Základní údaje

Rejstřík Základní spravuje základní parametry prutu. Pokud zaškrtnete v sekci 'Možnosti' kontrolní políčko, obvykle je přidána další záložka dialogu. Tam můžete specifikovat detaily.

Typ prutu

Typ prutu určuje, jakým způsobem mohou být odebírány vnitřní síly nebo jaké vlastnosti jsou pro prut předpokládány. V seznamu jsou k dispozici různé typy prutů.

Nosník

Nosník je ohybově tuhý prut, který může přenášet všechny vnitřní síly. Nosníkový prut nemá klouby na svých koncích prutu. Tento typ prutu může být zatěžován všemi druhy zatížení.

Tuhý prut

Tuhý prut spojuje posuny dvou uzlů tuhým spojením. V zásadě se jedná o spojení. To umožňuje definovat pruty s velmi vysokou tuhostí, přičemž se zohledňují klouby, které mohou mít také pružinové konstanty a nelinearity. Vznikají jen minimální numerické problémy, protože tuhosti jsou přizpůsobeny systému.

Pro tuhé pruty jsou vnitřní síly vykazovány, pokud v Navigátoru - Výsledky dole v kategorii 'Pruty' aktivujete Výsledky pro spojení.

Pro tuhé pruty jsou aplikovány následující tuhosti:

Žebrovaný prut

S žebry mohou být modelovány desky s nosníkem (podhledy). U tohoto typu prutu jsou v FEM-modelu zohledněny excentricity a s nimi spolupracující šířky desek.

Žebra jsou vhodná především pro železobetonové pruty, protože vnitřní síly a průřezy žeber vstupují do betonového posouzení. Ocelový plech s navařeným „žebrem“ by měl být modelován jako plocha s excentricky připojeným prutem.

Pro 'Uspořádání žeber' nabízí seznam několik možností výběru.

Žebro je ve většině případů excentricky umístěný prut. Excentricita je automaticky vypočítána z poloviny tloušťky plochy a poloviny výšky prutu. Může však být také manuálně definována. Excentricitou žebra se zvýší tuhost modelu. Při centrálním uspořádání je těžiště žebra ve střední části plochy.

Spolupracující šířky žeber jsou definovány v sekci 'Rozměry přírub' pro levou a pravou stranu. Nejčastěji lze zachovat nastavení 'Automaticky zjistit', pomocí něhož program určí obě plochy. Pokud se u linie žebrového prutu setkávají více než dvě plochy, je třeba manuálně určit relevantní plochy.

Pro zadání šířek integrace b_-y,int a b_+y,int existují různé možnosti (viz obrázek Nové žebro): Šířky mohou být zadány přímo nebo automaticky vypočítány z délky prutu s možnostmi L_ref / 6 a L_ref / 8. Mohou být také určeny dle norem, například dle 'EC2' odstavec 5.3.2.1.

Hodnoty b_y,int definují šířku plochy nebo oblasti, z níž by měly být integrovány vnitřní síly. Hodnoty b_y,eff reprezentují šířku příruby prutu od středu stojiny k odpovídajícímu okraji. Standardně jsou b_y,int a b_y,eff nastaveny na stejnou hodnotu. Mohou být však odděleně nastavovány po kliknutí na tlačítko .

Pokud jsou definovány uzly typu 'Uzel na prutu', může být žebro definováno po segmentech pro jednotlivé části. Pokud je definováno více segmentů, lze proměnlivé šířkové oblasti spojit linearizací přes sloupec 'Lineární rozdělení' v tabulce, aby se zabránilo velkým skokům tuhosti v žebrovém prutu.

U 3D-modelů nemají spolupracující šířky žádný vliv na tuhost, protože zvýšená tuhost je zohledněna excentrickým prutem. Spolupracující šířky ale ovlivňují rozložení vnitřních sil prutů a ploch.

Příhradový prut

Příhradový prut odpovídá nosníkovému prutu s momentovými klouby na obou koncích. Navíc je uvolněna rotace kolem podélné osy na začátku prutu kloubem φ_x. U tohoto typu prutu jsou kvůli zatížením prutu vydávány ohybové a torzní momenty.

Příhradový prut (pouze N)

Tento typ příhradového prutu s tuhostí E ⋅ A je schopen přijmout normálové síly ve formě tahu a tlaku. Vydávány jsou pouze síly v uzlech. Prut vykazuje lineární průběh vnitřních sil, pokud na prut nepůsobí jediné zatížení. Není vydáván průběh momentů, který by mohl vzniknout působením vlastní tíhy nebo čárového zatížení. Uzelové síly jsou ale vypočítány ze zatížení prutu, čímž je zajištěn správný přenos síly.

