Klouby na konci prutu

Kloub na konci prutu omezuje vnitřní síly, které jsou přenášeny z jednoho prutu na ostatní pruty. Klouby lze umístit pouze na koncích prutů, nikoliv na místech podél prutu.

Některé typy prutů jsou již vybaveny klouby: Příhradový prut například nepřenáší žádné momenty, lanový prut ani momenty, ani smykové síly. Takovým typům prutů nelze přiřadit klouby. Zadání je uzamčeno.

Dialog "Nový kloub na konci prutu"

Základní údaje

Záložka Základní údaje spravuje základní parametry kloubu.

Souřadnicový systém

Kloub na konci prutu lze vztáhnout na jeden z následujících osových systémů:

• Lokální osový systém prutu x,y,z
• Globální souřadnicový systém X,Y,Z (volitelně jako nůžkový kloub)
• Uživatelem definovaný osový systém U,V,W

V běžném případě jsou klouby vztáhnuty na lokální osový systém prutu. Nůžkové klouby (viz obrázek křížení prutů) jsou však možné pouze v globálním nebo uživatelem definovaném osovém systému.

Podmínky uvolnění

Podmínky uvolnění jsou rozděleny na 'Translační' a 'Rotační' stupně volnosti. První popisují posuny ve směru lokálních nebo globálních os, druhé pootočení kolem těchto os.

Pro definování kloubu zaškrtněte zaškrtávací políčko u příslušné osy. Značka zaškrtnutí symbolizuje, že posun nebo pootočení prutu ve směru příslušné osy nebo kolem ní je možné. Konstanta translační nebo rotační pružiny se tím nastaví na nulu. Konstantu tuhosti můžete kdykoli upravit, abyste modelovali elastický kloub. Zadejte tuhost pružiny jako návrhové hodnoty.

Ve sloupci Nelinearita můžete záměrně řídit přenos vnitřních sil pro každou komponentu. V závislosti na stupni volnosti jsou v seznamu nelinearit k dispozici odpovídající položky k výběru.

Výběr nelinearity kloubů

Tuhý, je-li vnitřní síla záporná, respektive kladná

Tímto můžete jednoduše řídit, zda se na konci prutu přenášejí pouze kladné, respektive záporné síly nebo momenty. Kloub u_x s nelinearitou 'Tuhý, je-li N kladná' například způsobí, že na konci prutu se přenášejí tahové síly (kladné), ale ne tlakové síly (záporné). Při záporných osových silách je tedy účinný kloub.

Při lokálním souřadnicovém systému se vnitřní síly vztahují na lokální osový systém prutu xyz.

Pokud vyberete jinou nelinearitu, můžete parametry definovat v záložkách částečná účinnost, diagram, tření nebo diagram lešení.

Možnosti

'Nůžkový kloub' je k dispozici v globálním nebo uživatelem definovaném souřadnicovém systému. Tím můžete modelovat křížení protínajících se prutů.

Příklad

Na uzel se připojují čtyři pruty. Pruty přenášejí momenty ve svém "směru průběhu", nikoliv však na druhý pár prutů. V uzlu se předávají pouze osové a smykové síly.

Křížení prutu s nůžkovým kloubem

Přiřaďte kloub buď prutům 3 a 4, nebo prutům 1 a 2. Druhý křížící se pár prutů kloub neobdrží.

Částečná účinnost

Částečná účinnost komponenty kloubu je k dispozici jako nelineární vlastnost kloubu na konci prutu (viz obrázek výběr nelinearity kloubu).

Zadání částečné účinnosti kloubu

Stanovte účinek kloubu pro 'Zápornou oblast' i pro 'Kladnou oblast'. V seznamu 'Typ' je k výběru několik kritérií pro účinnost kloubu.

• Úplná: Posun nebo pootočení je kloubem možné v plném rozsahu.
• Tuhý od uvolňovacího posunu/uvolňovacího pootočení: Kloub účinkuje pouze do určitého posunu nebo pootočení. Při překročení se uplatní tuhá vazba, respektive omezení.
• Přetržení od uvolňovací síly/uvolňovacího momentu: Kloub účinkuje pouze do určité síly, respektive momentu. Při překročení kloub vypadne a již nepřenáší vnitřní sílu.
• Mez kluzu od uvolňovací síly/uvolňovacího momentu: Kloub účinkuje pouze do určité síly, respektive momentu. Při překročení se zvětšují přetvoření, avšak již nikoliv vnitřní síla.
• Výpadek pružiny: U kloubu s tuhostí pružiny není komponenta kloubu účinná.

Většina typů kloubů je kombinovatelná s 'prokluzem', díky čemuž se kloub stane účinným až po určitém posunu nebo pootočení.

Diagram

Diagram komponenty kloubu je k dispozici jako nelineární vlastnost kloubu (viz obrázek výběr nelinearity kloubu).

