Výpočet stability se aktivuje, jakmile ho zadáte programu v zatěžovacím stavu nebo v kombinaci zatížení. Pro zohlednění např. počátečního předpětí můžete definovat další zatěžovací stav.
Přitom musíte zadat, zda má program provést lineární nebo nelineární analýzu. Podle způsobu použití můžete vybrat přímou metodu výpočtu, například Lanczosovu metodu, nebo iterační metodu sdružených gradientů (ICG). Pruty, které nejsou součástí plochy, se zpravidla zobrazí jako prutové prvky se dvěma uzly konečných prvků. Na těchto prvcích nemůže program určit lokální vzpěr jednotlivých prutů. Proto máte možnost automatického dělení prutů.
Pro analýzu vlastních čísel máte na výběr z několika metod:
- Přímé metody
- Přímé metody (Lanczos (RFEM), kořeny charakteristického polynomu (RFEM), iterace podprostoru (RFEM/RSTAB), inverzní silová metoda s posunem (Shifted inverse iteration, RSTAB) jsou vhodné pro analýzu malých a středních modelů. Tyto rychlé maticové metody řešení byste měli volit pouze v případě, že váš počítač disponuje větší kapacitou operační paměti (RAM).
- Iterační metoda sdružených gradientů (ICG - Incomplete Conjugate Gradient) (RFEM)
- Tato metoda oproti tomu vyžaduje jen malou část operační paměti. Vlastní tvary se určují jeden po druhém. Metodu lze použít pro výpočet velkých konstrukčních systémů jen s několika vlastními čísly.
S addonem Stabilita konstrukce můžete provést nelineární analýzu stability také přírůstkovou metodou. Touto analýzou se i v případě nelineárních konstrukcí stanoví výsledky blízké realitě. Součinitel kritického zatížení se stanoví tak, že se postupně zvyšuje zatížení vybraného zatěžovacího stavu až k dosažení nestability. Při zvyšování zatížení se zohledňují nelinearity jako např. neúčinné pruty, podpory a podloží nebo také materiálové nelinearity. Jakmile se zatížení přestane zvyšovat, můžete případně provést lineární stabilitní analýzu na posledním stabilním stavu ke stanovení stabilitního tvaru.
Jako první vám program zobrazí výsledky součinitelů kritického zatížení. S jejich pomocí můžete posoudit riziko ztráty stability. U modelů s pruty se vám vzpěrné délky a kritická zatížení prutů zobrazí v tabulce.
Pomocí dalších výsledkových oken lze zkontrolovat normalizované tvary po uzlech, prutech a plochách. Grafické zobrazení vlastních čísel vám umožňuje vyhodnotit chování při vzpěru a boulení. To vám usnadní zavádění protiopatření.
- Analýza modelů, které se skládají z prutových, skořepinových a tělesových prvků
- Nelineární stabilitní analýza
- Volitelné zohlednění působení normálových sil od počátečního předpětí
- Čtyři řešiče rovnic pro efektivní výpočty nejrůznějších modelů
- Možnost zohlednit úpravy tuhosti z programů RFEM/RSTAB
- Stanovení vlastních tvarů od uživatelsky definovaného součinitele přírůstku zatížení (Inverzní silová metoda s posunem)
- Volitelné stanovení vlastního tvaru nestabilních modelů (pro identifikaci příčiny nestability)
- Vizualizace stabilitních tvarů
- Podklad pro stanovení imperfekce
- Realistické znázornění interakce konstrukce s podložím
- Realistické znázornění vzájemných vlivů konstrukčních prvků základu
- Rozšiřitelná databáze parametrů zemin
- Zohlednění několika vzorků půdy (sond) v různých místech i mimo budovu
- Stanovení sedání a průběhů napětí s jejich grafickým a tabulkovým zobrazením
Půdní vrstvy se u zemních sond zadávají v přehledném dialogu. Příslušné grafické zobrazení podporuje srozumitelnost a usnadňuje kontrolu vstupu.
Uživatel má k dispozici rozšiřitelnou databázi vlastností půdních materiálů. Pro realistické modelování chování půdního materiálu jsou k dispozici Mohrův-Coulombův model a model zpevnění zeminy.
