Základní údaje

Karta Základ spravuje základní parametry prutů. Pokud zaškrtnete políčko v oddílu 'Možnosti', obvykle se přidá další záložka dialogu. Tam můžete nastavit podrobnosti.

Typ prutu

Typ prutu určuje, jakým způsobem mohou být přeneseny vnitřní síly nebo jaké vlastnosti jsou pro prut předpokládány. V nabídce je možné vybírat z různých typů prutů.

Nosník

Nosník je ohybově tuhý prut, který může přenést všechny vnitřní síly. Koncové uzly nosníku nemají klouby. Tento typ prutu může být zatížen všemi typy zatížení.

Tužka

Tužka spojuje posunutí dvou uzlů pomocí tuhé vazby. Principiálně odpovídá vazbě. Lze tak definovat pruty s velkou tuhostí s ohledem na klouby, které mohou mít také pružinové konstanty a nelinearity. Číselné problémy téměř nevznikají, protože tuhosti jsou přizpůsobeny systému.

Vnitřní síly se pro tužky zobrazí, pokud v Navigátoru - Výsledky aktivujete v kategorii 'Pruty' možnost Výsledky pro vazby.

Pro tužky jsou následující tuhosti nastaveny:

Žebro

Žebra mohou reprezentovat desky s trámy (podkladní trámy). U tohoto typu prutu se excentricity a spolupůsobící šířky desek berou v modelu FEM v úvahu.

Žebra jsou vhodná především pro železobetonové pruty, protože vnitřní síly v řezech a průřezy žeber se zohledňují v betonářských výpočtech. Ocelový plech s navařeným „žebrem“ by měl být modelován jako plocha s excentricky připojeným prutem.

Nabídka pro 'uspořádání žeber' nabízí několik možností výběru.

Žebro je obvykle excentricky umístěný prut. Excentricita je automaticky vypočítána z poloviny tloušťky plochy a poloviny výšky prutu. Může být ale také manuálně definována. Díky excentricitě žebra se zvyšuje tuhost modelu. U centrálního uspořádání se těžiště osy žebra nachází ve středu plochy.

Spolupůsobící šířky žebra jsou definovány v sekci 'Rozměry příruby' pro levou a pravou stranu. Většinou se může ponechat nastavení 'Automaticky najít', kterým program určuje obě plochy. Pokud se v bodě čáry žebra setká více než dvě plochy, je nutné rozhodující plochy ručně specifikovat.

Existují různé možnosti pro zadání integračních šířek b_-y,int a b_+y,int (viz obrázek Nové žebro): Šířky lze zadat přímo nebo jsou automaticky určeny z délky prutu s možnostmi L_ref / 6 a L_ref / 8. Lze je také určit podle standardních předpisů, například podle 'EC2' oddílu 5.3.2.1.

Hodnoty b_y,int určují šířku oblasti plochy, z níž mají být integrovány vnitřní síly. Hodnoty b_y,eff představují šířky průřezu příruby žebra od středu stěny k příslušnému kraji. Výchozí nastavení je, že b_y,int a b_y,eff jsou si rovny. Mohou však být samostatně definovány po kliknutí na tlačítko .

Pokud byly definovány uzly typu 'uzel na prutu', lze žebro definovat pro jednotlivé segmenty odděleně. Pokud je definováno více segmentů, mohou být měnící se šířkové oblasti linearizovány v tabulce 'Lineární rozložení', 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 rozložení prutových a plochových vnitřních sil.

Prut mříže

Prut mříže odpovídá nosníkovému prutu s momentovými klouby na obou koncích. Navíc je uvolněna rotace kolem podélné osy na začátku prutu pomocí kloubu φ_x. U tohoto typu prutu jsou vydávány momenty ohybu a krutu vyvozené zatížením prutu.

Prut mříže (pouze N)

Tento typ prutu mříže se tuhostí E ⋅ A může přenášet normálové síly formou tahu a tlaku. Jsou vydávány pouze uzlové reakce. Prut má lineární průběh vnitřních sil, pokud na něj nepůsobí žádné zatížení na jednotlivých bodech. Momentový průběh není vydáván, který by mohlo působení vlastní tíhy nebo čárového zatížení vyvolat. Uzlové síly jsou nicméně počítány z prutových zatížení, čímž je zajištěn správný přenos.

Prut v tahu

Prut v tahu může přenášet pouze tahové síly. Tento typ prutu odpovídá 'prutu mříže (pouze N)', který při tlaku selže.

