Plochy

Plochy slouží k popisu geometrie rovinných nebo zakřivených dílců, jejichž povrchové rozměry jsou výrazně větší než tloušťky. Tuhost plochy vyplývá z jejího materiálu a tloušťky. Při generování sítě KP se na plochách vytvářejí 2D prvky. Ty se při výpočtu uvažují v těžišťové rovině plochy.

Pro zadání plochy můžete použít existující 'hraniční linie'. Můžete také použít přímé zadání, při kterém program automaticky vytvoří definiční linie.

Záložka Základní spravuje základní parametry plochy. Zaškrtnutím ovládacích políček se doplní další záložky, ve kterých můžete zadat specifické údaje.

Typ tuhosti

Typ tuhosti určuje, jakým způsobem mohou být přenášeny vnitřní síly nebo jaké vlastnosti se pro plochu předpokládají.

V seznamu jsou k dispozici různé typy tuhosti.

Norma

Plocha přenáší momenty a membránové síly. Tento přístup popisuje obecné chování homogenního a izotropního modelu plochy. Tuhostní vlastnosti plochy jsou nezávislé na směru.

Bez tloušťky

Plocha nemá žádnou tuhost. Tento typ lze použít pro hraniční plochy tělesa.

Tuhá

Pomocí tohoto typu tuhosti lze modelovat velmi tuhé plochy pro modelování tuhého spojení mezi objekty.

Membrána

Plocha vykazuje rovnoměrnou tuhost ve všech směrech. Přenášejí se však pouze tahové membránové síly (n_x, n_y) a také membránové smykové síly (n_xy). Při tlakových a smykových silách a momentech dotčené plošné prvky vypadnou.

Bez membránového tahu

Přenášejí se pouze momenty a tlakové membránové síly. Při membránových silách, které způsobují tah, dojde k výpadku dotčených plošných prvků (příklad: opotřebení otvoru).

Přenos zatížení

Tento typ umožňuje aplikovat plošná zatížení na oblasti, které nejsou vyplněny plochami, jako například zatížení větrem na okna nebo pruty haly. Zatížení této plochy se rozdělí na okraje nebo integrované objekty. Pokud se generují prutová zatížení, přepočítá se zatížení v globálních směrech na skutečné délky prutů (směry zatížení X_L, Y_L, Z_L). Plocha samotná nemá žádnou tuhost.

Kritéria pro přenos zatížení můžete definovat v záložce Přenos zatížení.

'Směr přenosu zatížení' popisuje, v jakém směru (směrech) se má zatížení na objekty aplikovat. V seznamu lze vybrat možnosti pro izotropní rozdělení na základě výpočtu MKP a také pro ortotropní uspořádání na pásech plochy, které se používají pro stanovení zatěžovací šířky v jedné nebo obou lokálních osách plochy.

Při volbě 'Izotropní | MKP' používá RFEM pro stanovení rozdělení zatížení samostatný dílčí model, ve kterém je plocha zobrazena tuhým plošným prvkem. Všechny objekty integrované do plochy (pruty, liniové a uzlové podpory, linie spojené s prvky modelu, spojení nebo uzly atd.) jsou nahrazeny tuhými liniemi nebo tuhými uzlovými podporami. Reakce tohoto dílčího modelu se pak použijí jako zatížení pro 3D výpočet v RFEMu. Pokud určité objekty nemají přenášet zatížení, můžete je zadat v části 'Bez účinku na'.

Při přenosu zatížení přes pásy plochy můžete určit, jak má RFEM provést 'průběh zatížení'. Zatížení je standardně rozděleno na sousední objekty s proměnným průběhem. Pokud však chcete dosáhnout konstantního průběhu zatížení, vyberte příslušnou položku ze seznamu. Rozdíl mezi oběma variantami je znázorněn na následujícím obrázku.

Možnosti zadání pro 'Šířku pásu plochy', 'Vyhlazovací faktor' a 'Minimální počet pásů na ploše' jsou přístupné, pokud je v části 'Možnosti' aktivováno ovládací políčko Rozšířené nastavení rozdělení. Úpravy jsou nutné pouze při problematickém rozdělení zatížení. Účinek těchto parametrů je vysvětlen na příkladu v odborném příspěvku Erweiterte Verteilungseinstellungen bei Lastübertragungsflächen.