Táhlo

Táhlo může přijímat pouze tahové síly. Typ prutu odpovídá 'Příhradovému prutu (pouze N)', který při tlačné síle selže.

Výpočet prutové konstrukce s táhly probíhá iterativně: V prvním kroku jsou zjišťovány vnitřní síly všech prutů. Pokud táhla obdržely zápornou normálovou sílu (tlak), spustí se další iterace. Tuhostní části těchto prutů nejsou brány v úvahu – pruty selhaly. Tento proces je opakován, dokud žádné táhlo neselže. Systém se může stát nestabilním kvůli selhání táhel.

Tlakový prut

Tlakový prut může přijímat pouze tlakové síly. Typ prutu odpovídá 'Příhradovému prutu (pouze N)', který při tahové síle selže. Selhání tlakových prutů může vést ke vzniku nestabilního systému.

Vzpěrný prut

Vzpěrný prut odpovídá 'Příhradovému prutu (pouze N)', který neomezeně přijímá tahové síly, ale tlakové síly pouze do dosažení kritické síly. Pro Eulerův případ 2 je tato síla určena takto:

Tímto typem prutu lze často obejít nestability vznikající při nelineárním výpočtu podle Teorie II. nebo III. řádu v důsledku vzpěru příhradových prutů. Pokud se tyto (realisticky) nahradí vzpěrnými pruty, často se zvýší kritické zatížení.

Lankový prut

Lanko je namáháno pouze tahem. Umožňuje zachycení lomených oblouků při iterativním výpočtu dle Teorie III. řádu, s ohledem na podélné a příčné síly.

Lanka jsou vhodná pro modely, kde můžou nastat velké deformace s odpovídajícími změnami vnitřních sil. Pro jednoduchá zavěšení, jako je například markýza, jsou zcela dostatečné táhlá stébla.

Výztužný prut

Tento typ prutu umožňuje modelace ochablé ocelové výztuže v FE-modelu železobetonového prvku. Lze tak zkoumat například nespojitostní oblasti založené na analýze příhradové analogy (tahová a tlaková táhla u konzolí, nosníky s otvory).

Výztužný prut má automatickou funkci připojení k jiným elementům, jako jsou pruty nebo plochy, pokud je fyzicky v prvku umístěn. Stejně jako příhradový prut (pouze N) výztužný prut má pouze tangenciální tuhost. Momentálně není možné použít nelineární materiálové chování.

V sekci 'Nastavení' je jako typ prutu nastavena ochablá výztuž. Další typy výztužných prutů jsou dostupné, pokud je aktivní přídavek Předpínací lana.

V sekci 'Hlavní objekty' přiřaďte pruty nebo plochy, ve kterých je výztužný prut přítomný. Použijte tlačítko . Tlačítko umožňuje automatické připojení výztužného prutu k hlavnímu objektu.

Lanko na kladkách

Také tento typ lankového prutu přijímá pouze tahové síly a je vypočítáván podle lankové teorie (Teorie III. řádu). Pro lanko na kladkách lze nicméně definovat pouze v polylinii, která má alespoň tři uzly. Tento typ prutu tedy odpovídá flexibilnímu taženému prvku s extrémními příčnými roztečemi přenášenými přes model přes otočné body. Příkladem aplikace je kladkostroj.

Na rozdíl od běžného lana je na vnitřních uzlech lanka na kladkách povoleno pouze posunutí v podélném směru (u_x). Prut by proto neměl být zatížen prutovými zatíženími působícími ve směru lokální osy y nebo z. Přihlíží se pouze k posunům u_x a k normálovým silám N.

Na vnitřních uzlech polylinie nezáleží, zda existuje uzlová podpora nebo je prut spojen s jinou konstrukcí: Zkoumá se kompletní systém lanka po celé délce polylinie.

Výsledkový prut

Výsledkový prut je vhodný pro integraci plochových, objemových nebo prutových výsledků do virtuálního prutu. Umožňuje například přečíst výsledné smykové síly plochy pro posouzení zdiva.

Linie výsledkového prutu může být umístěna libovolně v modelu. Výsledkový prut nepotřebuje žádnou podporu ani připojení k modelu. Je však třeba přiřadit průřez, aby bylo možné posouzení. Na výsledkový prut nelze působit žádným zatížením.

V sekci 'Integrace napětí a sil' zvolte typ výsledkového prutu, abyste určili geometrický tvar integrační oblasti. V sekci 'Parametry' můžete pak definovat rozměry. Ty jsou vztaženy k linii prutu v jeho těžišti.

V sekci 'Zahrnout objekty' stanovte plochy, buňky ploch, objemová tělesa a pruty, jejichž výsledky mají být při integraci zohledněny. Alternativně vyberte 'Všechny' objekty a v sekci 'Vyloučené z inkluzivních objektů' vyloučte určité prvky.

