vstupní data se mohou exportovat do MS Excel.
- Volitelné zadání dvouvrstvé nebo třívrstvé výztuže pro mezní stav únosnosti
- Vektorové znázornění směrů hlavního napětí vnitřních sil pro optimální úpravu orientace třetí vrstvy výztuže
- Návrhové varianty pro vyloučení tlakové nebo smykové výztuže
- Posouzení ploch jako stěnových nosníků (teorie desek)
- Možnost zadání základních výztuží pro horní a dolní vrstvu výztuže
- Zadání navržené výztuže pro posouzení mezního stavu použitelnosti
- Zobrazení výsledků v bodech libovolně zvoleného rastru
- Volitelné rozšíření modulu o nelineární analýzu deformací pomocí normového snížení tuhosti v přídavném modulu RF ‑ CONCRETE Deflect nebo pomocí obecného nelineárního výpočtu pro snižování tuhosti iterativním způsobem v přídavném modulu RF ‑ CONCRETE NL.
- Posouzení s návrhovými momenty na okrajích sloupů
- Podrobná specifikace příčin neúspěšného posouzení
- Detaily posouzení všech posuzovaných míst pro přehledné stanovení výztuže
- Možnost exportovat izolinie podélné výztuže v souboru DXF a dále je využít jako základ pro výkresy výztuže v CAD programech
RF-CONCRETE Surfaces:
Nelineární analýza deformací probíhá jako iterační proces, při němž jsou zohledněny tuhosti průřezů bez trhlin a s trhlinami. Pro nelineární modelování železobetonu je nutné definovat vlastnosti materiálu, které se mění s tloušťkou plochy. Za účelem stanovení výšky průřezu se konečný prvek rozdělí na určitý počet vrstev z betonu a oceli.
Průměrné pevnosti oceli použité při výpočtu vycházejí z 'pravděpodobnostního modelu' vydaného technickou komisí JCSS. Je na uživateli, zda pevnost oceli použije až do mezní pevnosti v tahu (rostoucí větev v plastické oblasti). Materiálové vlastnosti betonu lze stanovit pomocí pracovního diagramu pro pevnost v tlaku a tahu. Pro určení pevnosti betonu v tlaku se nabízí parabolický nebo parabolicko-rektangulární pracovní diagram. V případě betonu v tahu je možné pevnost v tahu deaktivovat, definovat podle lineární elastické metody nebo podle modelové normy CEB-FIB 90:1993 a použít zbytkovou pevnost betonu v tahu, čímž se zohlední tahové zpevnění mezi trhlinami.
V neposlední řadě lze nelineární výpočet pro mezní stav použitelnosti omezit na tyto výsledné hodnoty:
- Deformace (globální, lokální vztažené na nedeformovaný / deformovaný systém)
- Šířky trhlin, hloubky a vzdálenosti horní a dolní strany v hlavních směrech I a II
- Napětí v betonu (napětí a přetvoření v hlavním směru I a II) a ve výztuži (přetvoření, plocha, profil, krytí a směry v každém směru výztuže)
RF-CONCRETE Members:
Nelineární výpočet prutových prvků probíhá rovněž iteračním způsobem, přičemž se stanoví tuhosti ve stavu bez trhlin a s trhlinami. Vlastnosti materiálu použité pro nelineární výpočet lze zvolit podle různých mezních stavů. Příspěvek pevnosti betonu v tahu mezi trhlinami (tahové zpevnění) lze stanovit buď pomocí upraveného pracovního diagramu betonářské výztuže, nebo pomocí zbytkové pevnosti betonu v tahu.
Posouzení se provádí krok za krokem tak, že se vypočítají vlastní čísla ideálních hodnot boulení pro jednotlivé stavy napětí a hodnoty boulení pro současné působení všech složek napětí.
Posouzení boulení je založeno na metodě redukovaných napětí, kdy se působící napětí porovnávají s mezní napěťovou podmínkou redukovanou z podmínky kluzu podle von Misese pro každé pole boulení. Při posouzení se vychází z jediné globální poměrné štíhlosti, která se určí na základě celého napěťového pole. Proto odpadá posouzení osamělého zatížení a následné sloučení pomocí interakčního kritéria.
