Základní údaje

Záložka Základní spravuje základní parametry prutu. Pokud v sekci 'Možnosti' zaškrtnete políčko, obvykle se přidá další záložka dialogu. Zde můžete zadat podrobnosti.

Typ prutu

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

Nosníkový prvek

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

Tuhý prut

Tuhý prut spojuje posuny dvou uzlů tuhou vazbou. V principu tedy odpovídá Vazbě. Lze tak definovat pruty s velmi velkou tuhostí s ohledem na klouby, které mohou mít také konstanty tuhosti pružin a nelinearity. Numerické problémy se téměř nevyskytují, protože tuhosti jsou přizpůsobeny systému.

Vnitřní síly pro tuhé pruty se zobrazí, pokud v Navigátoru - Výsledky dole v kategorii 'Pruty' aktivujete Výsledky pro vazby.

Pro tuhé pruty se používají následující tuhosti:

Žebrový prut

Pomocí žeber lze zobrazit T-nosníky (průvlaky). U tohoto typu prutu se v modelu MKP zohledňují excentricity a spolupůsobící šířky desky.

Žebra jsou vhodná především pro železobetonové pruty, protože vnitřní síly v žebru a jeho průřez vstupují do posouzení betonu. Ocelová deska s navařeným „žebrem“ by měla být modelována jako plocha s excentricky připojeným prutem.

Pro 'Uspořádání žebra' nabízí seznam několik možností.

Žebro je zpravidla excentricky umístěný prut. Excentricita se stanoví automaticky z poloviny tloušťky plochy a poloviny výšky prutu. Lze ji však definovat i ručně. Excentricita žebra zvyšuje tuhost modelu. Při centrickém uspořádání leží těžišťová osa žebra uprostřed plochy.

Spolupůsobící šířky žebra je třeba definovat v sekci 'Rozměry pásnice' pro levou a pravou stranu. Obvykle lze ponechat nastavení 'Najít automaticky', pomocí kterého program určí obě plochy. Pokud se na linii žebra setkávají více než dvě plochy, je nutné rozhodující plochy zadat ručně.

K zadání integračních šířek b_-y,int a b_+y,int existují různé možnosti (viz obrázek Nové žebro): Šířky lze zadat přímo, nebo je automaticky odvodit z délky prutu pomocí voleb L_ref / 6 a L_ref / 8. Lze je také stanovit podle předpisů normy, například dle 'EC2' kapitola 5.3.2.1.

Hodnoty b_y,int definují šířku plochy nebo inkrementální oblasti, ze které se mají integrovat vnitřní síly. Hodnoty b_y,eff reprezentují šířku průřezu pásnice žebra od středu stojiny k příslušnému okraji. Ve výchozím nastavení jsou b_y,int a b_y,eff shodné. Můžete je však definovat samostatně po kliknutí na tlačítko .

Pokud byly definovány uzly typu 'Uzel na prutu', lze žebro definovat po úsecích pro jednotlivé segmenty. Pokud je definováno více segmentů, lze odskakující oblasti šířky vzájemně linearizovat pomocí sloupce tabulky 'Lineární rozdělení', aby se zabránilo velkým skokům v tuhosti žebra.

U 3D modelů nemají spolupůsobící šířky vliv na tuhost, protože zvýšená tuhost je zohledněna excentrickým prutem. Spolupůsobící šířky však ovlivňují rozdělení vnitřních sil prutu a plochy.

Příhradový prut

Příhradový prut odpovídá nosníkovému prvku s momentovými klouby na obou koncích. Navíc je uvolněno pootočení kolem podélné osy na začátku prutu kloubem φ_x. U tohoto typu prutu se ze zatížení prutu vypisují ohybové a krouticí momenty.

Příhradový prut (pouze N)

Tento typ příhradového prutu s tuhostí E ⋅ A je schopen přenášet osové síly v podobě tahu a tlaku. Vypisují se pouze vnitřní síly v uzlech. Prut vykazuje lineární průběh vnitřních sil, pokud na prut nepůsobí osamělé zatížení. Nevypisuje se průběh momentů, který by mohl vzniknout v důsledku vlastní tíhy nebo liniového zatížení. Uzlová síla se však vypočítá ze zatížení na prut, čímž je zajištěno správné přenesení.

Vzpěrně stabilní diagonála (Buckling-Restrained Brace)

Typ Buckling-restrained brace umožňuje modelování prutu s ocelovým jádrem (plochá ocel nebo křížový průřez) a betonem vyplněným pláštěm ve čtvercovém nebo kruhovém dutém profilu. Používá se zejména v USA pro vyztužení budov ohrožených zemětřesením.

Ocelové jádro je v betonovém plášti pohyblivé bez spřažení. Při tlakovém namáhání dochází k "mikrovybočení" s vysokými vlastními tvary, protože plášť brání globálnímu vybočení celého prutu.