Výsledková linie

Výsledková linie je vhodná pro integraci plochových, objemových nebo prutových výsledků do linie. Tato linie může být umístěna libovolně v modelu.

Princip odpovídá výsledkovému prutu. Nemusíte však přiřadit průřez. V záložce 'Průřez' můžete zjistit délku linie a případně linii pro zobrazení výsledků otočit; nemá jinou funkci.

Přenos zatížení

Tento typ prutu umožňuje přenášet zatížení na objekty, které jsou s prutem spojeny v koncových nebo meziuzlových uzlech. Samotný prut nemá žádnou tuhost. Kritéria pro přenos zatížení můžete nastavit v nové záložce.

Přenos zatížení probíhá aktuálně metodou proužků. Zatížení přenášecího prutu – prutové zatížení nebo uzlové zatížení typu síla, moment nebo hmotnost – je poměrně přerozděleno na nejbližší společná strukturální objekty. To jsou například podepřené uzly, pruty, uzly ploch nebo podepřené linie.

Pokud má být zohledněna vlastní hmotnost prutu, můžete v sekci 'Parametry' nastavit hmotnost prutu.

V sekci 'Zatěžované objekty' jsou uvedeny čísla uzlů, ve kterých se zatížení prutu přenáší na připojené objekty. Pokud nejsou všechny tyto uzly relevantní, můžete určité uzly v sekci 'Vyjmout z účinku' vyloučit.

Virtuální nosník

Tento typ prutu umožňuje aplikovat průřezové vlastnosti pro Virtuální ocelové nosníky, které Steel Joist Institute uvádí v tzv. "Virtuálních nosníkových" tabulkách. Tyto Virtual Joist profily představují ekvivalentní širokopřírůstkové trámy, které se velmi blíží oblasti pásnic nosníku, účinnému momentu setrvačnosti a hmotnosti. Trám je tedy nahrazen prutem s virtuálním průřezem. Lze tak simulovat komplexní nosné jednotky, jako jsou například příhradové nosníky v celkovém systému.

V seznamu vyberte 'Řadu' virtuálního nosníku.

V seznamu 'Virtuální nosník' pak můžete stanovit přesný typ.

Tlačítko v sekci 'Průřez a materiál' umožňuje importovat virtuální nosník z knihovny průřezů.

Model ploch

Tento typ prutu je vhodný především pro modelaci dutých a voštinových nosníků nebo oslabení průřezů, jako jsou prostupy pro rozvodné vedení v prutovém modelu. Prut je převeden do modelu plochy, ve kterém jsou Prutové otvory uspořádány podle uživatelských požadavků. Prut však zůstává zachován. Následující podmínky musí být splněny:

• Průřez představuje standardizovaný nebo parametrizovaný tenkostěnný profil s jedním nosníkem.
• Materiál průřezu vychází z izotropního lineárně-elastického materiálového modelu.

Při typu prutu 'Model ploch' existují prut a plošný objekt ve zcela shodné podobě. Geometrické vlastnosti jsou totožné; obě modely mají stejný těžiště. Zobrazení je řízeno v Navigátoru - Zobrazení prostřednictvím položky Model → Základní objekty → Pruty → Model ploch nebo tlačítkem v panelu nástrojů.

FE-síť modelu ploch je generována automaticky, momentálně není možné ji ovlivnit. Při statickém výpočtu je použita plošná model. K dispozici jsou pak jak prutové výsledky (jako u výsledkového prutu, kde jsou napětí plošných částí prutu integrované do prutových vnitřních sil), tak plošné výsledky. Řízení lze také provést prostřednictvím Navigátoru - Zobrazení nebo tlačítka .

Dimenzování prutu v modelu ploch v přídavcích probíhá pomocí prutových vnitřních sil a prutového průřezu.

Jak je vidět na obrázku výše, na koncích prutu v modelu ploch vzniká několik tuhých prutů. Spojují plošný model s koncovými uzly přilehlých prutů. Tím je zajištěn správný přenos vnitřních sil na 1D objekty. Pokud připojení na několik prutů probíhá, tyto spojovací pruty jsou generovány pro každý prut.

V tomto případě definujte pro zatížení prutu excentricitu kolem průřezu. Zatížení je tak realisticky přeneseno k okraji průřezu a zůstává zachováno také v modelu ploch.

Tuhost

Tento typ prutu umožňuje použít prut s uživatelsky definovanými tuhostmi. Parametry tuhosti jsou definovány v dialogu 'Nová prutová tuhost' (viz kapitola Prutové tuhosti).