Pro plochu přenosu zatížení můžete také zadat 'plošnou hmotnost', například pro zohlednění vlastní tíhy zasklení.

V části 'Bez účinku na' můžete vyloučit pruty, linie a uzly z přenosu zatížení (například ztužení). Určete objekty jednotlivě nebo vyberte vzorový objekt, který je rovnoběžný s nezatíženými pruty nebo liniemi.

Pokud jsou definovány hraniční linie plochy, jsou v části 'Zatížené objekty' uvedeny zatížené pruty, linie a uzly. Pokud si přejete konkrétní rozdělení zatížení, zaškrtněte v záložce 'Základní' ovládací políčko Součinitel rozdělení zatížení. Poté můžete individuálně definovat součinitele pro objekty přenášející zatížení v záložce Součinitele rozdělení zatížení.

Při přenosu zatížení přes pásy plochy můžete zohlednit 'excentricitu prutu' nebo 'průběh průřezu' pro správné zachycení geometrické polohy prutu nebo jeho průběhu (viz kapitola Querschnitt). Ovládací políčko 'Zanedbat momentovou rovnováhu' není standardně aktivováno. Tím se vytvoří moment z plošných zatížení k těžišti a vyrovná se s momentem z prutových zatížení k těžišti. Pro uzlové síly však tato volba nemá význam. Následující obrázek ukazuje, jak je volné liniové zatížení rozděleno na protilehlé pruty s a bez zohlednění momentové rovnováhy.

Výsledková plocha

Tento typ tuhosti umožňuje převést napětí a síly z jiných objektů pomocí integrační metody do plošných vnitřních sil. Můžete tak například určit membránové nebo ohybové napětí tělesa a zohlednit je specifickými dílčími součiniteli spolehlivosti při návrhu a posouzení ploch.

Další kritéria pro integraci výsledků můžete definovat v záložce Výsledková plocha.

V části 'Integrovat napětí a síly' vyberte, zda se mají výsledky zaznamenávat čistě vztaženo k objektu nebo také geometricky v rámci oblasti. V části 'Zahrnout objekty' určete relevantní plochy a tělesa. Alternativně vyberte 'Všechny' objekty a poté v části 'Vyloučeno z inkluzivních objektů' vyjměte určité prvky.

Pokud se mají integrovat výsledky určité oblasti „pod“ a „nad“ plochou, můžete definovat příslušné vzdálenosti v části 'Parametry'. Jsou vztaženy k lokální ose z kolmé na rovinu plochy.

Typ geometrie

Typ geometrie popisuje formální koncept plochy. V seznamu jsou k dispozici různé typy.

Rovina

U rovinné plochy leží všechny hraniční linie v jedné rovině. Pomocí tlačítka seznamu jsou přístupné různé tvary rovinných ploch.

Plochu můžete definovat graficky (po OK v dialogu) nakreslením obdélníku, kruhu atd. Pokud zvolíte 'Vybrat hranici', RFEM rozpozná plochu automaticky, jakmile je stanoven dostatečný počet hraničních linií.

Čtyřúhelník

Tento typ plochy popisuje ve svém základním tvaru obecnou čtyřstrannou plochu. Jako hraniční linie jsou možné přímé linie, oblouky, polylinie a spliny. Lze tak modelovat zakřivené plochy.

V dialogu 'Nová plocha' určete hraniční linie čtyřúhelníkové plochy. Pokud uzavřenou plochu nelze tvořit čtyřmi liniemi, je přípustné i více než čtyři linie. V záložce 'Čtyřúhelník' se pak zadají čtyři rohové uzly. Řídí, jak se zakřivená plocha vytvoří.

NURBS křivka

NURBS plochy jsou tvořeny ze čtyř uzavřených NURBS linií (viz kapitola Linie). Lze tak modelovat téměř libovolné volné plochy.

