Základní údaje

Záložka Základní údaje slouží ke správě základních parametrů prutu. Pokud zaškrtnete zaškrtávací políčko v oddílu 'Možnosti', většinou se přidá další záložka dialogu. Tam můžete vždy nastavit příslušné detaily.

Typ prutu

Typ prutu určuje, jakým způsobem lze přijímat vnitřní síly nebo jaké vlastnosti se u prutu předpokládají. V seznamu je k dispozici několik typů prutů k výběru.

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 váže posuny dvou uzlů prostřednictvím tuhého spojení. V zásadě proto odpovídá vazbě. Tímto způsobem lze definovat pruty s velmi velkou tuhostí s ohledem na klouby, které mohou mít také konstanty tuhosti a nelinearity. Numerické problémy se prakticky nevyskytují, protože tuhosti jsou přizpůsobeny systému.

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

Pro tuhé pruty se uvažují následující tuhosti:

prut typu "Žebro"

Žebra lze použít k modelování T-nosníků (průvlaků). U tohoto typu prutu se v modelu MKP zohledňují excentricity a spolupůsobící šířky desky.

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

Pro 'Rozmístění žeber' nabízí seznam několik možností výběru.

Žebro je v pravidlech excentricky umístěný prut. Excentricita se určuje automaticky z poloviny tloušťky plochy a poloviny výšky prutu. Lze ji však definovat i ručně. Excentricitou žebra se zvyšuje tuhost modelu. Při soustředném umístění leží těžišťová osa žebra ve středu plochy.

Spolupůsobící šířky žebra je třeba definovat v oddílu 'Rozměry pasnice' pro levou a pravou stranu. Ve většině případů lze ponechat nastavení 'Najít automaticky', pomocí kterého program určí obě plochy. Pokud se na linii prutu typu "Žebro" setkává více než dvě plochy, musí se rozhodující plochy definovat 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 určit z délky prutu pomocí voleb L_ref / 6 a L_ref / 8. Lze je také určit podle předpisů normy, například podle 'EC2' oddíl 5.3.2.1.

Hodnoty b_y,int definují šířku plochy resp. oblasti vlivu, ze které se mají vnitřní síly integrovat. Hodnoty b_y,eff představují šířku průřezu pasnice žebra od středu stojiny k příslušnému okraji. Ve výchozím nastavení jsou b_y,int a b_y,eff rovnocenné. Po kliknutí na tlačítko je však můžete definovat odděleně.

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

U 3D modelů nemají spolupůsobící šířky žádný vliv na tuhost, protože zvýšená tuhost se zohledňuje excentrickým prutem. Spolupůsobící šířky však ovlivňují průběh vnitřních sil prutu a plochy.

Příhradový prut

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

Příhradový prut (pouze N)

Tento typ příhradového prutu s tuhostí E ⋅ A je schopen přijímat osové síly ve formě tahu a tlaku. Zobrazují se pouze uzlové vnitřní síly. Prut má lineární průběh vnitřních sil, pokud na prut nepůsobí soustředěná síla. Nezobrazuje se průběh momentu, který by mohl vzniknout v důsledku vlastní tíhy nebo liniového zatížení. Uzlové síly se však počítají z zatížení na prut, čímž je zajištěno správné další vedení sil.

Vzpěrně odolná vzpěra (Buckling-Restrained Brace)

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

Ocelové jádro je v betonovém plášti pohyblivé bez vazby. Při tlakovém namáhání dochází k "mikro-vzpěru" s vysokými vlastními tvary, protože povlak brání globálnímu vzpěru celého prutu.

Pro tuhost prutu se zohledňuje pouze ocelové jádro, pro vlastní tíhu také betonový plášť 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 konstrukce s taženými pruty probíhá iterativně: V prvním kroku se určí vnitřní síly všech prutů. Pokud tažené pruty dostanou zápornou osovou sílu (tlak), spustí se další iterační krok. Podíly tuhosti těchto prutů se již nezohledňují – vypadly. Tento proces pokračuje tak dlouho, dokud nevypadne žádný tažený prut. Systém může vypnutím tažených prutů ztratit stabilitu.

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 nestabilnímu systému.

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 určuje takto:

Tímto typem prutu lze často obejít nestability, které vznikají při nelineárním výpočtu podle teorie druhého oru nebo analýzy velkých deformací vybočením příhradových prutů. Nahradí-li se tyto (realisticky) vzpěrnými pruty, zvýší se v mnoha případech kritické zatížení.