Zadání diagramu tuhosti

Ve sloupci 'Posun', respektive 'Natočení' stanovte počet definičních bodů pracovního diagramu s odpovídajícími hodnotami. Ve sloupci 'Síla', respektive 'Moment' pak můžete přiřadit hodnoty na ose x posunů, respektive natočení ke kloubovým silám, respektive momentům.

Pro 'Začátek diagramu' a 'Konec diagramu' jsou k dispozici následující kritéria:

• Přetržení: Kloub účinkuje pouze do maximální hodnoty síly, respektive momentu. Při překročení nastane plný kloubový účinek. Již se nepřenáší žádná vnitřní síla.
• Mez kluzu: Kloub je účinný pouze do maximální hodnoty síly, respektive momentu. Při překročení se zvětšují přetvoření, avšak již nikoliv vnitřní síly.
• Kontinuálně: Za definiční oblastí se použije konstanta tuhosti posledního kroku.
• Zarážka: Přípustná deformace je omezena na maximální hodnotu posunu, respektive pootočení. Při překročení se kloubový účinek zruší a uplatní se tuhá vazba, respektive omezení.

Tření

V seznamu 'Nelinearita' jsou k výběru čtyři možnosti, jak definovat tření translačního kloubu v závislosti na jiné komponentě kloubu (viz obrázek výběr nelinearity kloubu).

Zadání součinitelů tření

Přenášené kloubové síly se vztahují k osovým nebo smykovým silám, které působí jiným směrem. V závislosti na výběru v záložce 'Základní údaje' závisí tření na jedné nebo na dvou vnitřních silách. Mezi kloubovou třecí silou a osovou silou, respektive smykovou silou platí následující vztah:

Plastický

Plastické vlastnosti kloubu jsou důležité pro analýzy pushover. U možnosti Plastický nelineárně působící komponenty kloubu jsou k výběru čtyři možnosti (viz obrázek výběr nelinearity kloubu):

• Bilineární
• Diagram
• FEMA 356 | Tuhý
• FEMA 356 | Elastický

Definice plastického kloubu s bilineárními vlastnostmi

Ve sloupcích '"Vnitřní síla" / "Vnitřní síla"_klz' a 'δ / δ_klz', respektive 'φ / φ_klz' stanovte charakteristické hodnoty plastických oblastí. Při hodnotě M_y / M_y,klz například 1.27 začne průřez od překročení plastického momentu dosahovat meze kluzu. Při překročení 127 % plastické únosnosti prut vypadne.

Plastické mezní vnitřní síly se určují automaticky z vlastností průřezu prutu.

Délka prutu ovlivňuje výpočet tuhosti plastického kloubu. V běžném případě se určuje automaticky z délek prutů, kterým je kloub přiřazen. V případě potřeby můžete pro kloub zadat 'uživatelem definovanou délku prutu'.

Kritéria akceptace

V dolní části můžete stanovit mezní hodnoty kritérií meze kluzu, která mají platit pro bezpečnost budovy. Ta jsou například pro ocelové konstrukční prvky upravena v tabulce 5-5 normy ASCE FEMA 356 [1]. Tak například při hodnotě φ / φ_klz 6.000 je dosaženo kritické hodnoty pro 'bezpečnost života', jakmile plastické deformace šestkrát překročí hodnoty, které nastávají při dosažení meze kluzu.

Oblasti kritérií akceptace jsou znázorněny také v diagramu.

U jedné z obou plastických možností FEMA jsou kritéria akceptace přednastavena podle specifikací americké normy. V případě potřeby je můžete upravit, pokud zaškrtnete políčko 'Uživatelem definováno'.

Definice plastického kloubu podle FEMA 356

V seznamu stanovte 'typ komponenty'. Kritéria akceptace pro primární a sekundární komponenty jsou upravena v [1] tabulce 5-5.

V odborném článku plastické klouby v RFEM 6 je popsáno, jak můžete použít plastický kloub pro analýzu pushover.

Diagram lešení

Diagram lešení komponenty kloubu je k dispozici jako nelineární vlastnost kloubu (viz obrázek výběr nelinearity kloubu). Tím můžete znázornit mechanický účinek zasouvané trubkové spojky s vnitřním trubkovým členem mezi dvěma pruty. Náhradní model přenáší – v závislosti na tlakovém stavu na konci prutu – ohybový moment přes přitlačenou vnější trubku a díky tvarovému zapadnutí dodatečně také přes vnitřní trubkový člen.

Vlastnosti kloubu můžete popsat odděleně v záložkách 'Diagram lešení | Vnitřní trubka' a 'Diagram lešení | Vnější trubka'.

Zadejte diagram lešení pro vnější trubku

Pro definování parametrů jsou k dispozici možnosti představené v oddíle diagram.