Definovat lze libovolný počet zemních sond a půdních vrstev. Podloží se generuje ze všech zadaných zemních sond prostřednictvím 3D těles. Přiřazení ke konstrukci se provádí pomocí souřadnic.
Výpočet tělesa podloží probíhá nelineární iterační metodou. Vypočítaná napětí a sedání se zobrazí graficky a v tabulkách.
- Automatické zohlednění hmoty od vlastní tíhy
- Přímý import hmot ze zatěžovacích stavů nebo kombinací zatížení
- Možnost zadat přídavné hmoty (na uzlech, liniích, prutech, plochách a dále setrvačné hmoty) přímo v zatěžovacích stavech
- Možnost zanedbání hmot (např. hmoty základů)
- Kombinace hmot v různých zatěžovacích stavech a kombinacích zatížení
- Přednastavené kombinační součinitele pro různé normy (EC 8, SIA 261, ASCE 7 atd.)
- Možnost importu z počátečních stavů (např. pro zohlednění předpětí a imperfekce)
- Úprava konstrukce
- Možnost zohlednit neúčinné podpory nebo pruty/plochy/tělesa
- Možnost zadat více modálních analýz (např. s cílem analyzovat různé hmoty nebo změny tuhostí)
- Výběr typu matice hmotnosti (diagonální, konzistentní, jednotková matice) včetně uživatelsky definovaných translačních a rotačních stupňů volnosti
- Metody stanovení počtu vlastních tvarů (uživatelské zadání, automaticky - pro dosažení faktorů účinných modálních hmot, automaticky - pro dosažení maximální vlastní frekvence - k dispozici pouze v programu RSTAB)
- Stanovení vlastních tvarů a hmot v uzlech nebo bodech sítě prvků
- Výsledky vlastních čísel, úhlových frekvencí, vlastních frekvencí a period
- Zobrazení výsledných modálních hmot, účinných modálních hmot, součinitelů modálních hmot a podílových součinitelů
- Tabulkové a grafické zobrazení hmot v bodech sítě
- Zobrazení a animace vlastních tvarů
- Různé možnosti úprav vlastních tvarů
- Dokumentace číselných a grafických výsledků v tiskovém protokolu
V nastavení pro modální analýzu musíte zadat všechny údaje, které jsou nutné pro stanovení vlastních frekvencí. Patří sem například například údaje o hmotách a řešič vlastních čísel.
Add-on Modální analýza stanovuje nejmenší vlastní čísla konstrukce. Buď upravíte počet vlastních čísel sami, nebo se stanoví automaticky. Tím byste měli dosáhnout buď faktorů účinných modálních hmot, nebo maximálních vlastních frekvencí. Hmoty se importují přímo ze zatěžovacích stavů nebo kombinací zatížení. Máte možnost zohlednit plné zatížení, složky zatížení v globálním směru Z nebo pouze složku zatížení ve směru gravitace.
Přídavné hmoty můžete ručně definovat na uzlech, liniích, prutech nebo plochách. Dále můžete matici tuhosti ovlivnit tím, že ze zatěžovacího stavu nebo z kombinace zatížení importujete normálové síly nebo úpravy tuhosti.
V programu RFEM máte dispozici tyto tři výkonné řešiče vlastních čísel:
- Kořen charakteristického polynomu
- Lanczosova metoda
- Iterace podprostoru
RSTAB oproti tomu nabízí tyto dva řešiče vlastních čísel:
- Iterace podprostoru
- Inverzní silová metoda s posunem (Shifted inverse iteration)
Volba řešiče vlastních čísel závisí především na velikosti vašeho modelu.
Jakmile program ukončí výpočet, zobrazí se vám v seznamu vlastní čísla, frekvence a periody. Tyto tabulky výsledků jsou součástí hlavního programu RFEM/RSTAB. Všechny vlastní tvary konstrukce najdete uspořádány v tabulce a máte dále možnost je zobrazit graficky nebo jako animaci.
Všechny tabulky výsledků a grafiky jsou součástí tiskového protokolu programu RFEM/RSTAB. Budete tak mít zaručenou přehledně uspořádanou dokumentaci. Navíc můžete tabulky exportovat do aplikace MS Excel.