Výpočet systému prutů s pruty v tahu probíhá iterativně: V prvním kroku se vypočítají vnitřní síly všech prutů. Když mají pruty v tahu negativní normálovou sílu (tlak), začne další iterace. Tuhost těchto prutů není už zohledněna – selhaly. Tento proces pokračuje, dokud žádný prut v tahu neselže. Systém se může kvůli selhání prutů v tahu stát nestabilním.

Prut v tlaku

Prut v tlaku může přenášet pouze tlakové síly. Tento typ prutu odpovídá 'prutu mříže (pouze N)', který při tahu selže. Selhání prutů v tlaku může vést k nestabilnímu systému.

Prut na stabilitu

Prut na stabilitu odpovídá 'prutu mříže (pouze N)', který neomezeně přenáší tahové síly, avšak tlakové síly pouze do dosažení kritické síly. Tato síla je pro Eulerův případ 2 určena následovně:

Tímto typem prutu se lze často vyhnout nestabilitám při nelineárním výpočtu podle teorie II. nebo III. řádu způsobených vybočením prutů mříže. Pokud se nahradí (přirozeně) pruty na stabilitu, kritické zatížení se v mnoha případech zvýší.

Lano

Lano je vystaveno pouze tahovým silám. Umožňuje zaznamenat závěsné řetězy pomocí iterativního výpočtu podle teorie III. řádu se zohledněním podélných a příčných sil.

Lana jsou vhodná pro modely, u kterých mohou nastat velké deformace s odpovídajícími změnami vnitřních sil. Pro jednoduché závěsy jako u stříšek je prut v tahu zcela postačující.

Výztužný prut

Tímto typem prutu lze v modelu MEF reprezentovat jednoduché ocelové výztuže železobetonového prvku. Například dráždivé oblasti lze zkoumat na základě přirovnání trámce (výztuž a tlačená vzpěra u konzol, nosníky s otvory).

Výztužný prut má automatickou funkci připojení k dalším konstrukčním prvkům jako jsou pruty nebo plochy, pokud se fyzicky nachází uvnitř elementu. Stejně jako u prutu mříže (pouze N) má výztužný prut pouze tečnou tuhost. Nelineární materiálové chování zatím není možné.

V sekci 'Nastavení' je jako typ prutu zvolena jednoduchá výztuž. Další typy výztužných prutů jsou dostupné, pokud je aktivován přídavný modul Kable.

Přiřaďte pruty nebo plochy v sekci 'Hlavní objekty', ve kterých se výztužný prut nachází. K tomu použijte tlačítko . Tlačítkem pak můžete automaticky připojit výztužný prut k hlavnímu objektu.

Lano na kladkách

Také tento typ lana přenáší pouze tahové síly a je počítán podle teorie lan (Teorie III. řádu). Lana na kladkách však mohou být definována pouze na polylinii s minimálně třemi uzly. Tento typ prutu je vhodný pro natolik ohebné tahové prvky, jejichž podélné síly jsou přenášeny přes ohybové body modelem. Příkladem použití je kladkostroj.

Na rozdíl od normálního lana je u vnitřních uzlů povoleno pouze posunutí v podélném směru (u_x). Prut nesmí být proto vystaven zatížením, které by působilo ve směru lokální osy y nebo z. Jsou vzaty v úvahu jen posuvy u_x a normálové síly N.

Vnitřní uzly polyliny nehrají roli, zda se kotví v uzlech nebo spojuje s jinou konstrukcí: celkový systém lana je na délce polyliny zkoumán.

Výsledkový prut

Výsledkový prut je vhodný pro integraci výsledků ploch, objemů nebo prutů do fiktivního prutu. Můžete tím například vyjádřit výsledné střižné síly plochy pro posouzení zdiva.

Čáru výsledkového prutu lze umístit libovolně v modelu. Výsledkový prut nepotřebuje žádné uložení ani propojení s modelem. Je však nutné přidělit průřez pro umožnění návrhu. Na výsledkový prut nelze aplikovat zatížení.

Vyberte v sekci 'Integrace napětí a sil' typ výsledkového prutu k určení geometrického tvaru integrační oblasti. V sekci 'Parametry' můžete pak definovat rozměry. Ty jsou vztaženy k ose prutu ve středu prutu.

