Addon Modální analýza vám nabízí možnost automaticky zvyšovat hledaná vlastní čísla, dokud není dosažen zadaný faktor účinných modálních hmot. Zohlední se přitom všechny translační směry, které byly pro modální analýzu aktivovány jako hmoty.
Lze tak snadno vypočítat potřebných 90 % efektivní modální hmoty pro metodu spektra odezvy.
Pro zadání hmot pro modální analýzu máte několik možností. Zatímco hmoty vlastní tíhy se zohledňují automaticky, zatížení a hmoty lze zohlednit přímo v zatěžovacím stavu pro modální analýzu. Potřebujete více možností? Vyberte, zda se mají hmoty konvertovat jako plná zatížení, složky zatížení v globálním směru Z nebo pouze složky zatížení ve směru gravitace.
Program vám nabízí dodatečnou nebo alternativní možnost pro převod hmot: ruční zadání kombinací zatížení, ze kterých se zohledňují hmoty v modální analýze. Vybrali jste si návrhovou normu? Následně lze vytvořit návrhovou situaci pomocí kombinace typu zemětřesení hmota. Program tak automaticky spočítá situaci s hmotami pro modální analýzu podle požadované normy. Jinými slovy: program vytvoří kombinaci zatížení na základě předem nastavených kombinačních součinitelů podle vybrané normy. Ta obsahuje hmoty pro modální analýzu.
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
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.
Modální součinitel důležitosti (MRF) vám může pomoci posoudit, jak dalece se jednotlivé konstrukční prvky podílejí na vlastním tvaru. Výpočet je založen na relativní pružné deformační energii každého jednotlivého konstrukčního prvku.
Pomocí MRF je možné rozlišovat mezi lokálními a globálními vlastními tvary. Pokud má několik prutů výrazných MRF (např. > 20 %), je nestabilita celé konstrukce nebo její části velmi pravděpodobná. Pokud je naproti tomu součet všech MRF pro vlastní tvar přibližně 100 %, lze očekávat lokální stabilitní problém (např. vybočení jednoho prutu).
Kromě toho lze pomocí MRF stanovit kritická zatížení a náhradní vzpěrné délky jednotlivých konstrukčních prvků (např. pro posouzení stability). Vlastní tvary, pro které má určitý prut malé hodnoty MRF (např. <20 %), lze v této souvislosti zanedbat.
MRF se zobrazí pro vlastní tvar v tabulce výsledků pod položkou Posouzení stability --> Výsledky po prutech --> Vzpěrné délky a kritické síly.
Mají se kromě statických zatížení uvažovat i jiná zatížení jako hmoty? Program vám to umožňuje pro zatížení na uzly, pruty, linie a plochy. Nejdříve musíte při zadávání požadovaného zatížení vybrat jako typ zatížení Hmotnost. Pro taková zatížení definujte hmotnost nebo komponenty hmoty ve směru X, Y a Z. Pro hmoty v uzlech můžete také zadat momenty setrvačnosti X, Y a Z pro modelování složitějších hmotných bodů.
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.
Hmoty je často třeba zanedbat. To platí zejména v případech, kdy je výstupem modální analýzy seizmická analýza. V té je pro výpočet zapotřebí 90% účinné modální hmoty v každém směru. Můžete tak zanedbat hmoty ve všech pevných uzlových a liniových podporách. Program za vás deaktivuje příslušné hmoty automaticky.
Objekty, jejichž hmoty se mají pro modální analýzu zanedbat, můžete také vybrat ručně. Poslední možnost je pro lepší představu na obrázku. Je zde nastaveno uživatelské zadání a objekty a jejich příslušné složky hmoty jsou vybrány pro zanedbání hmot.
Už to vidíte na obrázku: Při zadávání zatěžovacího stavu typu modální analýza lze zohlednit také imperfekce. Jako typy imperfekcí, které můžete použít v modální analýze, lze uvést fiktivní zatížení ze zatěžovacího stavu, počáteční naklonění pomocí tabulky, statickou deformaci, tvar vybočení, dynamický vlastní tvar a skupinu imperfekčních stavů
Při zadávání vstupních údajů pro zatěžovací stav typu modální analýza lze zohlednit zatěžovací stav, jehož tuhosti představují výchozí polohu pro modální analýzu. Jak to uděláte? Vyberte, jako na obrázku, možnost 'Uvážit počáteční stav z...'. Otevřete dialog 'Nastavení pro počáteční stav' a vybereme Tuhost jako typ počátečního stavu. V tomto zatěžovacím stavu, od kterého se bere počáteční stav, můžete zohlednit tuhost konstrukce s neúčinnými tahovými pruty. Cíl toho všeho: tuhost z tohoto zatěžovacího stavu se zohlední při modální analýze. To vám dává jednoznačně flexibilnější systém.
