Imperfekce lze v RFEMu používat dvojím způsobem:
- pro jednotlivé pruty se zadají náhradní zatížení,
- počítá se na náhradním modelu konstrukce s počátečním přetvořením.
V této kapitole bude pojednáno o imperfekcích jako o náhradním zatížení. Více informací ke generování náhradních konstrukcí v přídavném modulu RF-IMP lze nalézt v kapitole 7.3.1.3.
Před zadáním náhradní imperfekce je třeba mít již definován aspoň jeden prut.
Imperfekce představují výrobně technické odchylky v geometrii konstrukce a ve vlastnostech materiálu. Podle EN 1993-1-1, čl. 5.3 lze imperfekce definovat jako počáteční zakřivení (prohnutí) nebo pootočení (naklonění). Imperfekce se přitom zohledňují ekvivalentním náhradním zatížením.
TIP
V RFEMu je možné náhradní zatížení zohlednit i při výpočtu podle teorie I. řádu. Přitom je třeba si uvědomit, že imperfekce sama o sobě nevyvolává žádné vnitřní síly. Proto musí na konstrukci přídatně působit „skutečné“ zatížení, v jehož důsledku v prutu vzniká normálová síla.
Zatížení a imperfekce doporučujeme definovat v samostatných zatěžovacích stavech. Vhodně kombinovat je lze následně v kombinacích zatížení. U zatěžovacích stavů, které obsahují výlučně imperfekce, je třeba v základních údajích zadat jako typ účinku imperfekce (viz obr. 5.3). Při kontrole správnosti by se jinak zobrazilo chybové hlášení kvůli chybějícímu zatížení.
Obecně jsou náhradní imperfekce afinní k prvnímu tvaru vybočení v nejméně příznivém směru.
Číslo imperfekce se v dialogu Nová imperfekce vyplní automaticky, uživatel ho však může změnit. Pořadí čísel nehraje žádnou roli.
V této sekci může uživatel vybrat, na které objekty má imperfekce působit. Volit lze mezi následujícími možnostmi:
Imperfekce působí na prut nebo na několik prutů jednotlivě.
Imperfekce působí v tomto případě na celou skupinu prutů, které jsou uvedeny v seznamu. Rozdíl oproti první možnosti je značný. Počáteční prohnutí a naklonění se tak vztahují na celkovou délku prutů uvedených v seznamu. Působení imperfekce na jednotlivé pruty a na seznam prutů lze porovnat na obr. 6.55.
Možnost vztáhnout imperfekci na seznam prutů dovoluje uživateli zadat imperfekci přesahující jeden prut, aniž by bylo třeba definovat nový sled prutů.
Imperfekce působí na určitou sadu nebo na několik sad prutů. I v tomto případě se parametry imperfekce budou uvažovat u prutů z dané sady jako celku.
Sady prutů se dělí na sledy prutů a skupiny prutů (viz kapitola 4.21). Imperfekce lze použít pouze v případě sledu prutů, který leží na linii. Pro vybočené sledy prutů či pro skupiny prutů nejsou vhodné.
Imperfekce ve tvaru počátečního prohnutí se aplikují po celé délce sady prutů. Náhradní zatížení pro vychýlení se naproti tomu vztahují na obsažené jednotlivé pruty.
V tomto poli se uvedou čísla prutů, popř. sad prutů, na které má imperfekce působit.
Pruty lze vybrat i graficky pomocí funkce .
Pokud jsme zvolili grafické zadání, vyplníme nejdříve všechny údaje o imperfekci. Po kliknutí na [OK] postupně vybereme příslušné pruty nebo sady prutů v grafickém okně.
V případě imperfekcí vztažených na seznam prutů lze v dialogu upravit pořadí čísel prutů pomocí tlačítka [Otočit orientaci prutů]. Tím se změní i pootočení v grafickém zobrazení. Na výpočet tato změna nemá vliv, protože náhradní zatížení jsou stejná.
Imperfekce lze definovat pouze ve směru lokálních os prutu y nebo z. V případě nesymetrických průřezů lze případně vybrat i hlavní osy u a v (viz kapitola 4.13). Počáteční prohnutí nebo naklonění v globálním směru je vyloučeno. Reference na lokální osy prutu znamená, že imperfekce se přizpůsobí na směr deformace, která se nastaví v průběhu nelineárního výpočtu. Imperfekce tak v programu RFEM nepůsobí konzervativně, tzn. původní směr zatížení se mění s deformací prutu.
Orientaci os prutu se věnujeme v kapitole 4.17. V případě symetrických průřezů představuje osa y takzvanou ‚silnou‘ osu, osa z pak ‚slabou‘ osu průřezu prutu.
Pokud jsme v základních údajích vybrali rovinnou konstrukci, je přístupný pouze směr z.
Velikost zakřivení nebo pootočení lze zadat dvěma způsoby: relativní způsob umožňuje zadat reciproké hodnoty φ0 a e0 vztažené k délce prutu, absolutní pak umožňuje zadat přímo geometrické hodnoty.
φ0 udává míru naklonění, jak je popsáno např. v EN 1993-1-1, čl. 5.3. V tomto poli v dialogu, popř. ve sloupci v tabulce je třeba zadat převrácenou hodnotu φ0, resp. absolutní hodnotu. Pomocí tlačítka [Informace o počátečním naklonění] lze parametry znázornit na obrázku.
Pokud klikneme na tlačítko [Spočítat naklonění podle normy a načíst hodnotu...], otevře se samostatný dialog, v němž lze dopočítat parametry imperfektního zatížení podle vybrané normy.
V závislosti na výběru v sekci Podle normy se nám zobrazí parametry v sekci Součinitele pootočení. Na základě zadaných údajů se podle zvolené normy vypočítají redukční součinitele a pootočení. Jakmile klikneme na tlačítko [OK], převedou se hodnoty pootočení do výchozího dialogu.
Zakřivení w0 (viz DIN 18800, část 2, čl. (204)), resp. e0,d podle EN 1993-1-1, čl. 5.3 stanoví míru prohnutí. Zakřivení závisí na křivce vzpěrné pevnosti průřezu a zadává se ve vztahu k délce prutu l, resp. v absolutních hodnotách.
Je několik možností, jak současně zohlednit pootočení a zakřivení prutů:
- Vždy
Zakřivení se zohlední v každém případě.
- EN 1993-1-1 (5.8)
Vliv zakřivení e0,d se u prutů uvažuje při překročení hodnoty štíhlosti ƛ, která se určí podle EN 1993-1-1:2005, čl. 5.3.2 (6), rov. (5.8).
- DIN 18800
w0 se uvažuje pouze v případě, že charakteristická hodnota prutu ε překročí určitou hodnotu. Směrodatná je přitom DIN 18800, část 2, čl. (207).
- Ručně
Kritérium působení může uživatel sám definovat.
Po kliknutí na tlačítko [Informace o kritériu působení počátečního prohnutí] se nám kritéria působení ozřejmí na obrázku vpravo.
Pootočení a zakřivení se zohledňují současně, pokud je charakteristická hodnota prutu ε větší než hodnota zadaná v tomto poli. DIN 18800-2 č. (207) udává pro většinu případů ε > 1,6.