Základní údaje

Záložka Základní spravuje základní parametry prutu. Pokud v části 'Možnosti' zaškrtnete zaškrtávací políčko, obvykle se přidá další záložka dialogu. Tam můžete vždy nastavit příslušné podrobnosti.

Typ prutu

Typ prutu určuje, jakým způsobem lze přijímat vnitřní síly nebo jaké vlastnosti se u prutu předpokládají. V seznamu lze vybrat různé typy prutů.

Nosníkový prvek

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

Tuhý prut

Tuhý prut propojuje posuny dvou uzlů pomocí tuhého spojení. Zásadně tedy odpovídá vazbě. To umožňuje definovat pruty s velmi velkou tuhostí s ohledem na klouby, které mohou mít také konstanty tuhosti a nelinearity. Numerické problémy se téměř nevyskytují, protože tuhosti jsou přizpůsobeny systému.

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

U tuhých prutů se uvažují následující tuhosti:

Prut typu "Žebro"

Pomocí žeber lze modelovat T-nosníky (podružky). U tohoto typu prutu jsou v modelu MKP uvažovány excentricity a spolupůsobící šířky desky.

Žebra se primárně hodí pro železobetonové pruty, protože vnitřní síly a průřezy žebra 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 výběru.

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

Spolupůsobící šířky žebra je třeba definovat v části 'Rozměry pásnice' pro levou a pravou stranu. Nejčastěji lze ponechat nastavení 'Najít automaticky', pomocí kterého program určí obě plochy. Pokud se na linii prutu typu "Žebro" setkává více než dvě plochy, je třeba rozhodující plochy stanovit ručně.

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

Hodnoty b_y,int definují šířku plochy, resp. oblasti integrace, ze které se mají vnitřní síly integrovat. Hodnoty b_y,eff reprezentují šířku průřezu pásnice žebra od středu stojiny k příslušnému okraji. Standardně jsou b_y,int a b_y,eff rovnocenné. Po kliknutí na tlačítko je však můžete definovat samostatně.

Pokud byly definovány uzly typu 'Uzel na prutu', lze žebro definovat po jednotlivých úsecích pro jednotlivé segmenty. Pokud je definováno více segmentů, lze zvýšené oblasti šířek propojit linearizovaně přes tabulkový sloupec 'Lineární rozložení', aby se zabránilo velkým skokům tuhosti v prutu typu "Žebro".

U 3D modelů nemají spolupůsobící šířky vliv na tuhost, protože zvýšená tuhost je uvažována excentrickým prutem. Spolupůsobící šířky však ovlivňují rozložení 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 vypisují ohybové a krouticí momenty z zatížení prutu.

Příhradový prut (pouze N)

Tento typ příhradového prutu s tuhostí E ⋅ A je schopen přijímat osové síly ve formě tahu a tlaku. Vypisují se pouze vnitřní síly v uzlech. Prut vykazuje lineární průběh vnitřních sil, pokud na prutu nepůsobí soustředěná síla. Nevykresluje se průběh momentu, který by mohl vzniknout v důsledku vlastní tíhy nebo liniového zatížení. Síly v uzlech se však vypočtou z zatížení na prut, čímž je zajištěno správné další směrování.

Vzpěrná rozpěrka (Buckling-Restrained Brace)

Typ Buckling-restrained brace umožňuje modelování prutu s ocelovým jádrem (plochá ocel nebo křížový průřez) a betonem vyplněným obalem v dutém profilu čtvercového nebo kruhového tvaru. Používá se zejména v USA k vyztužení budov ohrožených zemětřesením.

Ocelové jádro je v betonovém obalu pohyblivé bez vazby. Při tlakovém namáhání dochází k "mikrovzpěru" s vysokými vlastními tvary, protože obálka zabraňuje globálnímu vzpěru celého prutu.

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

Tažený prut

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

Výpočet prutové soustavy s taženými pruty probíhá iterativně: V prvním kroku se určí vnitřní síly všech prutů. Pokud tažené pruty obdrží zápornou osovou sílu (tlak), spustí se další iterace. Tuhostní složky těchto prutů se již neuvažují – vypadly. Tento proces se opakuje, dokud nevypadne žádný tažený prut. Soustava se může vypadnutím tažených prutů stát nestabilní.

