V addonu Geotechnická analýza máte k dispozici materiálový "Hoek-Brownův" model. Model znázorňuje lineárně-elastické ideálně-plastické chování materiálu. Jeho nelineární kritérium pevnosti je nejběžnějším kritériem porušení u hornin a skalního podloží.
Parametry materiálu lze zadat
přímo v parametrech horniny anebo
klasifikací GSI.
Další informace o tomto materiálovém modelu a zadání v programu RFEM najdete v příslušné kapitole Hoek-Brownův model v online manuálu k addonu Geotechnická analýza.
Ve výpočtových diagramech máte k dispozici typ diagramu "2D | Kloub". Tyto diagramy kloubů znázorňují reakci nelineárních kloubů na zatěžovací situace.
Pro výpočty s větším počtem zatěžovacích situací, jako je tomu například u pushover analýzy a časové analýzy, tak můžete vyhodnotit stav kloubu v každém zatěžovacím kroku.
Typ prutu "Pružina" slouží k simulaci lineárních i nelineárních vlastností pružiny za použití lineárního objektu. Tato zadávací funkce Vám pomůže převést zadání tuhosti v modelu na jednotky [síla/dráha].
Zohlednění nelineárního chování konstrukčních prvků pomocí normovaných plastických kloubů pro ocel (FEMA356) a nelineárního chování materiálu (zdivo, ocel - bilineární, uživatelské pracovní diagramy)
Přímý import hmot ze zatěžovacích stavů nebo kombinací zatížení pro aplikaci konstantních svislých zatížení
Uživatelské zadání pro zohlednění vodorovných zatížení možné (normovaných na vlastní tvar nebo rovnoměrně rozložených po výšce na hmoty)
Stanovení křivky kapacity s volitelným mezním kritériem výpočtu (zřícení nebo mezní deformace)
Transformace křivky kapacity na kapacitní spektrum (formát ADRS, soustava s jedním stupněm volnosti)
Bilinearizace kapacitního spektra podle EN 1998-1:2010 + A1:2013
Transformace aplikovaného spektra odezvy na požadované spektrum (formát ADRS)
Stanovení výsledného posunu podle EC 8 (metoda N2 podle Fajfara 2000)
Grafické srovnání kapacitního a požadovaného spektra
Během výpočtu se vybrané vodorovné zatížení zvyšuje po přírůstcích zatížení. Pro každý přírůstek zatížení se provádí statický nelineární výpočet, dokud není dosažena zadaná mezní podmínka.
Výsledky pushover analýzy tlaku jsou rozsáhlé. Nejprve se u konstrukce analyzuje její deformační chování. To lze popsat závislostí síla-deformace systému (křivka kapacity). Dále se zobrazí účinek spektra odezvy ve formě ADRS (Acceleration-Displacement Response Spectrum). Z těchto dvou výsledků se v programu automaticky stanoví také výsledný posun. Analýzu lze vyhodnotit graficky i v tabulce.
Jednotlivá kritéria akceptance lze poté graficky vyhodnotit a posoudit (pro další přírůstek zatížení výsledného posunu, ale také pro všechny ostatní přírůstky zatížení). Pro jednotlivé přírůstky zatížení jsou k dispozici také výsledky statického posouzení.
Co to jsou plastické klouby? Je to prosté - plastické klouby podle FEMA 356 vám poslouží při vytváření pushover křivek. Jedná se o nelineární klouby s předem nastavenými hodnotami kluzu a kritérii akceptace pro ocelové pruty (Kapitola 5 FEMA 356).
Již jistě víte, že k definování podmínek přenosu mezi objekty se používají uzlová, liniová a plošná uvolnění. Můžete tak například uvolnit pruty, plochy a tělesa z linie. Kromě toho je také bez problémů možné definovat pro uvolnění nelineární vlastnosti, jako například 'pevné, je-li kladné n', 'pevné, je-li záporné n' a tak dále.
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.
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?
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.
Jednoduchá definice fází výstavby v programu RFEM s vizualizací
Přidání, odebrání, změny a opětná aktivace prutových, plošných a objemových prvků a jejich vlastností (např. prutové a liniové klouby, stupně volnosti podpor atd.)
Automatická a ruční kombinatorika s kombinacemi zatížení v jednotlivých fázích výstavby (např. pro zohlednění montážních zatížení, montážních jeřábů atd.)
Zohlednění nelineárních účinků, jako například neúčinnosti tahových prutů nebo nelineárních podpor
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.
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.
Tuhost plynu danou zákonem o ideálním plynu pV = nRT lze zohlednit v nelineární dynamické analýze.
Výpočet plynu je k dispozici pro akcelerogramy a časové diagramy pro explicitní analýzu i nelineární implicitní Newmarkovu analýzu. Pro správné určení chování plynu je třeba definovat alespoň dvě vrstvy sítě konečných prvků pro plynové těleso.
V programu RFEM existuje možnost propojit plochy s typy tuhosti „Membrána“ a „Membrána ortotropní“ s materiálovými modely „Izotropní nelineární elastický 2D/3D“ a „Izotropní plastický 2D/3D“ (přídavný modul {%/#/cs/produkty/pridavne-moduly-pro-rfem-a-rstab/ostatni/rf-mat-nl RF-MAT NL]] ).
Tato funkce umožňuje modelovat například nelineární deformační chování ETFE fólií.
Nelineární kloub na konci prutu typu "Lešení -N/phiy phiz" a "Diagram lešení" umožňuje mechanickou simulaci trubkového spojení mezi dvěma pruty, vnější a vnitřní trubkou.
Náhradní model - v závislosti na tlakovém namáhání na konci prutu - přenáší ohybový moment přes tlačenou vnější trubku a po kladném zablokování dodatečně přes vnitřní trubku.
Pokud je zaškrtávací políčko 'Počet přírůstků zatížení' deaktivováno, počet přírůstků zatížení se v programu RFEM stanoví automaticky, aby bylo možné efektivně řešit nelineární úlohy.
Použitá metoda je založena na heuristickém algoritmu.
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.
Modul RF-/DYNAM Pro - Nonlinear Time History je integrován do konstrukce modulu RF-/DYNAM Pro - Forced Vibrations a je rozšířen o dvě nelineární metody analýzy (jedna nelineární analýza v programu RSTAB).
Časové diagramy lze zadat jako přechodné, periodické nebo jako funkci času. Dynamické zatěžovací stavy kombinují časové diagramy se statickými zatěžovacími stavy, což poskytuje vysokou flexibilitu. Dále je možné definovat časové kroky pro výpočet, statický útlum nebo možnosti exportu do dynamických zatěžovacích stavů.