Základní údaje

Záložka Základní údaje spravuje základní parametry prutu. Pokud v sekci 'Možnosti' zaškrtnete políčko, obvykle se doplní další záložka dialogu. Zde můžete podrobně zadat podrobnosti.

Typ prutu

Typ prutu určuje, jakým způsobem mohou být přenášeny vnitřní síly nebo jaké vlastnosti se pro prut předpokládají. V seznamu je k dispozici výběr různých typů 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 tuhou vazbou. V zásadě tedy odpovídá vazbě. Lze tak definovat pruty s velmi vysokou tuhostí s uvážením kloubů, které mohou vykazovat také konstanty tuhosti a nelinearity. Nevznikají téměř žádné numerické problémy, protože tuhosti jsou přizpůsobeny systému.

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

Pro tuhé pruty se používají následující tuhosti:

Žebrový prut

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

Žebra jsou vhodná především pro železobetonové pruty, protože žebrové vnitřní síly a průřezy vstupují do posouzení betonu. Ocelová deska s navařeným "žebrem" by měla být modelována jako plocha s excentricky připojeným prutem.

Pro 'Uspořádání žebra' nabízí seznam několik možností výběru.

Žebro je obvykle excentricky uspořádaný prut. Excentricita se stanoví automaticky z poloviny tloušťky plochy a poloviny výšky prutu. Lze ji však definovat také ručně. Excentricita žebra zvyšuje tuhost modelu. Při centrickém uspořádání leží těžišťová osa žebra ve středu 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 žebrového prutu setkávají více než dvě plochy, je třeba rozhodující plochy určit 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 pomocí možností L_ref / 6 a L_ref / 8 automaticky stanovit z délky prutu. Lze je také určit podle předpisů normy, například podle 'EC2', článku 5.3.2.1.

Hodnoty b_y,int definují šířku plochy resp. ovlivňované oblasti, ze které mají být integrovány vnitřní síly. Hodnoty b_y,eff představují šířku průřezu pásnice žebra od středu stojiny k příslušnému okraji. Standardně jsou b_y,int a b_y,eff nastaveny shodně. 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. Pokud je definováno více segmentů, lze odskakující oblasti šířky vzájemně linearizovat přes sloupec tabulky 'Lineární rozdělení', 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 se však projevují na rozdělení prutových a plošných vnitřních sil.

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 jsou vyhodnocovány ohybové a krouticí momenty ze zatížení prutu.

Příhradový prut (pouze N)

Tento typ příhradového prutu s tuhostí E ⋅ A je schopen přenášet osové síly ve formě tahu a tlaku. Vyhodnocují se pouze vnitřní síly v uzlech. Prut vykazuje lineární průběh vnitřních sil, pokud na prut nepůsobí osamělé zatížení. Nevydává se žádný průběh momentů, který by mohl vzniknout v důsledku vlastní tíhy nebo liniového zatížení. Uzlové síly se však vypočtou ze zatížení na prutu, čímž je zajištěno správné přenesení.

Vzpěrně stabilní diagonála (Buckling Restrained Brace)

Tento typ umožňuje modelování prutu s ocelovým jádrem (plochá ocel nebo křížový průřez) a betonem vyplněným povlakem ve čtvercovém nebo kulatém dutém profilu. Používá se především 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. Příspěvky tuhosti těchto prutů se již nezohledňují – vypadly. Tento proces pokračuje tak dlouho, dokud žádný tažený prut nevypadne. 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 tahové síly neomezeně, tlakové síly však pouze do dosažení kritické síly. Pro Eulerův případ 2 se tato síla stanoví následovně:

Pomocí tohoto typu prutu se lze často vyhnout nestabilitám, které vznikají při nelineárním výpočtu podle analýzy druhého nebo velkých deformací vzpěrem příhradových prutů. Pokud se tyto (odpovídající realitě) nahradí vzpěrnými pruty, zvýší se v mnoha případech kritické zatížení.