- Zohlednění a zobrazení hmot podlaží
- Seznam konstrukčních prvků a informací o nich
- Automatické vytváření výsledkových řezů na smykových stěnách
- Výstup výslednic v řezu v globálním směru pro stanovení smykových sil
- Možnost zadání diafragem po jednotlivých podlažích (modelování podlaží)
- Typ tuhosti Podlaží - tuhá diafragma
- Zadání sad podlaží
- Např. výpočet stropních desek jako 2D úloh v rámci 3D modelu
- Smykové stěny: automatické zadání výsledkových prutů s libovolnými průřezy
- Posouzení obdélníkových průřezů pomocí addonu Posouzení železobetonových konstrukcí
- Zadání stěnových nosníků
- Možné posouzení pomocí addonu Posouzení železobetonových konstrukcí
- Tabulkový výstup hodnot účinků podlaží, mezipatrových posunů, středů hmotnosti a tuhosti nebo sil ve smykových stěnách
- Oddělené zobrazení výsledků pro posouzení desek a vyztužení
- Možné zanedbání otvorů určité velikosti
Pro použití Modelu budovy máte dvě možnosti. Můžete ho vytvořit na začátku modelování konstrukce nebo ho aktivovat později. Přímo v Modelu budovy pak můžete definovat podlaží a manipulovat s nimi.
Při manipulaci s podlažími můžete jejich konstrukční prvky pomocí různých možností upravovat nebo zachovat.
Program RFEM udělá část práce za vás. Například automaticky generuje výsledkové řezy, takže si můžete snadno ušetřit spoustu výpočtů.
Výsledky můžete obvyklým způsobem zobrazit v navigátoru Výsledky. Kromě toho se vám informace o jednotlivých podlažích zobrazí v dialogu addonu. Máte tak vždy dobrý přehled.
Aktivovali jste addon Časově závislá analýza (TDA)? Velmi pěkné, nyní můžete k zatěžovacím stavům přidat časové údaje. Pokud zadáte začátek a konec zatížení, zohlední se vliv dotvarování na konci zatížení. Program vám umožňuje zmapovat účinky dotvarování pro železobetonové konstrukce.
Výpočet se provádí nelineárně podle reologického modelu (Kelvinův a Maxwellův model).
Proběhl výpočet úspěšně? Nyní můžete vypočítané vnitřní síly zobrazit v tabulkách i graficky a zohlednit při posouzení.
Jakmile aktivujete addon Form-finding v Základních údajích, přiřadí se zatěžovacím stavům kategorie "Předpětí" ve spojení se zatíženími pro form-finding z katalogu zatížení na pruty, plochy a tělesa formující účinek. Jedná se přitom o zatěžovací stav předpětí. Ten se tak promění v analýzu form-findingu pro celý model se všemi definovanými pruty, plochami a tělesy. Tvarování příslušných prutových a membránových prvků obsažených v celkovém modelu dosáhnete pomocí speciálních zatížení pro form-finding a ostatních zadaných zatížení. Zatížení pro form-finding popisují očekávaný deformační nebo silový stav po form-findingu v prvcích. Ostatní zatížení popisují vnější zatížení celého systému.
Víte, jak přesně probíhá form-finding? Nejdříve se při procesu form-finding v zatěžovacím stavu typu "Předpětí" posune pomocí iteračních výpočtových smyček počáteční geometrie sítě do optimální rovnovážné polohy. Pro tuto úlohu používá program metodu Updated Reference Strategy (URS) od prof. Bletzingera a prof. Ramma. Tato technika se vyznačuje rovnovážnými tvary, které po výpočtu téměř přesně odpovídají původně zadaným okrajovým podmínkám form-findingu (průvěs, síla a předpětí).
Kromě pouhého popisu očekávaných sil nebo průvěsů hledaného tvaru umožňuje celistvý přístup metodou URS také zohlednění ostatních sil. To umožňuje v celém procesu např. popis vlastní tíhy nebo pneumatického tlaku pomocí odpovídajících zatížení prvků.
