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.
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-/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
Ve srovnání s přídavným modulem RF-SOILIN (RFEM 5) obsahuje addon Geotechnická analýza pro RFEM 6 následující nové funkce:
- Vytvoření vrstvené základové půdy jako 3D modelu ze souboru definovaných zemních sond
- Uznávaný Mohrův-Coulombův materiálový model pro simulaci zeminy
- Grafické a tabulkové zobrazení napětí a přetvoření v libovolné hloubce základové půdy
- Optimální zohlednění interakce konstrukce s podložím na základě celkového modelu
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
Je výpočet kompletní? Výsledky modální analýzy jsou pro vás k dispozici jak graficky, tak v tabulkách. Nechte si zobrazit výsledkové tabulky pro zatěžovací stav(y) Modální analýzy. Tak se můžete podívat na vlastní čísla, vlastní úhlové frekvence, vlastní frekvence a vlastní periody konstrukce. Přehledně se zobrazí také efektivní modální hmoty, součinitele modálních hmot a součinitele kombinace.
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.
Již víte, že výsledky zatěžovacího stavu typu modální analýzu se po úspěšném výpočtu zobrazí v programu. První vlastní tvar tak můžete okamžitě vidět graficky nebo jako animaci. Zobrazení normování vlastních tvarů přitom můžete snadno upravit. To lze provést přímo v navigátoru Výsledky, kde vyberete jednu ze čtyř možností pro vizualizaci vlastních tvarů:
- normování hodnoty vektoru vlastního tvaru uj na 1 (zohlední pouze složky posunu)
- výběr maximální složky posunu vlastního vektoru a nastavení na 1
- zohlednění celého vlastního tvaru (včetně složek natočení), vyběr maxima a nastavení na 1
- nastavení modální hmoty mi pro každé vlastní číslo na 1 kg
Podrobné vysvětlení normování vlastních tvarů najdete v online manuálu.
Chcete modelovat a analyzovat chování půdního tělesa? Za tímto účelem byly v programu RFEM implementovány speciální vhodné materiálové modely.
K dispozici máte modifikovaný Mohrův-Coulombův model s lineárně elastickým ideálně plastickým modelem a nelineárně elastický model s edometrickou závislostí napětí a přetvoření. Mezní kritérium, které popisuje přechod z pružné oblasti do oblasti plastického tečení, se stanoví podle Mohra-Coulomba.
Půdní těleso můžete zadat a modelovat bez okolků přímo v programu RFEM. Přitom máte možnost kombinovat materiálové modely podloží se všemi běžnými addony programu RFEM.
To umožňuje analýzu celkových modelů s kompletním ztvárněním interakce konstrukce s podložím.
Z materiálových údajů, které jste zadali, se automaticky spočítají všechny parametry potřebné pro výpočet. Program z toho pak pro vás vygeneruje pro každý konečný prvek závislosti napětí-přetvoření.
Věděli jste, že...? Rozvrstvení základové půdy popsané v určitých místech terénními zkouškami můžete zadat do programu jako zemní sondy. Vrstvám přiřadíte zjištěné materiály zeminy včetně jejich materiálových vlastností.
Zadání zemních sond můžete provést v tabulkách nebo v dialogu. Se zemními sondami lze také zadat hladinu spodní vody.
Půdní tělesa, která chcete analyzovat, jsou složena do půdních masivů.
Definujte půdní masiv na základě jednotlivých zemních sond. Tak vám program uživatelsky přívětivě vygeneruje masiv včetně automatického stanovení hraničních ploch vrstev na základě údajů ze sond, hladiny podzemní vody a plošných podpor hraničních ploch.
Půdní masivy nabízejí možnost zadat požadovanou velikost sítě konečných prvků nezávisle na globálním nastavení pro zbytek konstrukce. Můžete tak zohlednit různé požadavky pro budovu a podloží v celkovém modelu.
Grafický a tabulkový výstup výsledků pro deformace, napětí a přetvoření vám pomůže při stanovení půdního tělesa. Použijte k tomu speciální kritéria filtrování pro cílený výběr výsledků.
Program vás v tom nenechá. Pokud chcete výsledky v půdních tělesech vyhodnotit graficky, jsou vám k dispozici pomocné objekty. Můžete například definovat ořezávací roviny. Příslušné výsledky si tak můžete prohlédnout v libovolné rovině půdního tělesa.
A nejen to. Použití výsledkových řezů a ořezávacích boxů umožňuje přesnou grafickou analýzu půdního tělesa.
Jistě již víte, že je možné modelovat a analyzovat podloží a konstrukci ve společném modelu. Tím explicitně zohledňujete interakci konstrukce s podložím. Úprava jednoho konstrukčního prvku vede k okamžitému správnému zohlednění v analýze a výsledcích pro celý systém podloží a konstrukce.
Jste připraveni na vyhodnocení? K tomu vám slouží výpočtové diagramy, které znázorňují průběh určitého výsledku při výpočtu.
Přiřazení svislé a vodorovné osy diagramu výpočtu můžete libovolně definovat. Můžete tak například zobrazit průběh sedání určitého uzlu v závislosti na zatížení