V dialogu 'Nová plocha' určete hraniční linie NURBS plochy. Vždy protilehlé páry NURBS linií musí mít stejný počet kontrolních bodů, aby bylo řazení těchto NURBS linií "kompatibilní". V záložce 'NURBS křivka' můžete následně ovlivnit tvar plochy pomocí 'Váhy kontrolních bodů'. Souřadnice vybraného kontrolního bodu jsou uvedeny v části 'Souřadnice - Kontrolní bod'.

Oříznutá

Pokud se plochy navzájem prostupují, můžete prostup vytvořit rychle: Vyberte plochy a poté vyvolejte kontextové menu. K dispozici jsou různé možnosti.

Volbou 'Vytvořit průnik' se vygeneruje pouze průsečná linie. Pokud vyberete jednu z voleb 'Rozdělit pomocí průniku', RFEM vytvoří dílčí plochy a přiřadí jim typ 'Oříznutá'. Poté můžete mazat komponenty, pokud chcete například odstranit přečnívající plochy.

Natočení

Rotační plocha vznikne otočením existující linie kolem osy. RFEM vytvoří plochu z počátečního a koncového uzlu a otočených definičních bodů linie. Při tom se vygenerují nové linie.

V záložce 'Natočení' určete hraniční linii plochy, která se má rotovat. Zadejte úhel natočení α. Body osy rotace můžete určit graficky pomocí souřadnic nebo tlačítkem .

Trubka

Trubková plocha vznikne otočením střednice trubky v poloměru kolem této osy. Při tom se generují nové linie: dva kruhy a polylinie rovnoběžná s osou trubky.

V záložce 'Trubka' určete poloměr trubky. Tato hodnota popisuje vzdálenost od osy trubky ke středu plochy. Zadejte číslo střednice nebo vyberte osu trubky graficky tlačítkem .

Pokud má průřez trubky kónický průběh, aktivujte ovládací políčko 'Rozdílný poloměr na konci' a zadejte odpovídající hodnotu.

Spline s minimálním zakřivením

S tímto typem geometrie můžete vytvořit zakřivenou plochu pomocí řídicích uzlů, které leží na ploše nebo i mimo ni. Lze tak modelovat například povrchy terénu.

Určete 'Souřadnicový systém' referenční roviny a zadejte 'Souřadnice vzorků v souřadnicovém systému'. Tyto body představují řídicí uzly spline plochy. Poté určete 'Hraniční linie referenční roviny' nebo vyberte linie graficky tlačítkem .

Tloušťka s materiálem

V seznamu existujících tlouštěk vyberte vhodný typ nebo definujte novou tloušťku (viz kapitola Tloušťky).

Materiál tloušťky

Materiál tloušťky definované ve výše uvedené části je přednastaven. V případě potřeby můžete v seznamu již vytvořených materiálů vybrat jiný materiál nebo definovat nový (viz kapitola Materiály). Tento materiál se poté přiřadí typu tloušťky.

Klouby

Kloubem lze řídit přenos vnitřních sil podél linie plochy (viz kapitola Liniové klouby. Po zaškrtnutí ovládacího políčka můžete typ kloubu definovat v záložce 'Klouby'.

Podpora

Pokud je plocha uložena elasticky na základu, můžete v záložce 'Podpora' vybrat nebo nově definovat plošnou podporu (viz kapitola Plošné podpory).

Uvolnění

K odpojení modelu na ploše můžete v záložce 'Uvolnění' vybrat nebo nově definovat plošné uvolnění (viz kapitola Plošná uvolnění).

Excentricita

Excentricitou lze modelovat výškové odsazení celé plochy (viz kapitola Excentricity ploch). Typ odsazení můžete definovat v záložce 'Excentricita'.

Součinitel rozdělení zatížení

Pro plochu typu Přenos zatížení existuje možnost definovat součinitele rozdělení pro objekty přenášející zatížení. Po zaškrtnutí ovládacího políčka můžete tyto součinitele individuálně přiřadit v nové záložce.

Zatížené objekty plochy pro přenos zatížení jsou přednastaveny v jednom řádku. Každému objektu je přiřazen součinitel 1.00, takže všechny objekty přispívají rovnoměrně k přenosu zatížení. Pokud si přejete specifické rozdělení, klikněte do dalšího volného řádku a vyberte linii nebo prut. Následně přiřaďte vhodný 'Součinitel rozdělení'.

