Výsledky seizmického posouzení jsou rozděleny do dvou částí: požadavky na pruty a požadavky na spoje.
"Seizmické požadavky" zahrnují požadovanou pevnost v ohybu a požadovanou smykovou pevnost spoje nosníku na sloup. Jsou uvedeny v záložce 'Přípoj momentového rámu po prutech'. U vyztužených rámů se požadovaná pevnost spoje ztužení v tahu a a v tlaku uvede v záložce 'Přípoj ztužení po prutech'.
Provedená posouzení se vám zobrazí v tabulkách. V detailech posouzení jsou přehledně uvedeny vzorce a odkazy na normu.
Pokud máte pro svůj model experimentálně stanovené hodnoty tlaku na plochách, lze je použít na modelu konstrukce v programu RFEM 6, zpracovat v programu RWIND 2 a zohlednit jako zatížení větrem při statické analýze v programu RFEM 6.
Jak tyto experimentálně stanovené hodnoty uplatníte, se dozvíte v tomto odborném článku.
Věděli jste, že...? V návrhových podporách můžete nyní pro posouzení 'Tlak kolmo k vláknům' definovat celozávitové vruty jako výztužné prvky na příčný tlak. Vruty se kontrolují na vtlačení a vybočení.
Kromě toho se posuzuje únosnost příčného tlaku v rovině špičky vrutu. Úhel rozložení zatížení můžete zohlednit lineárně pod 45° nebo nelineárně (podle Bejtka I., Verstärkung von Bauteilen aus Holz mit Vollgewindeschrauben, Universität Karlsruhe (TH), 2005).
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).
Program za vás udělá spoustu práce. V programu RFEM/RSTAB se vygenerují a spočítají například kombinace zatížení nebo kombinace výsledků, které jsou nezbytné pro mezní stav použitelnosti. Tyto návrhové situace můžete vybrat v addonu Posouzení hliníkových konstrukcí pro posouzení průhybu. Vypočítané hodnoty deformací vám program spočítá v každém místě prutu v závislosti na nadvýšení a vztažném systému. Ty se pak porovnají s mezními hodnotami.
Mezní hodnoty deformací můžete v konfiguraci mezního stavu použitelnosti nastavit individuálně pro jednotlivé konstrukční prvky. Přípustnou mezní hodnotu definujete jako maximální deformaci v závislosti na vztažné délce. Zadání návrhových podpor vám umožňuje jednotlivé konstrukční prvky segmentovat. Tímto způsobem můžete nechat automaticky stanovit odpovídající vztažnou délku pro každý směr posouzení.
A to ještě není vše. Na základě polohy přiřazených návrhových podpor se automaticky rozliší nosníky a konzoly. Tak se stanoví odpovídajícím způsobem mezní hodnota.
Grafické zadávání a kontrola definovaných uzlových podpor a vzpěrných délek pro posouzení stability
Stanovení náhradních délek prutů s náběhem
Zohlednění polohy postranních podpěr proti klopení
Posouzení na klopení konstrukčních prvků namáhaných momentem
v závislosti na normě možný výběr mezi uživatelským zadáním Mcr, analytickou metodou z normy a použitím interního řešiče vlastních čísel
Zohlednění smykového pole a torzního uložení při použití řešiče vlastních čísel
Grafické zobrazení vlastního tvaru při použití řešiče vlastních čísel
Posouzení stability konstrukčních prvků s kombinovaným namáháním v tlaku a ohybu v závislosti na návrhové normě
Srozumitelný výpočet všech potřebných součinitelů, jako jsou součinitele rozdělení momentu nebo interakční součinitele
Alternativně zohlednění všech účinků pro posouzení stability již při stanovení vnitřních sil v programu RFEM/RSTAB (účinky druhého řádu, imperfekce, redukce tuhosti, případně v kombinaci s addonem Vázané kroucení (7 stupňů volnosti))
Vaše možnosti při posouzení dřevěných konstrukcí jsou rozmanité. Pro pruty s náběhy a zakřivené pruty můžete zohlednit úhly řezu vůči vláknům, příčná tahová napětí a poloměry zakřivení závislé na objemu. Pokud chcete posuzovat oblast řezu, upraví se příslušně pevnost v tahu za ohybu nebo v tlaku za ohybu. Abyste mohli provést posouzení stability také metodou náhradního prutu, provede se výpočet výšky pro vzpěrnou délku a vzpěrnou délku při klopení ve vzdálenosti 0,65 x h od vlastního návrhového bodu.