Lanový prut

Lano lze namáhat pouze tahem. Lze tak iterativním výpočtem podle analýzy velkých deformací s uvážením podélných a příčných sil analyzovat lanové soustavy.

Lana jsou vhodná pro modely, u nichž může dojít k velkým deformacím s odpovídajícími změnami vnitřních sil. Pro jednoduché zavětrování, jako u přístřešku, jsou tažené pruty zcela dostačující.

Výztužný prut

Tímto typem prutu lze v MKP modelu železobetonového prvku modelovat měkkou ocelovou výztuž. Lze tak například zkoumat oblasti diskontinuit, založené na příhradové analogii (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) vykazuje výztužný prut pouze tangenciální tuhost. Nelineární chování materiálu není v současné době možné.

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

V sekci 'Hlavní objekt' přiřaďte pruty nebo plochy, ve kterých výztužný prut leží. Použijte k tomu tlačítko . Tlačítkem pak můžete výztužný prut automaticky spojit s hlavním objektem.

Lano na kladkách

Tento lanový typ prutu přenáší také pouze tahové síly a počítá se podle lanové teorie (analýza velkých deformací). Lanový prut na kladkách však lze definovat pouze na polylinii, která obsahuje nejméně tři uzly. Tento typ prutu je proto vhodný pro neohybově tuhé tahové prvky, jejichž podélné síly jsou vedeny modelem přes body odklonu. 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 prutu, 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 existuje uzlová podpora nebo zda je prut spojen s jinou konstrukcí: Celkový systém lanového prutu se zkoumá přes délku polylinie.

Výsledkový prut

Výsledkový prut je vhodný k integraci výsledků ploch, těles nebo prutů do fiktivního prutu. Lze tak například vyčíst výsledné posouvající síly plochy pro posouzení zdiva.

Linie výsledkového prutu může být v modelu umístěna libovolně. Výsledkový prut nepotřebuje ani podporu, ani spojení s modelem. Musí mu však být přiřazen průřez, aby bylo umožněno posouzení. Na výsledkový prut nelze zadávat 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 plochy, tělesa a pruty, jejichž výsledky se mají při integraci zohlednit. Alternativně vyberte 'Všechny' objekty a v sekci 'Vyloučeno ze zahrnutých objektů' vyjměte určité prvky.

Výsledková linie

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

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

Přenos zatížení

Tento typ prutu umožňuje přenášet zatížení na objekty, které jsou s prutem spojeny v koncových nebo vnitřních uzlech. Prut sám o sobě nemá žádnou tuhost. Kritéria pro přenos zatížení můžete definovat v nové záložce.

Přenos zatížení se v současné době provádí pásovou metodou. Zatížení prutu pro přenos zatížení – zatížení na prutu nebo uzlová zatížení typu síla, moment nebo hmota – se poměrnou částí přenáší 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' definovat tíhu prutu.

V sekci 'Zatížené objekty' jsou uvedena čísla uzlů, na kterých se zatížení prutu 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 charakteristiky pro Open Web Steel Joists, které Steel Joist Institute definoval v takzvaných "Virtual Joist" tabulkách. Tyto Virtual Joist profily reprezentují ekvivalentní širokopřírubové nosníky, které se velmi přibližují ploše pasu nosníku, efektivnímu momentu setrvačnosti a hmotnosti. Nosník je tak nahrazen prutem s virtuálním průřezem. Lze tak simulovat komplexní nosné jednotky, jako je například příhradový nosník, v celkovém systému.

Vyberte v seznamu 'Řadu' virtuálního nosníku.

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

Tlačítko v sekci 'Průřez a materiál' umožňuje importovat virtuální nosník z databáze průřezů.

Plošný model

Tento typ prutu je vhodný především k modelování nosníků s otvory a příhradových nosníků nebo zeslabení průřezu, jako jsou prostupy pro potrubní vedení v prutovém modelu. Prut se přitom konvertuje na plošný model, ve kterém jsou uspořádány otvory v prutu podle specifikace uživatele. Prut však zůstává zachován. Musí být splněny následující předpoklady:

• Průřez představuje normovaný nebo parametrický tenkostěnný profil se stojinou.
• Materiál průřezu je založen na izotropním lineárně elastickém materiálovém modelu.