Spojení

Spojovací prut je virtuální, velmi tuhý prut s tuhými nebo kloubovými konci prutů. Existují čtyři možnosti pro spojení stupně volnosti počátečních a koncových uzlů 'Pevné' nebo přes 'Kloub'. Spojení umožňuje modelovat specifické situace pro přenos sil a momentů. Přitom jsou normálové a příčné síly nebo torzní a ohybové momenty přímo přenášeny z uzlu na uzel.

Pružina

Pružinový prut nabízí možnost modelovat lineární nebo nelineární pružinové vlastnosti s definovatelnými oblastmi působení. Pro pružinový prut je třeba v záložce 'Průřez' specifikovat pouze délku prutu L_z, průřez není potřeba: Tuhost prutu závisí na parametrech pružiny, které jsou definovány v dialogu 'Nová prutová pružina' (viz kapitola Prutové pružiny).

Tlumič

Tlumič odpovídá v zásadě pružinovému prutu s přídavnou vlastností 'Koeficient tlumení'. Tento typ prutu rozšiřuje možnosti dynamických analýz podle časově-krokovou metodu.

Jak u pružinového prutu, je v záložce 'Průřez' třeba zadat pouze délku prutu L_z, průřez není nutný. Tuhost prutu závisí na parametrech pružiny, které jsou definovány v dialogu 'Nová prutová pružina' (viz kapitola Prutové pružiny). Vlastnosti tlumení můžete řídit koeficientem tlumení X.

Možnosti

V této sekci můžete pomocí kontrolních polí stanovit další vlastnosti prutu.

Uzel na prutu

Pomocí jednoho nebo více uzlů na prutu můžete prut rozdělit na segmenty, aniž byste prut rozdělili (viz kapitola Uzel ).

Klouby

Na prutu můžete uspořádat klouby, abyste kontrolovali přenos vnitřních sil do koncových uzlů (viz kapitola Koncové klouby prutu). Pro určité typy prutů je zadání zablokováno, protože již existují vnitřní klouby. Klouby lze přiřadit samostatně pro 'Začátek prutu i' a 'Konec prutu j'.

Excentricity

Excentricity nabízejí možnost připojit prut k jeho koncům mimo těžiště (viz kapitola Excentricity prutu). Excentricity lze přiřadit samostatně pro 'Začátek prutu i' a 'Konec prutu j'.

Podpora

Pro prut můžete přiřadit podporu, která je účinná po celé jeho délce. Stupně volnosti a tuhosti pružin jsou definovány v podmínkách podpory (viz kapitola Prutové podpory).

Příčné výztuhy

Příčné výztuhy na prutu ovlivňují kroucenou tuhost prutu. Ovlivňují výpočet s ohledem na kroucení uvažované se sedmi stupni volnosti (viz kapitola Příčné výztuhy prutu).

Otvory prutu

Otvory prutů ovlivňují hodnoty průřezů a průběh vnitřních sil. Jsou relevantní pro typ prutu 'Model ploch'. V kapitole Otvory prutů je popsáno, jak můžete definovat typ a umístění otvorů.

Nelinearita

Prutu můžete přiřadit nelinearitu. Nelineární vlastnosti jsou definovány jako nelinearity prutů (viz kapitola Nelinearity prutů).

Mezivadné body výsledků

Pomocí mezivadných bodů výsledků můžete kontrolovat tabulkový výstup výsledků podél prutu. Rozdělovací body jsou definovány v dialogu 'Nový mezivadný bod výsledků prutu' (viz kapitola Mezivadné body výsledků prutů).

Konečné úpravy

Pomocí konečných úprav můžete přizpůsobit geometrii prutu na jeho koncích graficky. Umožňuje to připravit výčnělky, zkrácení nebo zkosení pro renderované zobrazení.

'Prodlužování': Pro začátek prutu a konec prutu můžete definovat 'Prodlužování'. Záporná hodnota Δ se projevuje jako zkrácení.

'Náklon': Pomocí náklonu můžete každé koncové prutové čelo zkosit. Jsou povolené úhly náklonu kolem obou prutových os y a z. Kladný úhel způsobí rotaci ve směru hodinových ručiček kolem příslušné kladné osy.

Povolit přenos zatížení

Kontrolní políčko umožňuje přerozdělit zatížení prutu – bez ohledu na tuhost prutu – pomocí mechanismu přenosu zatížení. Tímto je prut účinný ve svém modelu na základě jeho tuhosti. Přerozdělení zatížení na sousední objekty je ale řízeno parametry, které můžete definovat v záložce Přenos zatížení.

Deaktivovat pro výpočet

Pokud zaškrtnete toto kontrolní políčko, prut včetně zatížení nebude při výpočtu zohledněn. Tím je možné zkoumat, jak se mění nosné chování modelu, když určité pruty nejsou účinné. Pruty nemusí být smazány; také zatížení zůstávají zachována.