Lanový prut

Lano je namáhatelné pouze na tah. Tímto způsobem lze zachytit lanová ústrojí iterativním výpočtem podle analýzy velkých deformací 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 je například markýza, jsou tažené pruty zcela dostačující.

Výztužný prut

Tímto typem prutu lze modelovat poddajné ocelové výztuže v modelu MKP železobetonového prvku. Lze tak například zkoumat oblasti diskontinuity založené na analogii příhradovky (tažené a tlakové vzpěry u konzolí, nosníky s otvory).

Výztužný prut má automatickou spojovací funkci k jiným prvkům, jako jsou pruty nebo plochy, pokud se fyzicky nachází uvnitř prvku. Stejně jako příhradový prut (pouze N) má výztužný prut pouze tangentní tuhost. Nelineární chování materiálu není v současné době možné.

V oddílu 'Nastavení' je jako typ prutu nastavena poddajná výztuž. Další typy výztužných prutů jsou k dispozici, pokud je aktivován addon předpínací ocel.

V oddílu 'Masterobjekty' přiřaďte pruty nebo plochy, ve kterých se výztužný prut nachází. K tomu použijte tlačítko . Pomocí tlačítka pak můžete výztužný prut automaticky spojit s masterobjektem.

Lano na kladkách

I tento typ lanového prutu přijímá pouze tahové síly a počítá se podle teorie lan (analýza velkých deformací). Lanový prut na kladkách lze však definovat pouze na polylinii, která leží v jedné rovině a má nejméně tři uzly. Tento typ prutu je vhodný pro na ohyb poddajné tahové prvky, jejichž podélné síly jsou vedeny modelem přes body ohybu. 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 zatíženími na prut, která působí v lokálním směru y nebo z. Zohledňují se pouze posuny u_x a osové síly N.

Na vnitřních uzlech polylinie nehraje roli, zda je přítomna uzlová podpora, nebo zda je prut spojen s jinou konstrukcí: Zkoumá se celý systém lanového prutu přes délku polylinie.

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

Výsledkový prut

Výsledkový prut je vhodný k integraci výsledků ploch, těles nebo prutů ve fiktivním prutu. Lze tak například odečíst výsledné smykové síly plochy pro posouzení zdiva.

Linie výsledkového prutu lze umístit v modelu libovolně. Výsledkový prut nepotřebuje ani uložení, ani spojení s modelem. Je však třeba přiřadit průřez, aby bylo umožněno posouzení. Na výsledkový prut nelze aplikovat žádná zatížení.

V oddílu 'Integrovat napětí a síly' vyberte typ výsledkového prutu, abyste určili geometrický tvar oblasti integrace. V oddílu 'Parametry' pak můžete definovat rozměry. Jsou vztáženy k linii prutu v jejím těžišti.

V oddílu 'Zahrnout objekty' určete plochy, buňky ploch, tělesa a pruty, jejichž výsledky se mají při integraci zohlednit. Případně vyberte 'všechny' objekty a pak v oddílu 'Vyloučeno z inkluzivních objektů' vylučte určité prvky.

Výsledková linie

Výsledková linie je vhodná k integraci výsledků ploch, těles nebo prutů v linii. Tato linie může být v modelu umístěna libovolně.

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

Přenos zatížení

Tímto typem prutu lze aplikovat zatížení na objekty, které jsou s prutem spojeny na koncových nebo vnitřních uzlech. Prut sám nemá žádnou tuhost. Kriteria pro přenos zatížení můžete definovat na nové záložce.

Přenos zatížení probíhá v současné době metodou pásu. Zatížení prutu přenosu zatížení – zatížení na prut nebo zatížení na uzel typu síla, moment nebo hmota – se přenáší podílově na nejbližší společné strukturální objekty. To jsou například podporované uzly, pruty, uzly ploch nebo podporované linie.

Pokud se má zohlednit vlastní tíha prutu, můžete v oddílu 'Parametry' definovat tíhu prutu.

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

Virtuální nosník

Tento typ prutu umožňuje nastavit průřezové charakteristiky pro Open Web Steel Joists, které Steel Joist Institute uložilo v tzv. tabulkách "virtuální ocelový vazník". Tyto profily virtuálního vazníku reprezentují ekvivalentní nosníky s širokými pasnicemi, které jsou velmi blízké ploše pasnice nosníku, efektivnímu momentu setrvačnosti a hmotnosti. Nosník je tak nahrazen prutem s virtuálním průřezem. Tímto způsobem lze simulovat složité nosné jednotky, jako je například příhradový nosník, v celém systému.

