Věděli jste, že...? Aby bylo možné provést výpočet zdiva, byl v programu RFEM implementován nelineární materiálový model. Používá přístupu podle Lourenca, kombinace pevnostní hypotézy podle Rankina a podle Hilla. Tento model vám umožňuje popsat a znázornit únosnost zdiva a různých mechanismů jeho porušení.
Mezní parametry byly zvoleny tak, aby použité návrhové křivky odpovídaly normativní návrhové křivce.
Díky programu RFEM můžete modelovat zvláštnosti spojení železobetonové desky se zděnou stěnou pomocí speciálního liniového kloubu. Ten omezuje síly přenášené spojem v závislosti na zadané geometrii. Asi už tušíte: znamená to, že nedojde k přetížení materiálu.
Program pro vás vytvoří interakční diagramy, které se automaticky použijí. Ty modelují různé geometrické situace a můžete je použít ke stanovení správné tuhosti.
Výpočet zdiva probíhá s uvažováním nelineárně-plastického materiálového modelu. Pokud je zatížení v bodě vyšší než přípustné zatížení, dojde v systému k redistribuci. To slouží jednoduchému účelu - obnovit rovnováhu sil. S úspěšným dokončením výpočtu je provedena stabilitní analýza.
Znáte již materiálový model Tsai-Wu? Kombinuje plastické a ortotropní vlastnosti, což umožňuje modelování speciálních materiálů s anizotropními charakteristikami, jako jsou plasty vyztužené vlákny nebo dřevo.
Při plastizaci materiálu zůstávají napětí konstantní. Dochází k jejich redistribuci v závislosti na tuhosti v jednotlivých směrech. Elastická oblast odpovídá materiálovému modelu Ortotropní | lineárně elastický (tělesa). Pro plastickou oblast platí následující podmínka plasticity podle Tsai-Wu:
Veškeré pevnosti jsou zadány jako kladné hodnoty. Podmínku plasticity si můžete představit jako plochu ve tvaru elipsy v šestirozměrném prostoru napjatosti. Pokud se jedna z daných tří složek napětí uvažuje jako konstantní hodnota, lze plochu promítnout do trojrozměrného prostoru napjatosti.
Pokud je hodnota fy(σ) podle rovnice Tsai-Wu pro rovinnou napjatost menší než 1, jsou působící napětí v pružné oblasti. Plastické oblasti je dosaženo, jakmile fy(σ) = 1. Hodnoty větší než 1 jsou nepřípustné. Chování modelu je ideálně plastické, tzn. nedochází k žádnému zpevnění.
Věděli jste, že...? Na rozdíl od jiných materiálových modelů není pracovní diagram pro tento materiálový model antimetrický vzhledem k počátku. Tento materiálový model můžete použít například pro modelování chování drátkobetonu. Podrobné informace o modelování drátkobetonu naleznete v odborném článku Stanovení materiálových vlastností drátkobetonu.
U tohoto materiálového modelu je izotropní tuhost redukována skalárním parametrem poškození. Tento parametr poškození se stanoví na základě průběhu napětí, které je definováno v diagramu. V tomto případě se nezohledňuje směr hlavních napětí, ale dochází k poškození ve směru srovnávacího poměrného přetvoření, které zahrnuje také třetí směr kolmý na rovinu. Tahové a tlakové oblasti tenzoru napětí jsou řešeny odděleně. Přitom platí vždy různé parametry poškození.
Velikost "referenčního prvku" určuje, jak se má přetvoření v oblasti trhlin přizpůsobit délce prvku. Při přednastavené nulové hodnotě nedochází ke změně měřítka. Tímto způsobem se téměř realisticky modeluje materiálové chování drátkobetonu.
Stanovení napětí pomocí elasticko-plastického materiálového modelu
Posouzení na tlak a smyk zděných stěnových konstrukcí na modelu budovy nebo jednotlivém modelu
Automatické stanovení tuhosti vazby stěna-strop
Rozsáhlá databáze materiálů pro téměř všechny kombinace kameniva a malty dostupné na rakouském trhu (nabídka produktů se neustále rozšiřuje, i pro další země)
Automatické stanovení materiálových charakteristik podle Eurokódu 6 (ÖN EN 1996-X)
Možnost metody postupného přitěžování (pushover analýza)
Konstrukci zadáváte a modelujete přímo v programu RFEM Materiálový model zdiva můžete kombinovat se všemi běžnými addony programu RFEM. To vám umožňuje posoudit celkové modely budov obsahující zdivo.
Ze zadaných materiálových údajů vám program automaticky spočítají všechny parametry potřebné pro výpočet. Z nich pak vygeneruje pro každý konečný prvek závislosti napětí-přetvoření.
Bylo vaše posouzení úspěšné? Tak už si vydechněte. I zde můžete opět využít některé z mnoha funkcí programu RFEM. Program vám zobrazí maximální napětí na zděných plochách a výsledky si přitom můžete nechat podrobně zobrazit v každém bodě sítě konečných prvků.
Navíc můžete také zadávat řezy pro podrobné vyhodnocení jednotlivých oblastí. Na základě zobrazení zplastizovaných oblastí lze odhadovat vývoj trhlin ve zdivu.
Věděli jste, že...? Při odlehčování konstrukčního prvku s plastickým materiálovým modelem zůstává, na rozdíl od materiálového modelu izotropní | Nelineárně elastický, po úplném odlehčení zbytkové přetvoření.
