Základní údaje

Záložka Základní spravuje základní parametry prutu. Pokud v sekci 'Možnosti' zaškrtnete políčko, obvykle se doplní další záložka dialogu. V ní můžete upřesnit podrobnosti.

Typ prutu

Typ prutu řídí, 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 prut tuhý v ohybu, 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 prostřednictvím tuhé vazby. Odpovídá tedy v zásadě vazbě. Lze s ním definovat pruty s velmi velkou tuhostí při zohlednění kloubů, které mohou mít také konstanty tuhosti a nelinearity. Nevznikají téměř žádné numerické problémy, protože tuhosti jsou přizpůsobeny systému.

Pro tuhé pruty se vypisují vnitřní síly, pokud v Navigátoru - Výsledky dole v kategorii 'Pruty' aktivujete Výsledky pro vazby.

Pro tuhé pruty se uvažují následující tuhosti:

Žebro

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

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

Pro 'Uspořádání žebra' nabízí seznam několik možností volby.

Žebro je zpravidla excentricky uspořádaný prut. Excentricita se stanoví automaticky z poloviční tloušťky plochy a poloviční výšky prutu. Může však být také definována ručně. Excentricitou žebra se zvyšuje tuhost modelu. Při dostředném uspořádání leží těžišťová osa žebra uprostřed plochy.

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

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

Hodnoty b_y,int definují šířku plochy resp. příspěvkové 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 stejné. Můžete je však po kliknutí na tlačítko definovat odděleně.

Pokud byly definovány uzly typu 'Uzel na prutu', lze žebro definovat po úsecích pro jednotlivé segmenty. Je-li definováno více segmentů, lze odskakující oblasti šířek vzájemně linearizovat přes sloupec tabulky 'Lineární průběh', aby se zabránilo velkým skokům tuhosti v žebrovém prutu.

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

Příhradový prut

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

Příčný prut (pouze N)

Tento typ příhradového prutu s tuhostí E ⋅ A je schopen přenášet osové síly ve formě tahu a tlaku. Vypisují se pouze vnitřní síly na uzlech. Prut má lineární průběh vnitřních sil, pokud na prutu nepůsobí žádné osamělé zatížení. Nevypisuje se žádný průběh momentu, který by mohl vzniknout v důsledku vlastní tíhy nebo liniového zatížení. Uzlové síly se však ze zatížení prutu vypočítají, čímž je zajištěn správný přenos.

Vzpěrně stabilní diagonála (Buckling-Restrained Brace)

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

Tažený prut

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

Výpočet prutové soustavy s taženými pruty probíhá iteračně: V prvním kroku se stanoví vnitřní síly všech prutů. Pokud tažené pruty obdrží zápornou osovou sílu (tlak), spustí se další iterační krok. Podíly tuhosti těchto prutů se již neuvažují – vypadly. Tento proces pokračuje tak dlouho, dokud nevypadne žádný tažený prut. Systém se může výpadkem tažených prutů stát nestabilním.

Tlakový prut

Tlakový prut může přenášet pouze tlakové síly. 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 neomezeně tahové síly, tlakové síly však pouze do dosažení kritické síly. Pro Eulerův případ 2 se tato síla stanoví následovně:

S tímto typem prutu lze často obejít nestability, které vznikají při nelineárním výpočtu podle teorie II. nebo III. řádu vybočením příhradových prutů. Nahradí-li se tyto (odpovídající realitě) vzpěrnými pruty, zvýší se v mnoha případech kritické zatížení.

Lanový prut

Lano je namáhatelné pouze tahem. Lze s ním tedy zachytit lanové řetězce pomocí iteračního výpočtu podle teorie III. řádu se zohledněním podélných a příčných sil.

Lana se hodí pro modely, u kterých mohou nastat velké deformace s odpovídajícími změnami vnitřních sil. Pro jednoduchá ukotvení, jako u přístřešku, jsou tažené pruty zcela dostačující.