Pro tuhost prutu se zohledňuje pouze ocelové jádro, pro automatickou vlastní tíhu také betonový plášť s vnějším ocelovým pláštěm.

Tažený prut

Tažený prut může přenášet pouze tahové síly. Tento typ prutu odpovídá 'Příhradovému prutu (pouze N)', který při tlakové síle vypadne.

Výpočet prutové konstrukce s taženými pruty probíhá iterativně: V prvním kroku se stanoví vnitřní síly všech prutů. Pokud tažené pruty obdrží zápornou osovou sílu (tlak), zahájí se další iterační krok. Příspěvky tuhosti těchto prutů se již nezohledňují – vypadly z funkce. Tento proces pokračuje, dokud nevypadne žádný další tažený prut. Systém se může výpadkem tažených prutů stát nestabilním.

Tlakový prut

Tlakový prut může přenášet pouze tlakové síly. Tento typ prutu odpovídá 'Příhradovému prutu (pouze N)', který při tahové síle vypadne. Vypadávající tlakové pruty mohou vést k nestabilnímu systému.

Vzpěrný prut

Vzpěrný prut odpovídá 'Příhradovému prutu (pouze N)', který přenáší tahové síly neomezeně, tlakové síly však pouze do dosažení kritické síly. Pro Eulerův případ 2 se tato síla stanoví následovně:

Pomocí tohoto typu prutu se lze často vyhnout nestabilitám, které vznikají při nelineárním výpočtu podle teorie II. nebo III. řádu v důsledku vybočení příhradových prutů. Pokud se tyto nahradí (odpovídající realitě) vzpěrnými pruty, kritické zatížení se v mnoha případech zvýší.

Lanový prut

Lano lze namáhat pouze tahem. Lze tak zachytit lanové polygonové soustavy pomocí iteračního výpočtu podle teorie III. řádu s ohledem na podélné a příčné síly.

Lana jsou vhodná pro modely, u kterých může docházet k velkým deformacím s odpovídajícími změnami vnitřních sil. Pro jednoduchá ukotvení, jako je u přístřešku, jsou tažené pruty zcela dostačující.

Výztužný prut

Pomocí tohoto typu prutu lze v modelu MKP železobetonového prvku zobrazit betonářskou výztuž. Lze tak zkoumat například oblasti diskontinuity, které jsou založeny na analogii příhradoviny (tahová a tlaková diagonála u konzol, nosníky s otvory).

Výztužný prut má funkci automatického spojení s jinými prvky, jako jsou pruty nebo plochy, pokud se fyzicky nachází uvnitř prvku. Stejně jako Příhradový prut (pouze N) má výztužný prut pouze tečnou tuhost. Nelineární chování materiálu zatím není možné.

V sekci 'Nastavení' je jako typ prutu nastavena betonářská výztuž. Další typy výztužných prutů jsou k dispozici, pokud je aktivován add-on Předpínací kabely.

V sekci 'Hlavní objekty' přiřaďte pruty nebo plochy, ve kterých výztužný prut leží. K tomu použijte tlačítko . Pomocí tlačítka pak můžete výztužný prut automaticky spojit s hlavním objektem.

Lano na kladkách

Také tento lanový prut přenáší pouze tahové síly a počítá se podle teorie lan (teorie III. řádu). Lano na kladkách však lze definovat pouze na polylinii, která má alespoň tři uzly. Tento typ prutu je proto vhodný pro ohybově měkké tahové prvky, jejichž podélné síly jsou vedeny modelem přes body odklonu. Příkladem použití je systém kladek.

Na rozdíl od normálního lanového prutu je vnitřní uzel možný pouze posun v podélném směru (u_x). Prut proto nesmí být zatížen zatížením na prut, které působí v lokálním směru y nebo z. Zohledňují se pouze posuny u_x a osové síly N.

U vnitřních uzlů polylinie nezáleží na tom, zda existuje uzlová podpora nebo zda je prut spojen s jinou konstrukcí: Zkoumá se celkový systém lanového prutu po délce polylinie.

Výsledkový prut

Výsledkový prut je vhodný k integraci výsledků plochy, tělesa nebo prutu do fiktivního prutu. Lze tak například odečíst výsledné smykové síly plochy pro posouzení zdiva.

Linie výsledkového prutu může být umístěna kdekoli v modelu. Výsledkový prut nepotřebuje ani uložení, ani spojení s modelem. Je však nutné přiřadit průřez, aby bylo umožněno posouzení. Na výsledkový prut nelze nanášet žádná zatížení.

V sekci 'Integrovat napětí a síly' vyberte typ výsledkového prutu, abyste určili geometrický tvar integrační oblasti. V sekci 'Parametry' pak můžete definovat rozměry. Vztahují se k linii prutu v jeho těžišti.