Vybrat lze jeden ze tří různých typů zadání:
Standardní (zadání srovnávacího napětí, při kterém materiál zplastizuje)
Bilineární (zadání srovnávacího napětí a modulu zpevnění)
Pracovní diagram: zadání polygonálního pracovního diagramu
Pokud konstrukční prvek z nelineárního elastického materiálu opět odlehčíte, vrátí se přetvoření stejnou cestou zpět. Při úplném odlehčení nezůstává na rozdíl od materiálového modelu Izotropní | |Plastický žádné zbytkové přetvoření.
Vybrat lze jeden ze tří různých typů zadání:
Standardní (zadání srovnávacího napětí, při kterém materiál zplastizuje)
Bilineární (zadání srovnávacího napětí a modulu zpevnění)
Pokud pracujete s nelinearitami, tato funkce se vám bude velmi hodit. U kloubů na koncích prutů a u podpor můžete zadat nelinearity, jako je tečení, tření, kolaps nebo prokluz. K dispozici máte dále zvláštní dialogy, které slouží ke stanovení tuhosti sloupů a stěn ze zadaných geometrických údajů.
Vzhledem k integraci modulu RF-/DYNAM Pro do programu RFEM/RSTAB lze do globálního tiskového protokolu zahrnout numerické a grafické výsledky z modulu RF-/DYNAM Pro - Nonlinear Time History. Pro grafické zobrazení jsou k dispozici všechny možnosti programu RFEM a RSTAB. Výsledky časové analýzy se zobrazí v časovém diagramu.
Výsledky se zobrazí v závislosti na čase. Číselné hodnoty lze exportovat do MS Excelu. Kombinace výsledků lze exportovat buď jako výsledky jednotlivých časových kroků nebo lze vyfiltrovat nejnepříznivější výsledky všech časových kroků.
Výpočet v programu RFEM Nelineární časová analýza se provádí pomocí implicitního Newmarkova řešiče nebo explicitního řešiče. V obou případech se jedná o přímé metody časové integrace. Implicitní analýza vyžaduje malé časové kroky, aby dosáhla přesných výsledků. Explicitní analýza určuje potřebné časové kroky automaticky, aby zajistila stabilitu řešení. Explicitní řešič je vhodný pro analýzu krátkých buzení, například rázových buzení nebo exploze.
Výpočet v programu RSTAB Nelineární časová analýza se provádí pomocí explicitního řešiče. Ten představuje přímou metodu časové integrace a automaticky určuje potřebné časové kroky, aby zajistil stabilitu řešení.
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.
V modulu RF-MAT NL jsou k dispozici následující materiálové modely:
Izotropní plastický 1D/2D/3D a izotropní nelineární elastický 1D/2D/3D
Vybrat lze jeden ze tří různých způsobů zadání:
Základní (zadání srovnávacího napětí, při kterém materiál zplastizuje)
Bilineární (zadání srovnávacího napětí a modulu zpevnění)
Diagram:
Zadání polygonálního pracovního diagramu
Možnost uložit nebo načíst diagram
Rozhraní na MS Excel
Ortotropní plastický 2D/3D (Tsai-Wu 2D/3D)
V tomto materiálovém modelu lze definovat vlastnosti materiálu (modul pružnosti, smykový modul, Poissonův součinitel) a pevnostní charakteristiky (v tlaku, tahu a ve smyku) ve směru dvou nebo tří os.
Izotropní zdivo 2D
Zadat lze mezní napětí v tahu σx,mez a σy,mez a součinitel zpevnění CH.
Ortotropní zdivo 2D
Materiálový model Ortotropní zdivo 2D je pružnoplastický model, který navíc umožňuje změkčení materiálu, a to i v odlišné míře ve směru lokální osy x a y dané plochy. Tento materiálový model je vhodný pro (nevyztužené) zděné stěny s namáháním v rovině stěny.
Izotropní poškození 2D/3D
Zde můžete definovat antimetrické diagramy napětí-přetvoření. Modul pružnosti se počítá v každém kroku pracovního diagramu pomocí Ei = (σi -σi-1 )/(εi -εi-1 ).
U kloubů na koncích prutů a u podpor lze zadat nelinearity, jako je tečení, tření, kolaps, prokluz atd. K dispozici jsou dále zvláštní dialogy, které slouží ke stanovení tuhosti sloupů a stěn ze zadaných geometrických údajů.
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.
Iterační nelineární výpočet deformací prutových a plošných konstrukcí ze železobetonu, který využívá odpovídající tuhost prvku s ohledem na definovaná zatížení
Po výpočtu se v modulu zobrazí přehledné tabulky s výsledky nelineárního výpočtu. Všechny mezihodnoty jsou uvedeny srozumitelně. Grafické znázornění využití, deformací, napětí v betonu a výztuži, šířek trhlin, hloubek trhlin a vzdáleností trhlin v programu RFEM umožňuje rychlý přehled o kritických oblastech nebo oblastech s trhlinami.
Chybová hlášení nebo poznámky týkající se výpočtu indikují potenciální návrhové problémy. Vzhledem k tomu, že se výsledky posouzení zobrazí po plochách nebo po bodech se všemi mezivýsledky, můžete znovu sledovat všechny detaily výpočtu.
Díky volitelnému exportu vstupních nebo výsledkových tabulek do MS Excel zůstávají data k dispozici pro další použití v jiných programech. Úplná integrace výsledků do tiskového protokolu programu RFEM zaručuje ověřitelné statické posouzení.