Výztužný prut

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

Výztužný prut disponuje automatickou spojovací funkcí k jiným prvkům, 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 není zatím možné.

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

V sekci 'Nadřazené objekty' zadejte pruty nebo plochy, ve kterých výztužný prut leží. Použijte k tomu tlačítko . Tlačítkem pak můžete výztužný prut automaticky spojit s nadřazeným objektem.

Lano na kladkách

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

Na rozdíl od normálního lanového prutu je ve vnitřních uzlech 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 je přítomna podpora uzlu 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 na plochách, tělesech nebo prutech do fiktivního prutu. Lze tak například odečíst výsledné smykové síly plochy pro posouzení zdiva.

Linie výsledkového prutu může být v modelu umístěna libovolně. Výsledkový prut nepotřebuje ani podepření ani spojení s modelem. Je však nutné přiřadit průřez, aby bylo umožněno posouzení. Na výsledkový prut nelze vnášet 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 ploch, tělesa a pruty, jejichž výsledky se mají při integraci zohlednit. Alternativně vyberte 'Všechny' objekty a poté v sekci 'Vyloučeno ze zahrnutých objektů' vyjměte určité prvky.

Výsledková linie

Výsledková linie je vhodná k integraci výsledků na plochách, tělesech nebo prutech do linie. Tato linie může být v modelu umístěna libovolně.

Princip odpovídá výsledkovému prutu. Nemusíte však přiřazovat žádný průřez. V záložce 'Průřez' můžete odečíst délku linie a případně linii otočit pro zobrazení výsledků; nemá to žádnou další funkci.

Přenos zatížení

Tímto typem prutu lze vnášet zatížení na objekty, které jsou s prutem spojeny na koncových nebo mezilehlých uzlech. Prut sám nemá žádnou tuhost. Kritéria pro přenos zatížení můžete určit v nové záložce.

Přenos zatížení probíhá v současné době pásovou metodou. Zatížení prutu pro přenos zatížení – zatížení na prut nebo zatížení na uzel typu síla, moment nebo hmota – se přenáší poměrně na nejbližší společné konstrukční objekty. Jsou to například podepřené uzly, pruty, uzly ploch nebo podepřené linie.

Pokud se má zohlednit vlastní tíha prutu, můžete v sekci 'Parametry' zadat hmotnost prutu.

V sekci 'Zatížené objekty' se udávají čísla uzlů, na kterých se zatížení na prut přenáší na navazující objekty. Nejsou-li všechny tyto uzly relevantní, můžete určité uzly v sekci 'Bez účinku na' vyloučit.

Virtuální nosník

Tento typ prutu umožňuje použít průřezové vlastnosti pro Open Web Steel Joists, které Steel Joist Institute uložil v takzvaných "Virtual Joist"-tabulkách. Tyto Virtual Joist-profily reprezentují ekvivalentní širokopásové nosníky, které se velmi blíží ploše pásnice nosníku, efektivnímu momentu setrvačnosti a hmotnosti. Nosník se tím nahradí prutem s virtuálním průřezem. Tak lze v celkovém systému simulovat složité nosné jednotky, jako je například příhradový nosník.

V seznamu vyberte 'Řadu' 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 k zobrazení nosníků s otvory a vlnitých nosníků nebo lokálních oslabení průřezu, jako jsou průrazky pro instalace v prutovém modelu. Přitom se prut zkonvertuje na plošný model, ve kterém jsou uspořádány Otvory na 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 materiálovém modelu.

U typu prutu 'Plošný model' je prut přítomen jak jako prutový, tak jako plošný objekt. Geometrické vlastnosti jsou identické; oba modely mají stejné těžiště. Zobrazení se ovládá v Navigátoru - Zobrazit přes položku Model → Základní objekty → Pruty → Plošný model nebo tlačítkem na nástrojové liště.