Se všemi těmito možnostmi má výpočetní jádro potenciál pro výpočet antiklastických a synklastických tvarů v rovnováze sil pro rovinné nebo rotačně symetrické geometrie. Aby bylo možné použít oba typy jednotlivě nebo společně v jednom prostředí, jsou ve výpočtu dva možné způsoby, jak popsat vektory síly při form-findingu:
- Tahová metoda - popis vektorů sil při form-findingu v prostoru pro rovinné geometrie
- Průmětová metoda - popis vektorů sil při form-findingu v rovině průmětu s fixací vodorovné polohy pro kuželové geometrie
Proces form-findingu pro vás vytvoří v zatěžovacím stavu typu "Předpětí" model konstrukce s vynucenými silami. V tomto zatěžovacím stavu se ve výsledcích pro deformace zobrazí posun z počáteční polohy do polohy nalezené geometrie. Ve výsledcích pro síly a napětí (vnitřní síly prutů a ploch, napětí v tělesech, tlaky plynů, atd.) se znázorní stav pro zachování nalezeného tvaru. Pro analýzu geometrie tvaru vám program nabídne plošný obrysový výkres s absolutní výškou a výkres sklonu pro vizualizaci spádu.
V tu chvíli je čas přistoupit k dalšímu výpočtu a statické analýze celého modelu. Pro tento účel program převede nově nalezenou geometrii včetně přetvoření po jednotlivých prvcích do univerzálně použitelného počátečního stavu. Ta nyní může být použita v zatěžovacích stavech a kombinacích zatížení.
Ve srovnání s přídavnými moduly RF-STABILITY (RFEM 5) a RSBUCK (RSTAB 8) obsahuje addon konstrukce pro RFEM 6 / RSTAB 9 následující nové funkce:
- Nastavitelná aktivace zatěžovacího stavu nebo kombinace zatížení
- Automatizovaná aktivace výpočtu stability pomocí generátoru kombinací pro několik zatěžovacích situací v jednom kroku
- Postupné zvyšování zatížení na základě uživatelsky definovaných kritérií ukončení
- Úprava normování vlastních tvarů bez nového výpočtu
- Tabulky výsledků s možností filtrování
Ve srovnání s přídavným modulem RF-FORM-FINDING (RFEM 5) jsou v addonu Form-finding pro RFEM 6 přidány následující nové funkce:
- Zadání všech okrajových podmínek pro zatížení určující tvar v jednom zatěžovacím stavu
- Uložení výsledků form-findingu jako počátečního stavu pro další analýzu modelu
- Automatické přiřazení počátečního stavu form-findingu generátorem kombinací ke všem zatěžovacím situacím jedné návrhové situace
- Dodatečné geometrické okrajové podmínky určující tvar pro pruty (délka bez zatížení, maximální svislý průvěs, svislý průvěs v dolním bodě)
- Dodatečné okrajové podmínky pro zatížení určující tvar pro pruty (maximální síla v prutu, minimální síla v prutu, vodorovná tahová složka, tah na konci i, tah na konci j, minimální tah na konci i, minimální tah na konci j)
- Typ materiálu „Tkanina“ a „Fólie“ v databázi materiálů
- Paralelní form-findingy v jednom modelu
- Simulace po sobě jdoucích stavů form-findingu ve spojení s addonem Analýza fází výstavby (CSA)
Ve srovnání s přídavným modulem RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations (RFEM 5 / RSTAB 8) jsou v addonu Modální analýza pro RFEM 6 / RSTAB 9 přidány následující nové funkce:
- Přednastavené kombinační součinitele pro různé normy (EC 8, ASCE atd.)
- Možnost zanedbání hmot (např. hmoty základů)
- Metody stanovení počtu vlastních tvarů (uživatelské zadání, automaticky - pro dosažení faktorů účinných modálních hmot, automaticky - pro dosažení maximální vlastní frekvence)
- Zobrazení výsledných modálních hmot, účinných modálních hmot, součinitelů modálních hmot a podílových součinitelů
- Tabulkové a grafické zobrazení hmot v bodech sítě
- Různé možnosti změny měřítka pro vlastní tvary v navigátoru výsledků