5035x
000051
16.1.2024

Klouby na koncích prutu

Kloub na konci prutu omezuje vnitřní síly, které se přenášejí z jednoho prutu na další. Klouby lze umístit pouze na koncích prutů, nikoli na místech podél prutu.

Některé typy prutů jsou již vnitřně opatřeny klouby. Příhradový prut například nepřenáší žádné momenty, lanový prut nepřenáší ani momenty ani posouvající síly. Takovým typům prutů nelze přiřadit žádné klouby. Zadání je blokováno.

Základní údaje

V záložce Základní údaje se nastavují základní parametry kloubu.

Souřadný systém

Koncové klouby prutu lze vztáhnout k následujícím osovým systémům:

  • Lokální osový systém prutu x,y,z
  • Globální souřadný systém X,Y,Z (volitelně jako nůžkový kloub)
  • Uživatelsky zadaný osový systém U,V,W

Obecně platí, že klouby se vztahují k lokálnímu osovému systému prutu. Nůžkové klouby (viz obrázek Křížení prutů) jsou ovšem možné pouze v globálním nebo uživatelsky definovaném osovém systému.

Tip

Lokální osy prutu lze zobrazit nebo skrýt pomocí místní nabídky prutu.

Podmínky uvolnění

Kloubové podmínky se dělí na 'translační' a 'rotační' stupně volnosti. První popisují posuny ve směru lokálních nebo globálních os; poslední popisují natočení okolo těchto os.

Pro zadání kloubu je třeba zaškrtnout políčko pro příslušnou osu. Označení zaškrtnutí znamená, že prut se může posouvat resp. rotovat v příslušném směru. Poté se konstanta translační resp. rotační tuhosti nastaví na nulu. 'Konstantu tuhosti' lze kdykoli upravit pro modelování pružného kloubu. Tuhosti pružiny zadejte jako návrhové hodnoty.

Informace

Extrémně velké nebo malé konstanty tuhosti mohou vést k numerickým problémům. Místo toho použijte tuhý spoj (nezaškrtnuto) nebo kloub (zaškrtnutí).

Ve sloupci 'Nelinearita' lze pro každou komponentu specificky nastavit přenos vnitřních sil. V závislosti na stupni volnosti jsou k dispozici příslušné položky v seznamu nelinearit.

Pevný, je-li vnitřní síla záporná, resp. kladná

Lze tak snadno určit, zda se na konci prutu přenášejí pouze kladné nebo záporné síly nebo momenty. Například kloub aux s nelinearitou 'Pevný, pokud N' má za následek, že tahové síly (kladné) se mohou přenášet a tlakové síly (záporné) nemohou být přenášeny na konci prutu. Kloub je tak účinný pro záporné normálové síly.

V případě lokálního souřadného systému se vnitřní síly vztahují k lokálnímu osovému systému xyz prutu.

Pokud vyberete jinou nelinearitu, můžete změnit parametry v záložkách Částečná účinnost, Diagram, Friction nebo Zadejte diagram lešení.

Možnosti

'Nůžkový kloub' je k dispozici v globálním nebo uživatelsky definovaném souřadném systému. Tento typ kloubu umožňuje modelovat průniky sledu prutů.

Příklad použití

Čtyři pruty jsou připojeny k uzlu. Pruty přenášejí momenty ve svém "spojitém směru", ale ne na druhou dvojici prutů. V uzlu se zcela přenáší pouze normálové a posouvající síly.

Přiřaďte kloub buď prutům 3 a 4, nebo prutům 1 a 2. Druhá dvojice křížících se prutů nemá žádný kloub.

Částečná účinnost

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

Zadejte účinek kloubu pro 'zápornou oblast' i 'kladnou oblast'. Seznam 'Type' nabízí různá kritéria pro účinnost kloubu.

  • Hotovo: Díky kloubu je možný v plném rozsahu posun nebo natočení.
  • Pevné od posunu/pootočení uvolnění: Kloub je účinný pouze do určitého posunu nebo natočení. Pokud je mezní hodnota překročena, je účinné pevné připojení nebo vetknutí.
  • Odtržení od uvolňovací síly/momentu: Kloub je účinný pouze do určité síly nebo momentu. Pokud je mezní hodnota překročena, kloub selže a již nepřenáší vnitřní sílu ani moment.
  • Plastizace od vypínací síly/momentu: Kloub je účinný pouze do určité síly nebo momentu. Pokud je překročena, zvětšují se přetvoření, ale ne vnitřní síla nebo moment.
  • Neúčinnost pružiny: V případě kloubu s tuhostí pružiny není složka kloubu účinná.

Většinu typů kloubů lze kombinovat s 'Prokluzem', což znamená, že kloub je účinný až po určitém posunu nebo natočení.

Graf

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

Informace

Pokud má kloub různé vlastnosti v záporné a kladné oblasti, zrušte zaškrtnutí políčka Symetricky.