Pro určení chování při boulení, které je podobné jako chování prutu při vzpěru, se vypočítají vlastní čísla ideálních hodnot pole boulení s libovolně uspořádanými podélnými okraji pole. Poté se stanoví štíhlostní poměry a redukční součinitele podle EN 1993-1-5, kap. 4 nebo přílohy B nebo DIN 18800, část 3, tabulka 1. Posouzení se pak provádí podle EN 1993-1-5, Kapitola. 10 nebo DIN 18800, část 3, rovnice (9), (10) nebo (14).
Pole boulení se diskretizuje do konečných čtyřúhelníkových, případně trojúhelníkových prvků. Každý uzel prvku má šest stupňů volnosti.
Ohybová složka trojúhelníkového prvku je založena na LYNN-DHILLONOVĚ prvku (Druhá konf. k maticové metodě, JAPONSKO - USA, Tokio) podle Mindlinovy teorie ohybu. Membránová složka je však založena na BERGAN-FELIPPOVĚ prvku. Čtyřúhelníkové prvky se skládají ze čtyř trojúhelníkových prvků a vnitřní uzel je odstraněn.
Nejprve je třeba zadat údaje o materiálu, rozměry pole boulení a okrajové podmínky (kloub, vetknutí, volně, kloub - elastické). Údaje lze také převzít z programu RFEM/RSTAB. Okrajová napětí pak můžeme pro každý zatěžovací stav zadat ručně nebo ho převzít z hlavního programu RFEM/RSTAB.
Výztuhy jsou modelovány jako trojrozměrné plošné prvky, které jsou excentricky připojeny k desce. Proto není nutné zohledňovat excentricity výztuh pomocí účinných šířek. Ohybová, smyková, deformační a St. Venantova tuhost výztuh a také Bredtova tuhost uzavřených výztuh se stanoví automaticky v 3D modelu.
Nejdříve je třeba vybrat zatěžovací stavy, kombinace zatížení a kombinace výsledků, které se mají posoudit. V programu RFEM/RSTAB je třeba zadat také údaje o materiálu, zatíženích a kombinacích zatížení v souladu s koncepcí posouzení podle normy NTC-RCDF (2004). Databáze materiálů programu RFEM/RSTAB již obsahuje materiály relevantní pro mexické a americké normy.
V dalších krocích je možné upravit původní nastavení pro příčné mezilehlé podpory, vzpěrné délky a další parametry posouzení dané normou. V případě sledu prutů je možné definovat individuální podporové podmínky a excentricity každého vnitřního uzlu jednotlivých prutů. Speciální nástroj MKP pak stanoví kritická zatížení a momenty potřebné pro posouzení stability v těchto situacích.
Ve spojení programem RFEM/RSTAB lze také použít metodu Direct Analysis Method, která zohledňuje obecný výpočet podle analýzy druhého řádu. V tomto případě není zapotřebí speciálních faktorů zvětšení.
Výsledky se zobrazí s odkazem na normu EN 1993-1-5 nebo DIN 18800. Modul RF-/PLATE-BUCKLING navíc zobrazí výsledky výpočtu zvlášť pro případ působení jediného zatížení na okraji a pro zatížení všech okrajů současně.
V případě posouzení několika zatěžovacích stavů se zobrazí rozhodující zatěžovací stav zvlášť. Odpadá tak časově náročné porovnávání dat výpočtu.
Tabulka 2.5 zahrnuje součinitele kritického vzpěrného zatížení pro všechny zatěžovací stavy a příslušné tvary boulení.
Všechny tvary boulení a zatížení pole boulení lze zobrazit v grafice. To usnadňuje kontrolu tvarů boulení a údajů o zatíženích. Volbou animace lze přehledně znázornit chování výztužených desek při vzpěru.
Všechny tabulky výsledků lze exportovat do MS Excel nebo jako CSV soubor.
Plochy s pohyblivým zatížením se vyberou graficky na RFEM modelu. Jednu plochu je možné zatížit více sadami pohybů současně.
'Pruh' je definován pomocí sad linií. V modelu je můžeme graficky vybrat. Dále je možné stanovit vzdálenost mezi jednotlivými kroky zatížení. K dispozici je několik typů zatížení; například osamělá, lineární, obdélníková, kruhová a různá nápravová zatížení. Zatížení mohou působit v lokálních i globálních směrech.