V sekci 'Zahrnout objekty' určíme plochy, buňky ploch, objemy a pruty, jejichž výsledky mají být při integraci zohledněny. Alternativně můžete vybrat 'Všechny' objekty a v sekci 'Vyjmout ze zahrnutých objektů' vyloučit konkrétní prvky.

Výsledková čára

Výsledková čára je vhodná pro integraci výsledků ploch, objemů nebo prutů na čáře. Tato čára může být umístěna kdekoli v modelu.

Princip odpovídá výsledkovému prutu. Avšak netřeba přidělovat průřez. V záložce 'Průřez' je možné odečíst délku čáry a případně otočit čáru pro zobrazení výsledků; nemá další funkci.

Přenos zatížení

Tímto typem prutu lze zatížení přenést na objekty připojené ke koncovým nebo mezilehlým uzlům prutu. Prut sám nemá žádnou tuhost. Kritéria pro přenos zatížení lze nastavit v nové záložce.

Přenášení zatížení probíhá pomocí metody pruhů. Zatížení přenášecího prutu - prutové nebo uzlové zatížení typu síla, moment nebo hmotnost - je podílěno nejbližším společným strukturálním objektům, jako jsou například uložené uzly, pruty, uzly ploch nebo uložené linie.

Je-li třeba zohlednit vlastní tíhu prutu, lze v sekci 'Parametry' stanovit hmotnost prutu.

V části 'Zatížené objekty' jsou uvedena čísla uzlů, na něž je zatížení prutu přenášeno na připojené objekty. Pokud nejsou všechny tyto uzly důležité, můžete vybrané uzly v části 'Bez vlivu na' vyloučit.

Virtuální nosník

Tento typ prutu umožňuje nastavit průřezové vlastnosti pro Open Web Steel Joists, které Steel Joist Institute zaznamenává v tzv. "Virtual Joist" tabulkách. Tyto virtual joist profily představují ekvivalentní širokopřírubové nosníky, které se velmi blíží ploše příruby, efektivnímu momentu setrvačnosti a hmotnosti. Nosník je tím nahrazen prutem s virtuálním průřezem. Tím lze simulovat komplexní nosné jednotky, jako například příhradové nosníky v celkovém systému.

V seznamu vyberte 'řadu' virtuálních nosníků.

Pokud chcete, můžete zvolit přesný typ v seznamu 'Virtuální nosník'.

Tlačítko v sekci 'Průřez a materiál' umožňuje import virtuálního nosníku z knihovny průřezů.

Model plochy

Tento typ prutu je vhodný především pro modelování nosníků s dírami a průřezy, nebo průřezových oslabení, jako jsou otvory pro potrubí v prutovém modelu. Prut je převeden na model ploch, ve kterém jsou podle specifikace uživatele umístěny Otvory prutů. Prut však zůstává zachován. Následující podmínky musí být splněny:

• Průřez je normované nebo parametrické tenkostěnné profilové řešení s jedním středem.
• Materiál průřezu je založen na izotropní lineárně pružné materiálové modelu.

U prutového typu 'Model plochy' existuje prut současně jako prut i jako plošný objekt. Geometrické vlastnosti jsou identické; oba modely mají stejný střed. Zobrazení je řízeno v Navigátoru - Zobrazení prostřednictvím položky Model → Základní objekty → Pruty → Model plochy nebo tlačítkem na panelu.

Příděl sítí FE modelu plochy je automaticky generován, nemůže být momentálně ovlivněn. Statický výpočet je prováděn na základě modelu ploch. K dispozici jsou jak výsledky prutů (jako u výsledkového prutu, kde jsou napětí plošné části prutu integrována do vnitřních sil prutu) tak i výsledky ploch. Řízení je také možné provádět prostřednictvím Navigátoru - Zobrazení nebo tlačítkem .

Návrh prutového modelu plochy v přídavných modulech se provádí na základě vnitřních sil prutů a průřezu prutů.

Jak je vidět na obrázku výše, na koncích prutového modelu plochy vznikají různé tužky. Ty propojuje model ploch s koncovými uzly připojených prutů. Tím je zajištěn správný přenos vnitřních sil na 1D objekty. Pokud je připojeno více prutových modelů ploch, jsou tyto vazby gen

erovány pro každý prut samostatně.

V tomto případě definujte pro prutové zatížení excentricitu síly na průřezu. Zatížení bude realisticky umístěno na okraj průřezu a zůstane zachováno v modelu ploch.