Síť MKP plošného modelu se generuje automaticky, nelze ji v současné době ovlivnit. Při statickém výpočtu se použije plošný model. K vyhodnocení jsou pak k dispozici jak výsledky na prutu (jako u výsledkového prutu, kde se napětí dílčích ploch prutu integrují na vnitřní síly prutu), tak výsledky na ploše. Ovládání lze i zde provést přes Navigátor - Zobrazit nebo tlačítko .

Posouzení prutu typu plošný model v add-onech se provádí s vnitřními silami na prutu a průřezem prutu.

Jak je vidět na obrázku výše, na koncích prutu plošného modelu vzniká několik tuhých prutů. Spojují plošný model s koncovými uzly navazujících prutů. Tím je zajištěn správný přenos vnitřních sil na 1D objekty. Pokud na sebe navazuje několik prutů plošného modelu, vytvoří se tyto spojovací pruty pro každý prut.

V tomto případě definujte pro zatížení na prut excentricitu síly na průřezu. Zatížení se tak realisticky umístí na okraj průřezu a zůstane zachováno i v plošném modelu.

Tuhost

S tímto typem prutu můžete použít prut s uživatelsky definovanými tuhostmi. Charakteristické hodnoty tuhosti je třeba definovat v dialogu 'Nová tuhost prutu' (viz kapitola Tuhosti prutů).

Vazba

Spojovací prut je virtuální, velmi tuhý prut s tuhými nebo kloubovými konci prutu. K dispozici jsou čtyři možnosti, jak vázat stupně volnosti počátečního a koncového uzlu 'Pevně' nebo pomocí 'Kloubu'. 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 také nelineární vlastnosti pružin s definovatelnými oblastmi působení. U pružinového prutu musíte v záložce 'Průřez' zadat pouze délku prutu L_z, nikoliv průřez: Tuhost prutu vyplývá z parametrů pružiny, které definujete v dialogu 'Nová prutová pružina' (viz kapitola Prutové pružiny).

Tlumič

Tlumič odpovídá v zásadě pružinovému prutu s doplňkovou vlastností 'Součinitel tlumení'. Tento typ prutu rozšiřuje možnosti pro dynamické analýzy podle Časové analýzy.

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

Možnosti

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

Uzel na prutu

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

Klouby

Na prutu můžete uspořádat klouby, abyste řídili přenos vnitřních sil na koncových uzlech (viz kapitola Kloub na konci prutu). Pro určité typy prutů je zadání blokováno, protože již existují interní klouby. Klouby můžete přiřadit odděleně 'Začátku prutu i' a 'Konce prutu j'.

Excentricity

Excentricity nabízejí možnost připojit prut na koncových uzlech excentricky (viz kapitola Excentricity prutu). Excentricity můžete přiřadit odděleně 'Začátku prutu i' a 'Konce prutu j'.

Podepření

Pruhu můžete přiřadit podepření, které je účinné po celé jeho délce. Stupně volnosti a tuhosti pružin je třeba definovat u podmínek podepření (viz kapitola Podepření prutu).

Příčné výztuhy

Příčné výztuhy na prutu mají vliv na výsečovou tuhost prutu. Působí na výpočet s vázaným kroucením se zohledněním sedmi stupňů volnosti (viz kapitola Příčná výztuha prutu).

Otvory na prutu

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

Nelinearita

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

Mezilehlé body výsledků

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

Koncové modifikace

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

'Prodloužení': Můžete definovat 'Prodloužení' pro začátek a konec prutu. Záporná hodnota Δ se projeví jako zkrácení.

'Zkosení': Pomocí zkosení můžete zkosit každý konec prutu. 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 rozdělit zatížení prutu – nezávisle na tuhosti prutu – pomocí přenosu zatížení. Tím je prut účinný v modelu svou tuhostí. Rozdělení zatížení na sousední objekty se naproti tomu řídí parametry, které můžete určit v záložce Přenos zatížení.

Deaktivovat pro výpočet

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