Zde máte svobodnou volbu. Posouzení tlaku na podpoře můžete provést v libovolném bodě pro zatížení ve směru y a z průřezu. Přitom je jen na vás, zda rozlišovat mezi vnitřními a koncovými podporami. Součinitel tlaku kolmo k vláknům kc, 90 může nastavit uživatel (např. 1,75 pro lepené dřevo). Pokud je to možné, délka podpory se automaticky zvětší podle zadání v normě. To vám umožní dosáhnout hospodárnějšího návrhu bez velkého úsilí.
Váš program RFEM/RSTAB zvládne generování a výpočet kombinací zatížení a kombinací výsledků pro mezní stav použitelnosti samostatně. Pro tento účel vyberte v addonu Posouzení dřevěných konstrukcí návrhové situace pro posouzení průhybu. Poté se v každém bodě prutu stanoví vypočítané hodnoty deformací v závislosti na zadaném nadvýšení a vztažném systému a následně se výsledek porovná s mezními hodnotami.
Mezní hodnoty deformací můžete v konfiguraci mezního stavu použitelnosti nastavit individuálně pro jednotlivé konstrukční prvky. Přípustná mezní hodnota nesmí být překročena maximální deformací v závislosti na referenční délce. Pokud zadáte návrhové podpory, můžete jednotlivé konstrukční prvky segmentovat. Tímto způsobem můžete nechat automaticky stanovit odpovídající vztažnou délku pro každý směr posouzení.
Na základě polohy přiřazených návrhových podpor program automaticky rozliší nosníky a konzoly. Tímto způsobem si můžete být jisti, že mezní hodnota bude stanovena správným způsobem.
V programu RFEM/RSTAB máte možnost vygenerovat a následně vypočítat kombinace zatížení nebo kombinace výsledků potřebné pro mezní stav použitelnosti. Tyto návrhové situace vyberte v addonu Posouzení ocelových konstrukcí pro posouzení průhybu. Vypočítané hodnoty deformací se spočítají v každém místě prutu v závislosti na nadvýšení a vztažném systému. Nakonec je možné tyto hodnoty deformací porovnat s mezními hodnotami.
Věděli jste, že...? Mezní hodnoty deformací můžete v konfiguraci mezního stavu použitelnosti nastavit individuálně pro jednotlivé konstrukční prvky. Jako dovolenou mezní hodnotu definujte maximální deformaci v závislosti na referenční délce. Zadáním návrhových podpor můžete jednotlivé konstrukční prvky segmentovat, takže pak lze automaticky stanovit odpovídající referenční délku pro každý směr posouzení.
Na základě polohy přiřazených návrhových podpor se automaticky rozliší nosníky a konzoly, takže se může stanovit mezní hodnota odpovídajícím způsobem.
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.