Tlakový prut

Tlakový prut může přijímat pouze tlakové síly. Typ prutu odpovídá 'příhradovému prutu (pouze N)', který při tahové síle vypadne. Vypadávající tlakové pruty mohou vést k nestabilní soustavě.

Vzpěrný prut

Vzpěrný prut odpovídá 'příhradovému prutu (pouze N)', který přijímá tahové síly neomezeně, tlakové síly však pouze až do dosažení kritické síly. Pro Eulerův případ vzpěru 2 se tato síla stanoví takto:

Tento typ prutu často umožňuje obejít nestability, které vznikají při nelineárním výpočtu podle teorie druhého řádu nebo analýzy velkých deformací vybočením příhradových prutů. Pokud je nahradíte (realisticky) vzpěrnými pruty, zvýší se v mnoha případech kritické zatížení.

Lanový prut

Lano je namáhatelné pouze na tah. Pomocí něj lze zachytit lanová lanka iterativním výpočtem podle analýzy velkých deformací s uvažováním 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 přeslenové střechy jsou tažené pruty zcela dostačující.

Výztužný prut

Tento typ prutu umožňuje modelovat poddajnou ocelovou výztuž v modelu MKP železobetonového prvku. Lze tak například zkoumat oblasti diskontinuity založené na příhradové analogii (tažená a tlaková rozpěrka u konzolí, nosníky s otvory).

Výztužný prut má automatickou funkci 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 tangenciální tuhost. Nelineární chování materiálu zatím není možné.

V části 'Nastavení' je jako typ prutu nastavena poddajná výztuž. Další typy výztužných prutů jsou k dispozici, pokud je aktivován doplněk Předpínáky.

V části 'Nadřazené objekty' přiřaďte pruty nebo plochy, ve kterých se výztužný prut nachází. K tomu použijte tlačítko . Pomocí tlačítka pak můžete výztužný prut automaticky spojit s nadřazeným objektem.

Lano na kladkách

I tento typ lanového prutu přijímá pouze tahové síly a vypočítává se podle teorie lan (analýza velkých deformací). Lanový prut na kladkách však lze definovat pouze na polylinii, která leží v jedné rovině a má nejméně tři uzly. Tento typ prutu se hodí pro ohybově poddajné tahové prvky, jejichž podélné síly jsou přes model vedeny přes body přelomu. Příkladem aplikace je systém kladek.

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

Ve vnitřních uzlech polylinie nezáleží na tom, zda je přítomna uzlová podpora, nebo zda je prut spojen s jinou konstrukcí: Zkoumá se celá soustava lanového prutu přes délku polylinie.

Na záložce 'Kladky' můžete definovat další parametry, jako jsou uzly přelomu a vlastnosti kladek. Z těchto zadání se vytvářejí uzly, lanové a tuhé pruty.

Výsledkový prut

Výsledkový prut se hodí k integraci výsledků ploch, objemů nebo prutů ve fiktivním 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 uložení, ani spojení s modelem. Pro umožnění posouzení je však třeba přiřadit průřez. Na výsledkový prut nelze aplikovat žádná zatížení.

V části 'Integrovat napětí a síly' vyberte typ výsledkového prutu, abyste stanovili geometrický tvar oblasti integrace. V části 'Parametry' pak můžete definovat rozměry. Vztahují se k linii prutu v jejím těžišti.

V části 'Zahrnout objekty' stanovte plochy, buňky ploch, tělesa a pruty, jejichž výsledky se mají při integraci uvažovat. Alternativně vyberte 'Všechny' objekty a pak v části 'Vyloučeno z inkluzivních objektů' vylučte určité prvky.

Výsledková linie

Výsledková linie se hodí k integraci výsledků ploch, objemů nebo prutů v linii. Tato linie může být v modelu umístěna libovolně.

Princip odpovídá výsledkovému prutu. Není však třeba přiřazovat průřez. Na záložce 'Průřez' můžete odečíst délku linie a v případě potřeby linii pro zobrazení výsledků otočit; nemá žádnou další funkci.