V sekci 'Zahrnout objekty' určete plochy, buňky plochy, tělesa a pruty, jejichž výsledky se mají při integraci zohlednit. Alternativně vyberte 'Všechny' objekty a poté v sekci 'Vyloučeno z inkluzivních objektů' vyřaďte určité prvky.

Výsledková linie

Výsledková linie je vhodná k integraci výsledků plochy, tělesa nebo prutu do jedné linie. Tato linie může být umístěna kdekoli v modelu.

Princip odpovídá Výsledkovému prutu. Není však nutné přiřazovat průřez. V záložce 'Průřez' můžete odečíst délku linie a případně linii otočit pro zobrazení výsledků; nemá další funkci.

Přenos zatížení

Pomocí tohoto typu prutu lze zatížení nanášet na objekty, které jsou s prutem spojeny na koncových nebo mezilehlých uzlech. Samotný prut nemá žádnou tuhost. Kritéria pro přenos zatížení můžete zadat na nové záložce.

Přenos zatížení v současnosti probíhá pruhovou metodou. Zatížení prutu pro přenos zatížení – zatížení na prut nebo zatížení na uzel typu síla, moment nebo hmota – se přenese poměrně na nejbližší společné objekty konstrukce. Jsou to například podepřené uzly, pruty, uzly ploch nebo podepřené linie.

Má-li být zohledněna vlastní tíha prutu, můžete v sekci 'Parametry' zadat hmotnost prutu.

V sekci 'Zatížené objekty' se uvádějí čísla uzlů, na kterých se zatížení na prut přenáší na navazující objekty. Pokud nejsou relevantní všechny tyto uzly, můžete určité uzly vyloučit v sekci 'Bez účinku na'.

Virtuální nosník

Tento typ prutu umožňuje použít průřezové charakteristiky pro Open Web Steel Joists, které jsou uloženy v takzvaných "Virtual Joist" tabulkách institutu Steel Joist Institute. Tyto profily Virtual Joist reprezentují ekvivalentní širokopřírubové nosníky, které se velmi blíží ploše pásnice nosníku, efektivnímu momentu setrvačnosti a hmotnosti. Nosník je tak nahrazen prutem s virtuálním průřezem. Tímto způsobem lze v celkovém systému simulovat složité nosné jednotky, jako je například příhradový nosník.

V seznamu vyberte 'Sérii' virtuálního nosníku.

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

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

Plošný model

Tento typ prutu je vhodný především pro zobrazení nosníků s otvory a vlnitých nosníků nebo lokálních oslabení průřezů, jako jsou prostupy pro inženýrské sítě, v prutovém modelu. Při tom se prut konvertuje na plošný model, ve kterém jsou uspořádány Otvory v prutu podle zadání uživatele. Prut však zůstává zachován. Musí být splněny následující předpoklady:

• Průřez představuje normalizovaný nebo parametrizovaný tenkostěnný profil se stojinou.
• Materiál průřezu je založen na izotropním lineárně elastickém modelu materiálu.

U typu prutu 'Plošný model' existuje prut jak jako prutový, tak i jako plošný objekt. Geometrické vlastnosti jsou identické; oba modely mají stejné těžiště. Zobrazení se ovládá v Navigátoru - Zobrazení přes položku Model → Základní objekty → Pruty → Plošný model nebo tlačítko na panelu nástrojů.

Síť KP plošného modelu se generuje automaticky, v současnosti ji nelze ovlivnit. Při statickém výpočtu se používá plošný model. K vyhodnocení jsou pak k dispozici jak výsledky prutu (jako u Výsledkového prutu, kde se napětí dílčích ploch prutu integrují do vnitřních sil prutu), tak i výsledky plochy. Ovládání lze i zde provést pomocí Navigátoru - Zobrazení nebo tlačítka .

Posouzení prutu plošného modelu v add-onech probíhá pomocí vnitřních sil prutu a průřezu prutu.

Jak je vidět na obrázku výše, na koncích prutu plošného modelu vznikne několik Tuhých prutů. Spojují plošný model s koncovými uzly navazujících prutů. Tím je zajištěn správný přenos vnitřních sil k 1D objektům. Pokud na sebe navazuje více prutů plošného modelu, vytvoří se tyto vazební pruty pro každý prut.

V takovém případě definujte pro zatížení na prut Excentricitu síly na průřezu. Zatížení se tak realisticky aplikuje na okraji průřezu a zůstane zachováno i v plošném modelu.

Tuhost

Pomocí tohoto typu prutu můžete použít prut s uživatelsky definovanými tuhostmi. Charakteristiky tuhosti je třeba definovat v dialogu 'Nová tuhost prutu' (viz kapitola Tuhosti prutů).