Řešení numerické simulace proudění vám poskytne výsledky na modelu a v jeho okolí:
Tlak na povrchu tělesa
Součinitel tlaku Cp na plochách tělesa
Tlakové pole kolem geometrie tělesa
Rychlostní pole kolem geometrie tělesa
Pole turbulence k-ω kolem geometrie tělesa
Pole turbulence k-ε kolem geometrie tělesa
Vektory rychlosti kolem geometrie tělesa
Proudnice kolem geometrie tělesa
Síly na tělesech vygenerovaných původně z prutových prvků
Průběh konvergence
Směr a velikost odporu tělesa proti proudění
I přes toto množství informací zůstává program RWIND 2 přehledný, jak je pro programy Dlubal typické. Pro grafické vyhodnocení lze definovat libovolně definovatelné zóny. Výsledky proudění v prostoru okolo tělesa jsou obvykle těžko přehledné - pravděpodobně již víte proč. Z tohoto důvodu nabízí RWIND Basic volně posuvné roviny řezu pro samostatné zobrazení "objemových výsledků" v jedné rovině. Pro výsledné 3D proudnice máte možnost kromě statického zobrazení zvolit také animované zobrazení ve formě pohyblivých liniových segmentů nebo částic. Tato možnost vám pomůže zobrazit proudění větru jako dynamický účinek.
Veškeré výsledky můžete exportovat jako obrázek nebo speciálně pro animaci výsledků jako video.
Addon Posouzení železobetonových konstrukcí spojuje všechny přídavné moduly CONCRETE programu RFEM 5 / RSTAB 8. Ve srovnání s těmito přídavnými moduly obsahuje addon Posouzení železobetonových konstrukcí pro RFEM 6 / RSTAB 9 následující nové funkce:
Zadávání údajů pro posouzení (vzpěrné délky, trvanlivost, směry výztuže, plošná výztuž) přímo v RFEM nebo RSTAB modelu
Rozsáhlé možnosti zadávání pro podélnou a příčnou výztuž prutů
Podrobné mezivýsledky posouzení s uvedenými rovnicemi z použité normy pro lepší kontrolu výpočtu
Nový interakční diagram s interaktivní grafikou pro N, M a M + N z posouzení průřezu včetně sečnových a tečnových tuhostí
Posouzení zadané výztuže v mezním stavu únosnosti a použitelnosti včetně grafického zobrazení využití u příslušného dílce
Automatická kontrola zadané výztuže s ohledem na konstrukční nebo obecná pravidla pro vyztužené prutové a plošné prvky
Posouzení průřezu volitelně s hodnotami oslabeného betonového průřezu
Ve srovnání s přídavným modulem RF-/TIMBER Pro (RFEM 5 / RSTAB 8) jsou v addonu Posouzení dřevěných konstrukcí pro RFEM 6 / RSTAB 9 přidány následující nové funkce:
Kromě Eurokódu 5 jsou integrovány i další mezinárodní normy (SIA 265, ANSI/AWC NDS, CSA 086, GB 50005)
Posouzení tlaku kolmo na směr vláken (tlak na podpoře)
Implementace řešiče vlastních čísel pro stanovení kritického momentu pro klopení (pouze EC 5)
Definice rozdílných vzpěrných délek pro posouzení za studena a při požáru
Vyhodnocení napětí pomocí jednotkových napětí (MKP)
Optimalizované posouzení stability pro pruty s náběhem
Sjednocení materiálů pro všechny národní přílohy (pro lepší přehled je v databázi materiálů k dispozici pouze jedna norma „EN“)
Zobrazení oslabení průřezu přímo v renderování
výstup vzorců použitých pro posouzení (včetně odkazu na použitou rovnici z normy)
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 proces optimalizace máte k dispozici dvě metody pro nalezení optimálních hodnot parametrů podle kritéria hmotnosti nebo deformace.
Nejúčinnější metodou při krátké době výpočtu je přírodou inspirovaná optimalizace rojem částic (PSO). Už jste o ní slyšeli nebo četli? Tato technika umělé inteligence (AI) vychází z analogie s chováním rojů nebo hejn zvířat při hledání místa odpočinku. V takových rojích najdete mnoho jedinců (v optimalizaci např. hmotnost), kteří rádi zůstávají ve skupině a následují skupinu. Předpokládejme, že každý jednotlivý člen roje má potřebu odpočívat na optimálním místě (nejlepší řešení - např. nejnižší hmotnost). Tato potřeba se s přiblížením k místu odpočinku zvyšuje. Chování roje je tak ovlivněno také vlastnostmi prostoru (viz diagram výsledků).