Přenos zatížení

Tento typ prutu umožňuje aplikovat zatížení na objekty, které jsou s prutem spojeny na koncových nebo vnitřních uzlech. Samotný prut nemá žádnou tuhost. Kritéria pro přenos zatížení můžete stanovit na nové záložce.

Přenos zatížení se v současnosti provádí metodou pásu. Zatížení prutu přenosu zatížení – zatížení na prut nebo zatížení na uzel typu síla, moment nebo hmota – se poměrně přenáší na nejbližší společné strukturální objekty. To jsou například uložené uzly, pruty, uzly ploch nebo uložené linie.

Pokud má být uvažována vlastní tíha prutu, můžete v části 'Parametry' stanovit hmotnost prutu.

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

Virtuální nosník

Tento typ prutu umožňuje uvažovat průřezové charakteristiky pro Open Web Steel Joists, které Steel Joist Institute uložil v takzvaných tabulkách "Virtual Joist". Tyto profily Virtual Joist reprezentují ekvivalentní nosníky s širokými pásnicemi, které se velmi blíží pásnicové ploše nosníku, efektivnímu momentu setrvačnosti a hmotnosti. Nosník je tak nahrazen prutem s virtuálním průřezem. Lze tak simulovat složité nosné jednotky, například příhradový nosník, v celkové soustavě.

V seznamu vyberte 'řadu' virtuálního nosníku.

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

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

Spřažený nosník

Tento typ prutu umožňuje modelovat jednotlivé dílčí průřezy jako samostatné pruty a vzájemně je spojit tuhými vazbami. Spřažené chování lze zachytit jako tuhé, poddajné nebo pružné v ohybu na Smykovou tuhost. Odpovídající knihovna spojovacích prostředků je předvídána pro budoucí rozšíření.

Definice spřaženého průřezu se v současnosti provádí výhradně v RSECTION (viz kapitola Základní příručky RSECTION). Spřažené průřezy již obsažené v knihovně průřezů budou v pozdějším termínu převedeny na nový koncept a budou tak také použitelné. Pro posouzení jednotlivých dílčích průřezů je v budoucnu také předvídán jednotný workflow. Dílčí průřezy však lze již nyní posuzovat v příslušných doplňcích posouzení.

Plošný model

Tento typ prutu se primárně hodí k zachycení nosníků s otvory nebo prolamovaných nosníků nebo oslabení průřezů, jako jsou průchody pro inženýrské sítě, v prutovém modelu. Prut se přitom převede na plošný model, ve kterém jsou otvory prutu umístěny 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 jako plošný objekt. Geometrické charakteristiky jsou totožné; oba modely mají stejné těžiště. Zobrazení se řídí v Navigátoru – Zobrazení přes položku Model → Základní objekty → Pruty → Plošný model nebo tlačítkem 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 prutů (jako u výsledkového prutu, u kterého se napětí dílčích ploch prutu integrují na vnitřní síly prutu), tak i výsledky ploch. Řízení lze zde také provádět přes Navigátor – Zobrazení nebo tlačítko .

Posouzení prutu plošného modelu v doplňcích probíhá s vnitřními silami prutu a průřezem prutu.

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

V tomto případě definujte pro zatížení na prut excentricitu síly na průřezu. Zatížení se pak realisticky aplikuje na okraji průřezu a zůstává zachováno i v plošném modelu.

Tuhost

Tento typ prutu umožňuje použít prut s uživatelsky definovanými tuhostmi. 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 výběru pro spojení stupňů volnosti počátečního a koncového uzlu 'Tuhé' nebo pomocí 'kloubu'. Vazby umožňují modelovat zvláštní situace pro přenos sil a momentů. Osové a smykové síly, resp. krouticí a ohybové momenty se přenášejí přímo z uzlu na uzel.

Pružina

Prut typu Pružina umožňuje zachytit lineární i nelineární pružinové vlastnosti s definovatelnými oblastmi účinku. U prutu typu Pružina potřebujete na záložce 'Průřez' stanovit pouze délku prutu L_z, nikoli průřez: Tuhost prutu vyplývá z parametrů pružiny, které definujete v dialogu 'Nová pružina prutu' (viz kapitola Pružiny prutů).