Vazba

Vazební prut je virtuální, velmi tuhý prut s tuhými nebo kloubovými konci prutu. K dispozici jsou čtyři možnosti, aby se spojily stupně volnosti počátečního a koncového uzlu jako 'Pevný' nebo přes 'Kloub'. Pomocí vazeb lze modelovat speciální situace pro přenos sil a momentů. Při tom se osové a smykové síly resp. krouticí a ohybové momenty přenášejí přímo z uzlu na uzel.

Pružina

Pružinový prut nabízí možnost zobrazit lineární nebo i nelineární vlastnosti pružiny s definovatelnými oblastmi působení. Pro pružinový prut potřebujete v záložce 'Průřez' zadat pouze délku prutu L_z, nikoli průřez: Tuhost prutu vyplývá z parametrů pružiny, které definujete v dialogu 'Nová prutová pružina' (viz kapitola Prutové pružiny).

Tlumič

Tlumič v principu odpovídá pružinovému prutu s přídavnou vlastností 'Koeficient tlumení'. Tento typ prutu rozšiřuje možnosti pro dynamické analýzy podle Časové analýzy.

Stejně jako u pružinového prutu potřebujete v záložce 'Průřez' zadat pouze délku prutu L_z, nikoli průřez. Tuhost prutu vyplývá z parametrů pružiny, které definujete v dialogu 'Nová prutová pružina' (viz kapitola Prutové pružiny). Vlastnosti tlumení můžete ovládat pomocí koeficientu tlumení X.

Možnosti

V této sekci můžete pomocí zaškrtávacích políček zadat další vlastnosti prutu.

Uzel na prutu

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

Klouby

Na prutu můžete uspořádat klouby, abyste ovládali přenos vnitřních sil na koncových uzlech (viz kapitola Klouby na konci prutu). Pro určité typy prutů je zadání blokováno, protože již obsahují interní klouby. Klouby můžete přiřadit samostatně pro 'Začátek prutu i' a 'Konec prutu j'.

Excentricity

Excentricity nabízejí možnost připojit prut na koncových uzlech excentricky (viz kapitola Excentricity prutu). Excentricity můžete přiřadit samostatně pro 'Začátek prutu i' a 'Konec prutu j'.

Podpory

Prutu můžete přiřadit uložení, které je účinné po celé jeho délce. Stupně volnosti a tuhosti pružin je třeba definovat v podporových podmínkách (viz kapitola Prutové podpory).

Příčné výztuhy

Příčné výztuhy prutu mají vliv na tuhost při deplanaci prutu. Ovlivňují výpočet s vázaným kroucením při zohlednění sedmi stupňů volnosti (viz kapitola Příčné výztuhy prutu).

Otvory v prutu

Otvory v prutu ovlivňují průřezové charakteristiky a průběh vnitřních sil. Jsou relevantní pro typ prutu 'Plošný model'. V kapitole Otvory v prutu je popsáno, jak lze definovat typ a polohu otvorů.

Nelinearita

Prutu můžete přiřadit nelinearitu. Nelineární vlastnosti je třeba definovat jako nelinearity prutu (viz kapitola Nelinearity prutu).

Mezilehlé body výsledků

Pomocí mezilehlých bodů výsledků můžete ovládat tabulkový výpis výsledků podél prutu. Dělící body je třeba definovat v dialogu 'Nový mezilehlý bod výsledku prutu' (viz kapitola Mezilehlé body výsledků prutu).

Koncové modifikace

Pomocí koncových modifikací můžete graficky přizpůsobit geometrii prutu na jeho koncích. Lze tak připravit výstupky, zkrácení nebo zkosení pro renderované zobrazení.

'Prodloužení': Pro začátek prutu a konec prutu můžete každý definovat 'Prodloužení'. Záporná hodnota Δ se projeví jako zkrácení.

'Zkosení': Pomocí zkosení můžete každý konec prutu zkosit. Jsou možné úhly zkosení kolem obou os prutu y a z. Kladný úhel způsobí otočení ve směru hodinových ručiček kolem příslušné kladné osy.

Aktivovat přenos zatížení

Zaškrtávací políčko umožňuje rozložit zatížení prutu – nezávisle na tuhosti prutu – pomocí přenosu zatížení. Tím je prut ve své tuhosti v modelu účinný. Rozložení zatížení na sousední objekty je naproti tomu řízeno parametry, které můžete zadat v záložce Přenos zatížení.

Deaktivovat pro výpočet

Pokud toto zaškrtávací políčko zaškrtnete, prut včetně zatížení se ve výpočtu nezohlední. Můžete tak zkoumat, jak se změní nosné chování modelu, pokud určité pruty nejsou účinné. Pruty není třeba mazat; zatížení rovněž zůstávají zachována.