Tuhost

Tímto typem prutu lze použít prut s uživatelsky stanovenými tuhostmi. Hodnoty tuhosti jsou definovány v dialogu 'Nová prutová tuhost' (viz kapitola prutové tuhosti).

Spojka

Spojka je virtuální prut s velmi vysokou tuhostí s tuhými nebo kloubovými koncovými uzly. Existují čtyři možnosti, jak spojit stupně volnosti počátečního a koncového uzlu 'Pevně' nebo 'Kĺoub'. Spojka je schopna modelovat speciální případy přenosu sil a momentů. Normálové a příčné síly, točivé a ohybové momenty jsou přenášeny přímo z uzlu na uzel.

Pružina

Pružinový prut nabízí možnost modelovat lineární i nelineární pružinové vlastnosti s definovatelnými rozsahy působnosti. U pružinového prutu je třeba v záložce 'Průřez' nastavit pouze délku prutu L_z, což je bez průřezu: Tuhost prutu je odvozena z parametrů pružiny, které definujete v dialogu 'Nová prutová pružina' (viz kapitola prutové pružiny).

Tlumič

Tlumič odpovídá v zásadě pružinovému prutu s další vlastností 'koeficient tlumení'. Tento typ prutu rozšiřuje možnosti pro dynamické analýzy podle metody časových dějů.

Jak u pružinového prutu je v záložce 'Průřez' nutné stanovit pouze délku prutu L_z, bez průřezu. Tuhost prutu se odvozuje z parametrů pružiny definovaných v dialogu 'Nová prutová pružina' (viz kapitola prutové pružiny). Vlastnosti tlumení můžete řídit pomocí koeficientu tlumení X.

Možnosti

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

Uzly 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 umístit klouby, které řídí přenos vnitřních sil na koncové uzly (viz kapitola Koncové klouby prutu). U některých typů prutů je vstup zablokován, protože již jsou přítomny interní klouby. Klouby lze přiřadit odděleně k 'počátku prutu i' a 'konci prutu j'.

Excentricity

Excentricity nabízejí možnost, jak připojit prut na koncové uzly s excentricitami (viz kapitola Prutové excentricity). Excentricity mohou být přiřazeny odděleně k 'počátku prutu i' a 'konci prutu j'.

Uložení

Na prut můžete přiřadit uložení, které působí po celé jeho délce. Stupně volnosti a tuhosti pružin jsou definovány při uložení (viz kapitola Prutové uložení).

Příčná zpevnění

Příčná zpevnění prutů ovlivňují kroucení prutu. Působí na výpočet s torionálním klopením s ohledem na sedm stupňů volnosti (viz kapitola Příčná zpevnění prutů).

Otvory prutu

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

Nelinearita

Prutu lze přiřadit nelinearitu. Nelineární vlastnosti jsou definovány jako prutové nelinearity (viz kapitola Prutové nelinearity).

Výsledkový mezičlánek

Pomocí mezičlánků výsledků můžete řídit výstup tabulkových výsledků podél prutu. Dělicí body jsou definovány v dialogu 'Nový výsledkový mezičlánek prutu' (viz kapitola Výsledkový mezičlánek prutu).

Konečné úpravy

Pomocí konečných úprav můžete graficky upravit geometrii prutu na koncích. Lze zpracovat projekce, zkratování nebo zkosení pro rendrované zobrazení.

'Prodloužení': Můžete definovat 'prodloužení' pro počátek a konec prutu. Záporná hodnota Δ se projevuje jako zkrácení.

'Sklon': Pomocí sklonu je možné každý konec prutu zkosit. Jsou možné sklony kolem obou os prutu y a z. Kladný úhel znamená otáčení ve směru hodinových ručiček kolem kladné osy.

Aktivovat přenos zatížení

Zaškrtávací políčko umožňuje rozložit zatížení prutu - nezávisle na tuhosti prutu - pomocí přenosu zatížení. Prut tím působí svou tuhostí ve modelu. Rozložení zatížení na sousední objekty je řízeno podle parametrů, které můžete nastavit v kartě Přenos zatížení.

Deaktivovat pro výpočet

Pokud zaškrtnete toto políčko, prut nebude včetně zatížení při výpočtu brán v úvahu. Tímto způsobem můžete zkoumat, jak se mění nosné chování modelu, pokud určité pruty nepůsobí. Pruty nemusí být odstraněny; zatížení zůstanou zachována.