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

Síť MKP plošného modelu se vygeneruje automaticky, v současné době ji nelze ovlivnit. Při statickém výpočtu se použije plošný model. Pro vyhodnocení jsou pak k dispozici jak výsledky na prutu (jako u Výsledkového prutu, kde se napětí dílčích ploch prutu integrují do vnitřních sil prutu), tak i výsledky na ploše. Ovládání lze i zde provést pomocí Navigátoru - Zobrazení nebo tlačítka .

Posouzení prutu typu plošný model v add-onech se provádí pomocí vnitřních sil prutu a průřezu 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 do 1D objektů. Pokud na sebe navazuje více prutů plošného modelu, vygenerují se tyto vazební pruty pro každý prut.

V tomto případě definujte pro zatížení na prutu excentricitu síly na průřezu. Zatížení se tak odpovídajícím způsobem aplikuje na okraj průřezu a zůstane zachováno i v modelu plochy.

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

Vazební prut je virtuální, velmi tuhý prut s tuhými nebo kloubovými konci prutu. K dispozici jsou čtyři možnosti, jak spojit stupně volnosti počátečního a koncového uzlu 'Pevně' nebo přes 'Kloub'. Pomocí vazeb lze modelovat speciální situace pro přenos sil a momentů. Přitom se osové a posouvající síly resp. krouticí a ohybové momenty přenášejí přímo z uzlu do uzlu.

Pružina

Pružinový prut nabízí možnost modelovat lineární nebo i nelineární pružinové vlastnosti s definovatelnými oblastmi působení. Pro pružinový prut musíte v 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 odpovídá v principu pružinovému prutu s dodatečnou vlastností 'Koeficient tlumení'. Tento typ prutu rozšiřuje možnosti pro dynamické analýzy pomocí časové analýzy.

Stejně jako u pružinového prutu musíte v 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 ovládat pomocí koeficientu tlumení X.

Možnosti

V této sekci můžete pomocí zaškrtávacích polí definovat další vlastnosti prutu.

Uzel na prutu

Pomocí jednoho nebo více uzlů na prutu můžete prut rozdělit na segmenty, aniž byste museli prut dělit (viz kapitola Uzly).

Klouby

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

Excentricity

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

Podpora

Můžete prutu přiřadit podporu, která působí po celé délce. Stupně volnosti a konstanty tuhosti jsou definovány v podmínkách podpory (viz kapitola Podpory prutů).

Příčné výztuhy

Příčné výztuhy na prutu mají vliv na výsečovou tuhost prutu. Projevují se při výpočtu s vázaným kroucením s uvážením sedmi stupňů volnosti (viz kapitola Příčné výztuhy prutu).

Otvory v prutu

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

Nelinearita

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

Mezilehlé body výsledků

Pomocí mezilehlých bodů výsledků můžete ovládat 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 působí jako zkrácení.

'Sklon': Pomocí sklonu můžete každý konec prutu zkosit. Jsou možné sklony kolem obou os prutu y a z. Kladný úhel způsobí pootočení ve směru hodinových ručiček kolem příslušné kladné osy.

Aktivovat přenos zatížení

Toto zaškrtávací pole umožňuje rozdělovat zatížení prutu – nezávisle na tuhosti prutu – pomocí přenosu zatížení. Tím je prut v modelu účinný svou tuhostí. Rozdělení zatížení na sousední objekty se naproti tomu řídí parametry, které můžete definovat v záložce Přenos zatížení.

Deaktivovat pro výpočet

Pokud zaškrtnete toto pole, nebude prut včetně zatížení při výpočtu zohledněn. Můžete tak zkoumat, jak se změní nosné chování modelu, pokud určité pruty nejsou účinné. Pruty není třeba mazat; zatížení rovněž zůstanou zachována.