Stavět metodou cihla na cihlu má ve stavebnictví dlouhodobou tradici. Addon Posouzení zdiva vám umožňuje posuzovat zdivo metodou konečných prvků. Jeho vývoj probíhal v rámci výzkumného projektu DDMaS – Digitizing the design of masonry structures (digitalizace návrhu zděných konstrukcí). Materiálový model zde simuluje nelineární chování kombinace cihel a malty s využitím makromodelování. Chcete se dozvědět více?
- Optimalizace průřezu
- Možnost importu optimalizovaných průřezů do programu RFEM/RSTAB
- Posouzení libovolného tenkostěnného průřezu z RSECTION
- Zobrazení průběhu napětí na průřezu
- Stanovení normálových, smykových a srovnávacích napětí
- Složky napětí pro jednotlivé druhy vnitřních sil prutu
- Detailní výsledky napětí ve všech napěťových bodech
- Stanovení největšího Δσ pro každý napěťový bod (např. pro posouzení únavy)
- Barevné zobrazení napětí a využití pro rychlý přehled o kritických nebo předimenzovaných oblastech
- Výkazy materiálu
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 významný modální součinitel důležitosti (např. 20 %), je nestabilita celé konstrukce nebo její části velmi pravděpodobná. Pokud je oproti 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.
- Obecné analýzy napětí
- Automatické převzetí vnitřních sil z hlavního programu RFEM/RSTAB
- Výsledky napětí, přetvoření, vůlí a využití graficky i číselně plně integrované v programu RFEM/RSTAB pro všechny komponenty
- Uživatelské zadání mezního napětí
- Souhrn podobných konstrukčních prvků pro posouzení
- Široká škála možností nastavení grafických výstupů
- Přehledné tabulky výsledků pro rychlý přehled po posouzení
- Jednoduchá ověřitelnost výsledků díky kompletní dokumentaci metody výpočtu včetně všech vzorců
- Vysoká produktivita díky minimálnímu požadovanému množství vstupních dat
- Flexibilita na základě podrobného nastavení postupů a rozsahu výpočtu
- Zobrazení šedé oblasti pro nedůležité rozsahy hodnot (k funkci produktu)
- 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
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.
- 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)
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.
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.
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.
K názornému videuVe 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)
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.
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.
- 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
- Zobrazení výsledků přetvoření
- Diferencované výsledky jednotlivých složek napětí a využití napětí v tabulkách výsledků a v grafice
- Funkce pro filtrování těles, ploch, linií a uzlů v tabulkách
- Příčná smyková napětí podle Mindlina, Kirchhoffa nebo uživatelem zadaných údajů
- Vyhodnocení napětí pro svary na liniích spojů mezi plochami (k funkci produktu)
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
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.
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
- 002401
- Obecné
- Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) pro RFEM 6
- Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) pro RSTAB 9
- Použití addonu pro posouzení můžete aktivovat nebo deaktivovat v základních údajích modelu v záložce Addony
- Po aktivaci addonu se uživatelské prostředí v programu RFEM rozšíří o nové položky v navigátoru, v tabulkách a dialozích
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.
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.
- 002089
- Obecné
- Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) pro RFEM 6
- Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) pro RSTAB 9
- 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
- Úplná integrace do programů RFEM a RSTAB
Jakmile je posouzení dokončené, zobrazí program jasné výsledky. Program vám zobrazí maximální napětí a využití přehledně seřazená podle průřezů, prutů/ploch, těles, sad prutů, míst x atd. Kromě výsledků v tabulkách vám addon vždy zobrazí odpovídající grafické znázornění průřezů s napěťovými body, průběhem napětí a hodnotami. Stupeň využití můžete vztáhnout k libovolnému druhu napětí. Právě zvolené místo máte vyznačeno na RFEM/RSTAB modelu.
Kromě tabulkového vyhodnocení vám program nabízí ještě více. Napětí a využití můžete zkontrolovat také graficky na RFEM/RSTAB modelu. Přiřazenou stupnici barev a hodnot přitom můžete upravovat.
Zobrazení průběhu výsledků na prutu nebo sadě prutů vám umožňuje cílené vyhodnocení. U každého posuzovaného místa můžete překontrolovat průřezové charakteristiky a složky napětí v každém napěťovém bodě. Nakonec máme možnost vytisknout příslušné grafické znázornění napětí se všemi detaily.
- 002165
- Obecné
- Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) pro RFEM 6
- Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) pro RSTAB 9
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)
- 002090
- Obecné
- Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) pro RFEM 6
- Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) pro RSTAB 9
Výpočet vázaného kroucení provedete na celém systému. Přitom zohledníte přídavný 7. stupeň volnosti pro výpočet prutů. Automaticky se tak uvažují tuhosti připojených konstrukčních prvků. Není tudíž třeba definovat náhradní tuhosti ani podporové podmínky u dílčích systémů.
Vnitřní síly z výpočtu s vázaným kroucením pak můžete použít v addonech pro posouzení. Deplanační bimoment a sekundární krouticí moment se zohledňují v závislosti na materiálu a zvolené normě. Typicky se uplatňuje posouzení stability s účinky druhého řádu a s imperfekcemi v ocelových konstrukcích.
Věděli jste, že...? Použití se neomezuje pouze na tenkostěnné ocelové průřezy. Možný je také výpočet kritického momentu při klopení dřevěných nosníků s masivním průřezem.
Ve srovnání s přídavným modulem RF-/STEEL (RFEM 5 a RSTAB 8) obsahuje addon Analýza napětí-přetvoření pro RFEM 6 a RSTAB 9 následující nové funkce:
- Analýza prutů, ploch, těles, svarů (liniové svary mezi dvěma nebo třemi plochami s následným posouzením napětí)
- Výsledky pro napětí, poměry napětí, rozkmity napětí a přetvoření
- Mezní napětí v závislosti na přiřazeném materiálu nebo na zadání uživatelem
- Individuální výběr výsledků, které se mají spočítat, pomocí volně přiřaditelných typů nastavení
- Nemodální detaily výsledků s připraveným zobrazením vzorců a dále zobrazení výsledků na úrovni průřezu prutů
- Výstup vzorců použitých pro posouzení
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.
V programu RFEM 6 je možné definovat mezi plochami liniové svary a pomocí addonu Analýza napětí-přetvoření v nich počítat napětí.
K dispozici jsou následující typy spojů:
- Tupý spoj
- Rohový spoj
- Přeplátovaný spoj
- T-spoj
Na základě zvoleného typu spoje lze vybrat následující provedení svarů:
- Jednostranný čtvercový svar
- Oboustranný čtvercový svar
- Poloviční svar X
- Jednostranný svar V
- Oboustranný svar V
- Jednostranný svar U
- Oboustranný svar U
- Jednostranný svar J
- Oboustranný svar J