Tlumič

Tlumič zásadně odpovídá prutu typu Pružina s doplňkovou vlastností 'součinitel tlumení'. Tento typ prutu rozšiřuje možnosti dynamické analýzy podle časové analýzy.

Stejně jako u prutu typu Pružina potřebujete na záložce 'Průřez' stanovit pouze délku prutu L_z, nikoli průřez. Tuhost prutu vyplývá z parametrů pružiny, které definujete v dialogu 'Nová pružina prutu' (viz kapitola Pružiny prutů). Vlastnosti tlumení můžete řídit přes součinitel tlumení X.

Možnosti

V této části můžete pomocí zaškrtávacích políček stanovit další vlastnosti prutu.

Uzly na prutu

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

Klouby

Na prutu můžete umístit klouby, abyste řídili přenos vnitřních sil na koncových uzlech (viz kapitola Klouby na konci prutu). U určitých typů prutů je zadání uzamčeno, protože již existují interní klouby. Klouby můžete přiřadit samostatně 'začátku prutu i' a 'konci prutu j'.

Excentricity

Excentricity umožňují připojit prut na koncových uzlech mimo střed (viz kapitola Excentricity prutu). Excentricity můžete přiřadit samostatně 'začátku prutu i' a 'konci prutu j'.

Podpory

Prutu můžete přiřadit uložení, které je účinné po celé jeho délce. Stupně volnosti a konstanty tuhosti je třeba definovat u podmínek uložení (viz kapitola Podpory prutů).

Příčné výztuhy

Příčné výztuhy na prutu mají vliv na vázkovou tuhost prutu. Ovlivňují výpočet s vázaným kroucením s uvažováním sedmi stupňů volnosti (viz kapitola Příčné výztuhy prutů).

Otvory prutů

Otvory prutů ovlivňují hodnoty průřezu a průběh vnitřních sil. Jsou relevantní u typu prutu 'Plošný model'. V kapitole Otvory prutů je popsáno, jak můžete definovat typ a polohu otvorů.

Nelinearita

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

Mezivýsledkové body

Pomocí mezivýsledkových bodů můžete řídit tabulkový výstup výsledků podél prutu. Dělicí body je třeba definovat v dialogu 'Nový mezivýsledkový bod prutu' (viz kapitola Mezivýsledkové body prutu).

Úpravy konců

Pomocí úprav konců můžete graficky upravit geometrii prutu na jeho koncích. Lze tak připravit přesahy, zkrácení nebo zkosení pro vykreslené zobrazení.

'Prodloužení': Pro začátek prutu a konec prutu můžete definovat 'prodloužení'. Záporná hodnota Δ působí jako zkrácení.

'Zkosení': Zkosením můžete zkosit každý konec prutu. Možné jsou úhly zkosení kolem obou os prutu y a z. Kladný úhel způsobí otáčení po směru hodinových ručiček kolem příslušné kladné osy.

Aktivovat přenos zatížení

Zaškrtávací políčko umožňuje rozložit zatížení prutu – nezávisle na tuhosti prutu – pomocí přenosu zatížení. Prut je tak ve modelu účinný svou tuhostí. Rozložení zatížení na sousední objekty je však řízeno parametry, které můžete stanovit na záložce Přenos zatížení.

Deaktivovat pro výpočet

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

Odhad nákladů

Odhad nákladů se obvykle provádí s náklady materiálu, který je přiřazen prutům daného průřezu (viz kapitola Materiály). Pokud mají pro určitý prut platit specifické parametry, můžete jednotkové ceny a jednotky stanovit samostatně na záložce 'Odhad nákladů'. Princip odpovídá postupu popsanému u Průřezů.

Odhad emisí CO₂

Odhad emisí CO₂ je také obvykle založen na materiálu průřezu. Jednotkové emise a jednotky však můžete na záložce 'Odhad emisí CO₂' stanovit také specificky pro každý prut. Princip je popsán v kapitole Průřezy pro emise určitých průřezů.