Podstawa W języku angielskim zwracaj szczególną uwagę na stosowanie małych liter w przypadku słów, które oczywiście nie są nazwami własnymi. Używaj przy tym następujących tłumaczeń: "Belastung" jako "Obciążenie" "Bauteil" jako "Element konstrukcyjny" "Einwirkungskombination" jako "Kombinacja oddziaływań" "Knotenlast" jako "Obciążenie węzłowe" "Lastfall" jako "Przypadek obciążenia"

Zakładka Podstawowe zarządza podstawowymi parametrami pręta. Jeśli w sekcji 'Opcje' zaznaczysz pole wyboru, zazwyczaj dodawana jest kolejna zakładka dialogu. Można w niej następnie określić szczegóły.

Typ pręta

Typ pręta steruje sposobem, w jaki mogą być przenoszone siły wewnętrzne lub jakie właściwości są zakładane dla pręta. Na liście dostępne są różne typy prętów.

Belka

Belka to sztywny na zginanie pręt, który może przenosić wszystkie siły wewnętrzne. Pręt belkowy nie ma przegubów na swoich końcach. Ten typ pręta może być obciążany wszystkimi typami obciążenia.

Pręt sztywny

Pręt sztywny sprzęga przemieszczenia dwóch węzłów za pomocą sztywnego połączenia. Zasadniczo odpowiada on zatem łącznikowi. Pozwala to na definiowanie prętów o bardzo dużej sztywności z uwzględnieniem przegubów, które mogą wykazywać również stałe sprężystości i nieliniowości. Prawie nie występują problemy numeryczne, ponieważ sztywności są dostosowane do układu.

Dla prętów sztywnych wyświetlane są siły wewnętrzne, jeśli w Nawigatorze - Wyniki na dole w kategorii 'Pręty' aktywujesz Wyniki dla łączników.

Dla prętów sztywnych przyjmowane są następujące sztywności:

Żebro

Za pomocą żeber można odwzorowywać żebra płyt (podciągi). W przypadku tego typu pręta, mimośrody i współpracujące szerokości płyt są uwzględniane w modelu MES.

Żebra nadają się przede wszystkim do prętów żelbetowych, ponieważ siły wewnętrzne i przekroje żeber są uwzględniane w wymiarowaniu betonu. Przykład stalowej blachy z przyspawanym „żebrem” powinien być modelowany jako powierzchnia z mimośrodowo połączonym prętem.

Lista 'Układ żebra' oferuje kilka możliwości wyboru.

Żebro jest z reguły prętem ułożonym mimośrodowo. Mimośród jest automatycznie obliczany z połowy grubości powierzchni i połowy wysokości pręta. Można go jednak również zdefiniować ręcznie. Mimośród żebra zwiększa sztywność modelu. Przy układzie centrycznym oś ciężkości żebra leży w środku powierzchni.

Współpracujące szerokości żebra należy zdefiniować w sekcji 'Wymiary półek' dla lewej i prawej strony. Zazwyczaj można zachować ustawienie 'Znajdź automatycznie', za pomocą którego program określa obie powierzchnie. Jeśli na linii żebra zbiega się więcej niż dwie powierzchnie, należy ręcznie określić powierzchnie miarodajne.

Dostępne są różne możliwości wprowadzania szerokości całkowania b_-y,int i b_+y,int (patrz ilustracja Nowe żebro): Szerokości można wprowadzić bezpośrednio lub określić automatycznie na podstawie długości pręta za pomocą opcji L_ref / 6 i L_ref / 8. Można je również określić zgodnie z wytycznymi normy, na przykład według 'EC2', rozdział 5.3.2.1.

Wartości b_y,int definiują szerokość powierzchni lub strefy wpływu, z której siły wewnętrzne mają być scałkowane. Wartości b_y,eff reprezentują szerokość przekroju półki żebra od środka środnika do odpowiedniej krawędzi. Domyślnie b_y,int i b_y,eff są równe. Można je jednak zdefiniować oddzielnie po kliknięciu przycisku .

Jeśli zdefiniowano węzły typu 'Węzeł na pręcie', żebro można definiować odcinkowo dla poszczególnych segmentów. Jeśli zdefiniowano kilka segmentów, uskakujące obszary szerokości można połączyć linearnie za pomocą kolumny tabeli 'Rozkład liniowy', aby zapobiec dużym skokom sztywności w żebrze.

W modelach 3D szerokości współpracujące nie mają wpływu na sztywność, ponieważ zwiększona sztywność jest uwzględniana przez pręt mimośrodowy. Szerokości współpracujące wpływają jednak na rozkład sił wewnętrznych w pręcie i powierzchni.

Pręt kratownicowy

Pręt kratownicowy odpowiada prętowi belkowemu z przegubami momentowymi na obu końcach. Dodatkowo obrót wokół osi podłużnej na początku pręta jest zwalniany przez przegub φ_x. Dla tego typu pręta wyprowadzane są momenty zginające i skręcające od obciążeń pręta.

Pręt kratownicowy (tylko N)

Ten typ pręta kratownicowego o sztywności E ⋅ A jest w stanie przenosić siły osiowe w postaci rozciągania i ściskania. Wyprowadzane są tylko siły węzłowe. Pręt wykazuje liniowy przebieg sił wewnętrznych, o ile na pręcie nie działa żadne obciążenie skupione. Nie jest wyświetlany przebieg momentów, który mógłby powstać w wyniku ciężaru własnego lub obciążenia liniowego. Siły węzłowe są jednak obliczane na podstawie obciążeń pręta, co zapewnia prawidłowe przekazywanie.