V seznamu vyberte 'řadu' virtuálního nosníku.

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

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

Plošný model

Tento typ prutu je vhodný především k zobrazení prolamovaných nosníků nebo lokálních oslabení průřezu, jako jsou průchody pro technická potrubí, v prutovém modelu. Prut se při tom převede na plošný model, ve kterém jsou otvory prutu rozmístěny 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 vlastnosti jsou shodné; 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 současné době ji nelze ovlivnit. Při statickém výpočtu se používá plošný model. K vyhodnocení jsou pak k dispozici jak výsledky prutu (jako u výsledkového prutu, u kterého se napětí dílčích ploch prutu integrují do vnitřních sil prutu), tak i výsledky plochy. Řízení lze provést i zde přes Navigátor – Zobrazení nebo tlačítko .

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

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

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

Tuhost

Tímto typem prutu můžete použít prut s uživatelem definovanými tuhostmi. Charakteristiky 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 přes 'kloub'. 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 do uzlu.

Pružina

prut typu Pružina nabízí možnost zobrazení lineárních i nelineárních vlastností pružiny s definovatelnými oblastmi účinku. Pro prut typu Pružina potřebujete na záložce 'Průřez' definovat 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 v zásadě odpovídá prutu typu Pružina s doplňkovou vlastností 'koeficient tlumení'. Tento typ prutu rozšiřuje možnosti dynamické analýzy podle časové analýzy.

Stejně jako u prutu typu Pružina potřebujete na záložce 'Průřez' definovat 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 pomocí koeficientu tlumení X.

Možnosti

V tomto oddíle můžete pomocí zaškrtávacích políček definovat další vlastnosti prutu.

Uzel na prutu

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

Klouby

Na prutu můžete rozmístit 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 odděleně 'začátku prutu i' a 'konci prutu j'.

Excentricity

Excentricity nabízejí možnost připojit prut na koncových uzlech mimo střed (viz kapitola excentricity prutu). Excentricity můžete přiřadit odděleně 'začátku prutu i' a 'konci prutu j'.

Podpory

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

Příčné výztuhy

Příčné výztuhy na prutu mají vliv na tuhost prutu proti deformaci. Ovlivňují výpočet s vázaným kroucením se zohledněním sedmi stupňů volnosti (viz kapitola příčné výztuhy prutů).

Otvory prutu

Otvory prutu ovlivňují průřezové charakteristiky a průběh vnitřních sil. Jsou relevantní u typu prutu 'plošný model'. V kapitole otvory prutu 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).

Mezibodové výsledky

Pomocí mezibodových výsledků můžete řídit tabulkový výstup výsledků podél prutu. Dělicí body je třeba definovat v dialogu 'Nový mezibod výsledků prutu' (viz kapitola mezibodové výsledky prutu).

Modifikace konců

Pomocí modifikací konců můžete graficky přizpůsobit geometrii prutu na jeho koncích. Lze tak zpracovat přesahy, zkrácení nebo zkosení pro vykreslené zobrazení.

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

'Sklon': Pomocí sklonu můžete každý konec prutu zkosit. Možné jsou sklonové úhly 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 v modelu účinný svou tuhostí. Rozdělení zatížení na sousední objekty se naopak řídí parametry, které můžete definovat na záložce přenos zatížení.

Deaktivovat pro výpočet

Pokud toto zaškrtávací políčko zaškrtnete, prut včetně zatížení se ve výpočtu nezohlední. Tímto způsobem můžete zkoumat, jak se mění chování nosné konstrukce modelu, pokud určité pruty nejsou účinné. Pruty není třeba mazat; zatížení zůstávají také zachována.

Odhad nákladů

Odhad nákladů probíhá v pravidlech s náklady materiálu, který je přiřazen prutům určitého průřezu (viz kapitola materiály). Mají-li pro prut platit specifické parametry, můžete jednotkové ceny a jednotky definovat zvlášť na záložce 'Odhad nákladů'. Princip odpovídá postupu popsanému pro průřezy.

Odhad emisí CO₂

Odhad emisí CO₂ je obvykle založen na materiálu průřezu. Emise na jednotku a jednotky však můžete na záložce 'Odhad emisí CO₂' definovat i specificky pro každý prut. Princip je popsán v kapitole průřezy pro emise určitých průřezů.