Počet definičních bodů pracovního diagramu se stanoví zadáním příslušných hodnot ve sloupci 'Posun' nebo 'Natočení'. Ve sloupci 'Síla' nebo 'Moment' pak lze přiřadit souřadnice x posunů nebo pootočení se silami nebo momenty v kloubech.

Informace

Pokud je pořadí definičních bodů nesprávné, lze položky seřadit vzestupně pomocí tlačítka Kompletovat .

Pro 'začátek diagramu' a 'konec diagramu' jsou k dispozici následující kritéria:

  • Neúčinnost: Kloub je účinný pouze do maximální hodnoty síly nebo momentu. Při jeho překročení je dosaženo plného kloubového účinku. Vnitřní síly a momenty se již nepřenášejí.
  • Tečení: Kloub je účinný pouze do maximální hodnoty síly nebo momentu. Pokud je překročeno, zvětšují se přetvoření, ale ne vnitřní síly.
  • Průběžně: Za rozsahem zadání se použije konstanta tuhosti posledního kroku.
  • Zastavení: Přípustná deformace je omezena maximální hodnotou posunu nebo natočení. Při jejím překročení se kloubový účinek přeruší a stane se účinným pevným spojením nebo vetknutím.

Tření

Seznam 'Nelinearita' nabízí čtyři možnosti, jak definovat tření translačního kloubu v závislosti na jiné složce kloubu (viz obrázek Výběr nelinearity kloubu).

Přenesené kloubové síly se vztahují k normálovým nebo posouvajícím silám působícím v jiném směru. V závislosti na výběru v záložce 'Základní údaje' závisí tření pouze na jedné nebo dvou podporových silách. Mezi třecí silou kloubu a normálovou nebo posouvající silou existuje následující vztah:

Plast

Vlastnosti plastických kloubů jsou důležité pro Pushover analýzy. Volba Plastická nelineární komponenta kloubu nabízí čtyři možnosti (viz obrázek Výběr nelinearity kloubu):

  • Bilineární
  • Graf
  • FEMA 356 | Tuhý
  • FEMA 356 | Elastický

Informace

Pro torzní kloub φX není možné definovat plastický kloub.

Informace

Pokud má kloub různé vlastnosti v záporné a kladné oblasti, zrušte zaškrtnutí políčka Antimetrické.

Ve sloupcích plasticita '„Vnitřní síla“/„Vnitřní síla“{ $} a 'δ/δplasticita 'nebo 'φ/φ' zadejte vlastnosti plastických oblastí. Při hodnotě pro My/My,yield například 1,27 začne průřez při překročení plastického momentu tečení. Pokud je překročeno 127 % plastické únosnosti, prut se stane neúčinným.

Mezní plastické vnitřní síly se stanoví automaticky z průřezových charakteristik prutu.

Délka prutu má vliv na výpočet tuhosti plastického kloubu. Obvykle se automaticky rozpozná z délek prutů, kterým je kloub přiřazen. V případě potřeby lze pro kloub zadat 'uživatelskou délku prutu'.

Kritéria akceptace

Ve spodní sekci dialogu lze zadat mezní hodnoty kritérií plastizace, která se mají použít pro bezpečnost budovy. Jsou popsány například pro ocelové konstrukční prvky v tabulce 5-5 normy FEMA 356 (norma ASCE) [1]. Při hodnotě 6 000 pro plasticitu φ/φ je tak dosaženo kritické hodnoty pro 'životní bezpečnost', jakmile budou plastické deformace šestkrát větší než při dosažení mezekluzu.

V diagramu jsou znázorněny také oblasti kritérií akceptace.

Pro jednu ze dvou plastických variant FEMA jsou předem nastavena kritéria akceptace podle specifikace americké normy. V případě potřeby je lze upravit zaškrtnutím políčka 'Uživatelské zadání'.

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

FAQ 2258 popisuje použití plastického kloubu při pushover analýze.

Tip

Kritéria akceptace se barevně zobrazí také pro vnitřní síly prutů (viz obrázek Poměry lokálních plastických deformací v Tabulce ). Tímto způsobem lze rychle zkontrolovat, v jaké plastické oblasti leží výsledky.

Schéma lešení

Skeletový diagram komponenty kloubu je k dispozici jako nelineární vlastnost kloubu (viz obrázek Výběr nelinearity kloubu). Lze tak modelovat mechanické působení trubkového spoje s vnitřním čepem mezi dvěma pruty. Náhradní model - v závislosti na tlakovém namáhání na konci prutu - přenáší ohybový moment přes tlačenou vnější trubku a po kladném zablokování dodatečně přes vnitřní trubku.

Vlastnosti kloubu lze nastavit v 'diagramu lešení | Vnitřní trubka' a 'diagram lešení | Vnější trubku' popište zvlášť.

Informace

Pro typ nelinearity 'Lešení | Nφy φz ' je translační složka ux spřažena s rotačními složkami φy a φz.

Pro zadání parametrů jsou k dispozici možnosti popsané v sekci Diagram.


Reference
  1. FEMA 356: Přednorma a komentář pro seizmickou sanaci budov. (2000). Federální úřad pro mimořádné události, Washington DC
Nadřazená kapitola