Proč zrovna exkurze do biologie? Je to prosté - proces PSO v programu RFEM nebo RSTAB probíhá podobně. Průběh výpočtu začíná optimalizačním výsledkem náhodného přiřazení optimalizovaných parametrů. Přitom se opakovaně stanovují nové optimalizační výsledky s různými hodnotami parametrů, které vycházejí ze zkušeností s dřívějšími modelovými mutacemi. Tento proces pokračuje, dokud není dosaženo zadaného počtu možných mutací modelu.
Kromě této metody máte v programu k dispozici metodu dávkového zpracování. Tato metoda se pokouší zkontrolovat všechny možné modelové mutace náhodným zadáním hodnot pro optimalizační parametry, dokud není dosaženo stanoveného počtu možných modelových mutací.
Obě metody kontrolují po výpočtu mutace modelu také pokaždé aktualizované výsledky posouzení z addonů. Dále uloží variantu s příslušným výsledkem optimalizace a přiřazením hodnot optimalizačních parametrů, pokud je využití <1.
Odhadované celkové náklady a emise můžete stanovit z příslušných součtů jednotlivých materiálů. Součty materiálů se skládají z dílčích součtů prutových, plošných a objemových prvků na základě hmotnosti, objemu a plochy.
Hledáte, kde spočítat deformace? Mezní stav použitelnosti naleznete v konfiguracích, kde jej lze také aktivovat. Ve výše uvedeném dialogu můžete také zohlednit dlouhodobé vlivy (dotvarování a smršťování) a tahové zpevnění mezi trhlinami. Součinitel dotvarování a poměrné smršťování můžete definovat samostatně nebo na základě zadaných parametrů.
Dále zde můžete nastavit mezní hodnoty deformací individuálně pro jednotlivé konstrukční prvky. Jako dovolená mezní hodnota se přitom definuje maximální deformace. Dále je třeba určit, zda chcete spočtené deformace vztahovat k nedeformované nebo deformované konstrukci.
Normy stanovují aproximační metody (např. výpočet deformací podle EN 1992-1-1, 7.4.3 nebo ACI 318-19), které potřebujete pro výpočet deformací. S jejich pomocí se stanoví takzvané účinné tuhosti konečných prvků ve stavu bez trhlin a s trhlinami. Tyto účinné tuhosti vám pak slouží pro výpočet deformací metodou konečných prvků.
Pro výpočet účinných tuhostí konečných prvků použijte vyztužený betonový průřez. Na základě vnitřních sil pro mezní stav použitelnosti určených programem RFEM program klasifikuje železobetonový průřez jako „s trhlinami“ nebo „bez trhlin“. Zohledňujete přitom spolupůsobení betonu mezi trhlinami? V takovém případě můžete použít rozdělovací součinitel (například podle EN 1992-1-1, rovnice 7.19 nebo ACI 318-19). Materiálové charakteristiky betonu v oblasti tlaku a tahu přitom uvažujte jako lineárně pružné, a to až k dosažení pevnosti betonu v tahu. Tím se zajistí dostatečná přesnost pro posouzení mezního stavu použitelnosti.