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)
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.
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.
Věděli jste, že...? V zatěžovacích stavech typu modální analýza můžete snadno definovat změny konstrukce. Můžete tak například individuálně upravit tuhosti materiálů, průřezů, prutů, ploch, kloubů a podpor. Tuhosti můžete upravovat také pro některé addony pro posouzení. Jakmile vyberete objekty, jejich tuhosti se přizpůsobí typu objektu. Můžete je tak definovat v samostatných záložkách.
Chcete ve své modální analýze simulovat neúčinnost objektu, například sloupu? I to je bez problémů možné. Jednoduše přejděte do dialogu Upravit změnu konstrukce, v kterém vybrané objekty deaktivujete.
Typem zatížení Kumulace vody můžete zohlednit účinky deště na vícenásobně zakřivené plochy se zohledněním posunů analýzou velkých deformací.
Při této numerické aplikaci deště se analyzuje příslušná geometrie plochy a stanoví se, jaká část deště stéká a jaká se kumuluje v loužích neboli vodních kapsách na ploše. Z velikosti louže pak vyplývá odpovídající svislé zatížení pro statickou analýzu.
Tuto funkci lze použít například na analýzu přibližně vodorovných geometrií membránových střech zatížených deštěm.
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.
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)
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.
Objevili jste již tabulkové a grafické zobrazení hmot v bodech sítě? Ano, to je také jeden z výsledků modální analýzy v programu RFEM 6. Tímto způsobem zkontrolujete importované hmoty, které závisí na různých nastaveních modální analýzy. Lze je zobrazit v záložce Hmoty v bodech sítě ve výsledkové tabulce. Tabulka vám poskytuje přehled následujících výsledků: hmota - posuvný směr (mX, mY, mZ), hmota - rotační směr (mφX, mφY, mφZ) a součet hmot. Bylo by pro vás nejlepší mít co nejdříve grafické vyhodnocení? Hmoty můžete také zobrazit v bodech sítě také graficky.
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
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.
V addonu Posouzení železobetonových konstrukcí můžete provést seizmické posouzení železobetonových prutů podle EC 8. To zahrnuje mimo jiné následující funkce:
Konfigurace pro seizmické posouzení
Rozlišení tříd duktility DCL, DCM, DCH
Možnost převzít součinitele duktility z dynamické analýzy
Kontrola mezní hodnoty součinitele duktility
Posouzení kapacity "Silný sloup - slabý nosník"
Konstrukční pravidla pro posouzení duktility zakřivení
Zohlednění 7 lokálních směrů deformace (ux, uy, uz, φx, φy, φz, ω) a 8 vnitřních sil (N, Vu, Vv, Mt,pri, Mt,sec, Mu, Mv, Mω) při výpočtu prutových prvků
Lze použít v kombinaci se statickým výpočtem analýzy I., II. a III. řádu (přitom lze zohlednit také imperfekce)
V kombinaci s addonem Stabilita konstrukce stanovení kritických součinitelů zatížení a vlastních tvarů pro případy se vzpěrem zkroucením a klopením
Zohlednění čelních desek a příčných výztuh jako deplanačních pružin při výpočtu I-profilů s automatickým stanovením a grafickým zobrazením deplanační tuhosti
Grafické zobrazení deplanace průřezu prutů v tvaru deformace
Je vaším cílem určit počet vlastních tvarů? Program vám k tomu nabízí dvě možnosti. První z nich je vaše zadání počtu nejmenších vlastních tvarů, které se mají vypočítat. V takovém případě počet dostupných vlastních tvarů závisí na stupních volnosti (tzn. na počtu volných hmotných bodů vynásobených počtem směrů, v nichž hmoty působí). Je však omezen na 9999. Další možností je nastavit maximální vlastní frekvenci tak, aby se vlastní tvary vytvářely automaticky až do dosažení nastavené vlastní frekvence.
Ve srovnání s přídavným modulem RF-/STEEL Warping Torsion (RFEM 5 / RSTAB 8) obsahuje addon Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) pro RFEM 6 / RSTAB 9 následující nové funkce:
Úplná integrace do prostředí programů RFEM 6 a RSTAB 9
7. stupeň volnosti se zohledňuje přímo při výpočtu prutů v programu RFEM/RSTAB na celém systému
Pro výpočet na zjednodušených náhradních systémech již není nutné definovat podporové podmínky nebo tuhosti pružin
Možnost kombinace s dalšími addony, například pro výpočet kritických zatížení pro vzpěr zkroucením a klopení s addonem Stabilita konstrukce
Bez omezení na tenkostěnné ocelové průřezy (možný je také výpočet kritického momentu při klopení u dřevěných nosníků s masivním průřezem)