Zahuštění sítě

Velikost ok sítě KP lze přizpůsobit geometrii plochy (viz kapitola Zahuštění sítě ploch). Je tak nezávislá na obecných nastaveních sítě. V záložce 'Zahuštění sítě' můžete zahuštění sítě ploch vybrat nebo nově definovat.

Specifické osy

Každá plocha má lokální souřadnicový systém. Zpravidla je orientován rovnoběžně s globálními osami. Souřadnicový systém však může být definován i uživatelsky – zvlášť pro zadání a pro výstup.

Osy zadání

Orientace os zadání je důležitá například pro ortotropní vlastnosti a vlastnosti podloží nebo pro působení plošného zatížení.

Seznam v části 'Kategorie' nabízí různé možnosti pro přizpůsobení polohy os:

• Úhlové pootočení: Pootočení os xy plochy kolem osy z o úhel α
• Osa rovnoběžná s liniemi: Natočení osy x nebo y podle linie
• Osa směrovaná k bodu: Natočení osy x nebo y k průsečíku linie s plochou
• Osa rovnoběžná se souřadnicovým systémem: Natočení os podle uživatelsky definovaného souřadnicového systému

Referenční objekty můžete určit graficky tlačítkem .

Ovládací políčko 'Převrátit lokální osu z' umožňuje orientovat osy z a y opačně.

Osy výsledků

Aktuálně je orientace os výsledků možná pouze 'Stejné jako osy zadání'.

Rastr pro výsledky

Každá plocha je pokryta rastrem, který se používá pro výstup výsledků v tabulkách. Umožňuje výstup nezávislý na síti KP v pravidelných, přizpůsobitelných výsledkových bodech.

Standardně je přednastaven kartézský plošný rastr s rovnoměrnou vzdáleností bodů rastru 0,5 m v obou směrech. V případě potřeby zde můžete upravit 'Vzdálenosti rastru' ve směru x (b) a ve směru y (h), provést 'Otočení rastru' nebo změnit 'Počátek rastru'. Pro kruhové plochy nabízí typ rastru 'Polární' alternativu pro numerický výstup výsledků.

Pokud je v části 'Možnosti' zaškrtnuto ovládací políčko 'Přizpůsobit automaticky', body rastru se při změně plochy přizpůsobí nové geometrii.

V části 'Body' můžete zkontrolovat souřadnice vygenerovaných bodů rastru. Změny v tabulce nejsou možné.

Integrované objekty

RFEM zpravidla automaticky rozpozná všechny objekty, které leží v ploše, ale nebyly použity pro definici plochy.

Čísla uzlů, linií a otvorů patřících k ploše jsou uvedena v části 'Integrované objekty v ploše'.

Pokud objekt není rozpoznán, měli byste jej integrovat ručně: Deaktivujte Automatické rozpoznávání objektů. Vstupní pole v části 'Integrované objekty v ploše' jsou nyní přístupná. Doplňte chybějící číslo objektu nebo použijte tlačítko pro grafické určení objektu.

Aktivovat přenos zatížení

Ovládací políčko umožňuje rozdělit zatížení plochy – nezávisle na jejím typu tuhosti – pomocí plochy pro přenos zatížení. Plocha tak svou tuhostí působí v modelu. Rozdělení zatížení na sousední objekty je naopak řízeno parametry, které můžete definovat v záložce Přenos zatížení. Tato funkce je relevantní především pro plochy typu tloušťky Nosníkový panel.

Deaktivovat pro výpočet

Ovládací políčko nabízí možnost nezohlednit plochu při výpočtu, například pro simulaci fází výstavby nebo pro přezkoumání varianty modelování. Tuhost, okrajové podmínky a zatížení plochy se v tomto případě neuvažují.

Informace | Analyticky

Tato část se zobrazí, jakmile určíte hraniční linie plochy. Poskytuje přehled důležitých vlastností plochy, jako je plošný obsah, objem a hmotnost, jakož i poloha těžiště plochy a orientace plochy. Otvory jsou odpovídajícím způsobem zohledněny.