Dotvarování a smršťování zohledníte přímo ve výpočtu účinné tuhosti betonu na „úrovni průřezu“. Vliv dotvarování a smršťování u staticky neurčitých konstrukcí při tomto aproximačním výpočtu nezohledňujte (například tahové síly způsobené smršťováním u oboustranně vetknutých konstrukcí nelze určit, a proto se musí zohlednit jiným způsobem). Stručně řečeno probíhá výpočet deformací ve dvou krocích:
Výpočet účinných tuhostí železobetonového průřezu za předpokladu lineárně pružného chování betonu
Chcete posoudit pevnost v ohybu? Pak musíte zkontrolovat normálové síly a momenty v rozhodujících místech sloupu. Pro posouzení únosnosti ve smyku zohledněte místa s extrémními hodnotami posouvajících sil. Během výpočtu zjistíte, zda postačuje standardní posouzení anebo je nutné posoudit sloup včetně momentů analýzou druhého řádu. Tu pak můžete provést na základě již zadaných údajů. Výpočet je rozdělen do tří částí:
Výpočetní kroky nezávislé na zatížení
Iterační výpočet rozhodujícího zatížení s ohledem na proměnnou nutnou výztuž
Stanovení spolehlivosti pro všechny návrhové vnitřní síly s ohledem na navrženou výztuž
Po úspěšném skončení výpočtu se vám výsledky zobrazí uspořádány v přehledných tabulkách. Zobrazí se také všechny mezihodnoty, čímž jsou posouzení do značné míry transparentní.
Posouzení už je hotovo? Tak si už vydechněte. Výsledky posouzení na protlačení se vám totiž přehledně zobrazí se všemi podrobnostmi. Můžete tak přesně vidět, jak se k jednotlivým výsledkům dospělo. Program vám podrobně vypíše návrhová a dovolená smyková napětí pro únosnost desky ve smyku.
Program RFEM vám nabízí v tomto addonu ještě více. Další výstupní tabulka předkládá seznam nutné podélné výztuže nebo výztuže proti protlačení pro každý posuzovaný uzel. Najdete tu i názorný obrázek. RFEM zobrazí výsledky posouzení s příslušnými hodnotami přehledně v pracovním okně. Všechny tabulky výsledků i obrázky můžete zařadit do globálního tiskového protokolu programu RFEM. Můžete si tak být jisti, že vaše dokumentace bude přehledná.
Grafické zadávání a kontrola definovaných uzlových podpor a vzpěrných délek pro posouzení stability
Posouzení na klopení konstrukčních prvků namáhaných momentem
v závislosti na normě možný výběr mezi uživatelským zadáním Mcr, analytickou metodou z normy a použitím interního řešiče vlastních čísel
Zohlednění smykového pole a torzního uložení při použití řešiče vlastních čísel
Grafické zobrazení vlastního tvaru při použití řešiče vlastních čísel
Posouzení stability konstrukčních prvků s kombinovaným namáháním v tlaku a ohybu v závislosti na návrhové normě
Srozumitelný výpočet všech potřebných součinitelů, jako jsou součinitele rozdělení momentu nebo interakční součinitele
Alternativně zohlednění všech účinků pro posouzení stability již při stanovení vnitřních sil v programu RFEM/RSTAB (účinky druhého řádu, imperfekce, redukce tuhosti, případně v kombinaci s addonem Vázané kroucení (7 stupňů volnosti))
Posouzení stability pro rovinný vzpěr, vzpěr zkroucením a prostorový vzpěr v tlaku
Posouzení na klopení konstrukčních prvků namáhaných momentem
Vzpěrné délky lze převzít z výpočtu provedeného v addonu Stabilita konstrukce
Grafické zadávání a kontrola definovaných uzlových podpor a vzpěrných délek pro posouzení stability
v závislosti na normě možný výběr mezi uživatelským zadáním Mcr, analytickou metodou z normy a použitím interního řešiče vlastních čísel
Zohlednění smykového pole a torzního uložení při použití řešiče vlastních čísel
Grafické zobrazení vlastního tvaru při použití řešiče vlastních čísel
Posouzení stability konstrukčních prvků s kombinovaným namáháním v tlaku a ohybu v závislosti na návrhové normě
Srozumitelný výpočet všech potřebných součinitelů jako jsou interakční součinitele
Alternativně zohlednění všech účinků pro posouzení stability již při stanovení vnitřních sil v programu RFEM/RSTAB (účinky druhého řádu, imperfekce, redukce tuhosti, případně v kombinaci s addonem Vázané kroucení (7 stupňů volnosti).
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.