Různá zatížení shrnují zatěžovací modely. Zadané modely zatížení se přiřadí sadám linií a na základě těchto údajů se vygenerují jednotlivé zatěžovací stavy.
Výpočet deformací v RF-CONCRETE Deflect se aktivuje v nastavení analytického výpočtu mezního stavu použitelnosti v přídavném modulu RF-CONCRETE Surfaces. Ve výše uvedeném dialogu lze také zohlednit dlouhodobé vlivy (dotvarování a smršťování) a tahové zpevnění mezi trhlinami. Součinitel dotvarování a poměrné smršťování lze definovat samostatně nebo na základě zadaných parametrů.
Mezní hodnoty deformací lze nastavit individuálně pro jednotlivé plochy nebo pro určitou skupinu ploch. Jako dovolená mezní hodnota se přitom definuje maximální deformace. Dále je třeba určit, zda se spočtené deformace vztahují k nedeformované nebo deformované konstrukci.
Po skončení výpočtu se zobrazí výsledky posouzení mezního stavu použitelnosti a nutná výztuž v přehledně uspořádaných tabulkách. Kromě toho se zobrazí také všechny mezihodnoty.
Výsledky RF-CONCRETE Members se zobrazí jako průběhy výsledků pro každý prut. Součástí návrhů podélné a třmínkové výztuže jsou praktické nákresy výztuže. Navrženou výztuž lze dále upravovat a měnit například počet prutů a ukotvení. Změny se automaticky aktualizují. Betonové průřezy s výztuží lze vizualizovat pomocí 3D renderování. Tato možnost představuje optimální způsob dokumentace údajů pro zhotovení výkresů výztuže a jejích výkazů.
Výsledky z RF-CONCRETE Surfaces lze zobrazit graficky jako izolinie, izoplochy nebo číselné hodnoty. Zobrazení podélné výztuže může být přitom rozčleněno podle nutné výztuže, nutné přídavné výztuže, navržené základní nebo přídavné výztuže a navržené celkové výztuže. Izolinie podélné výztuže lze exportovat v souboru DXF a dále je využít jako základ pro výkresy výztuže v CAD programech.
Pro snazší zadávání dat jsou v programu RFEM přednastaveny plochy, pruty, sady prutů, materiály, tloušťky ploch a průřezy. Na mnoha místech programu lze použít funkci [Vybrat] pro grafický výběr. Samozřejmostí je přístup ke globálním databázím materiálů a průřezů. Zatěžovací stavy, kombinace zatížení a výsledků je možné libovolně slučovat do různých návrhových případů. Tabulky se záložkami slouží k zadání veškerých údajů o výztuži dle příslušné normy pro posouzení železobetonu. Zadání geometrických dat závisí na jednotlivých částí modulu RF-CONCRETE:
- Například v přídavném modulu RF-CONCRETE Members obsahuje například zadání pro odebírání výztužných prutů, počet vrstev, řeznost třmínků a typ ukotvení. Pro posouzení požární odolnosti železobetonových prutů je třeba definovat třídu požární odolnosti, vlastnosti materiálu související s požárem a strany průřezu vystavené požáru.
- V přídavném modulu RF-CONCRETE Surfaces je třeba zadat například krytí výztuže, směr výztuže, minimální a maximální výztuž, základní výztuž, která se má použít, nebo navrženou podélnou výztuž. jako průměr prutu.
Plochy a pruty lze kombinovat v takzvaných „sadách výztuže“, jejichž návrhové parametry se liší. Tímto způsobem lze efektivně počítat alternativní posouzení s různými okrajovými podmínkami nebo upravenými průřezy.
- Parametrizované polohy zatížení pro různá osamělá, rozdělená, plošná a nápravová zatížení
- Přístup k různým uloženým modelům zatížení nápravami (databáze)
- Příznivé nebo nepříznivé působení zatížení s ohledem na příčinkové čáry a plochy
- Shrnutí několika pohyblivých zatížení do jednoho zatěžovacího schématu
- Generování kombinací výsledků pro stanovení nejméně příznivých vnitřních sil
- Schémata zatížení lze uložit pro další použití v jiných konstrukcích