Krzyżulec zabezpieczony przed wyboczeniem (Buckling-Restrained Brace)

Typ Buckling-restrained brace umożliwia modelowanie pręta ze stalowym rdzeniem (płaska stal lub przekrój krzyżowy) i wypełnioną betonem osłoną w kwadratowym lub okrągłym profilu zamkniętym. Jest on stosowany szczególnie w USA do usztywniania budynków zagrożonych trzęsieniami ziemi.

Rdzeń stalowy jest ruchomy w płaszczu betonowym bez zespolenia. Pod wpływem ściskania występuje "mikro-wyboczenie" z wysokimi formami własnymi, ponieważ osłona zapobiega globalnemu wyboczeniu całego pręta.

Dla sztywności pręta uwzględniany jest tylko rdzeń stalowy, dla automatycznego ciężaru własnego uwzględniany jest również płaszcz betonowy z zewnętrzną tuleją stalową.

Pręt rozciągany

Pręt rozciągany może przenosić tylko siły rozciągające. Typ pręta odpowiada 'prętowi kratownicowemu (tylko N)', który ulega awarii przy sile ściskającej.

Obliczenia układu prętowego z prętami rozciąganymi przeprowadzane są iteracyjnie: W pierwszym kroku wyznaczane są siły wewnętrzne wszystkich prętów. Jeśli pręty rozciągane otrzymują ujemną siłę osiową (ściskanie), rozpoczynany jest kolejny krok iteracji. Udziały sztywności tych prętów nie są już uwzględniane - uległy one awarii. Proces ten jest kontynuowany tak długo, aż żaden pręt rozciągany nie ulegnie awarii. Układ może stać się niestateczny z powodu awarii prętów rozciąganych.

Pręt ściskany

Pręt ściskany może przenosić tylko siły ściskające. Typ pręta odpowiada 'prętowi kratownicowemu (tylko N)', który ulega awarii przy sile rozciągającej. Awarie prętów ściskanych mogą prowadzić do niestatecznego układu.

Pręt wyboczeniowy

Pręt wyboczeniowy odpowiada 'prętowi kratownicowemu (tylko N)', który przenosi siły rozciągające bez ograniczeń, ale siły ściskające tylko do osiągnięcia siły krytycznej. Dla przypadku Eulera 2 siła ta jest określana w następujący sposób:

Ten typ pręta często pozwala ominąć niestateczności, które powstają przy obliczeniach nieliniowych według teorii II. lub III. rzędu w wyniku wyboczenia prętów kratownicowych. Jeśli zastąpi się je (zgodnie z rzeczywistością) prętami wyboczeniowymi, w wielu przypadkach obciążenie krytyczne zostanie zwiększone.

Pręt typu "Kabel"

Kabel może być obciążany tylko rozciąganiem. Pozwala to na modelowanie łańcuchów kablowych za pomocą iteracyjnych obliczeń według teorii III. rzędu z uwzględnieniem sił wzdłużnych i poprzecznych.

Kable nadają się do modeli, w których mogą wystąpić duże deformacje z odpowiednimi zmianami sił wewnętrznych. W przypadku prostych odciągów, jak w przypadku zadaszenia nad wejściem, pręty rozciągane są w zupełności wystarczające.

Pręt zbrojeniowy

Ten typ pręta umożliwia odwzorowanie wiotkiego zbrojenia stalowego w modelu MES elementu żelbetowego. W ten sposób można na przykład badać obszary nieciągłości oparte na analogii kratownicowej (krzyżulce rozciągane i ściskane w przypadku wsporników krótkich, belek z otworami).

Pręt zbrojeniowy posiada automatyczną funkcję połączenia z innymi elementami, takimi jak pręty lub powierzchnie, jeśli fizycznie znajduje się wewnątrz elementu. Podobnie jak pręt kratownicowy (tylko N), pręt zbrojeniowy wykazuje tylko sztywność styczną. Nieliniowe zachowanie materiału nie jest jeszcze obecnie możliwe.

W sekcji 'Ustawienia' wybrany jest typ pręta 'zbrojenie wiotkie'. Dalsze typy prętów zbrojeniowych są dostępne, jeśli aktywowany jest Add-On Spannglieder.

W sekcji 'Obiekty nadrzędne' przypisz pręty lub powierzchnie, w których leży pręt zbrojeniowy. Użyj do tego przycisku . Za pomocą przycisku można następnie automatycznie połączyć pręt zbrojeniowy z obiektem nadrzędnym.

Kabel na rolkach

Również ten typ pręta kablowego przenosi tylko siły rozciągające i jest obliczany zgodnie z teorią kabli (teoria III. rzędu). Kabel na rolkach można jednak zdefiniować tylko na polilinii, która ma co najmniej trzy węzły. Ten typ pręta nadaje się zatem do wiotkich na zginanie elementów rozciąganych, których siły wzdłużne są prowadzone przez model za pomocą punktów zwrotnych. Przykładem zastosowania jest układ bloczków.

W przeciwieństwie do zwykłego pręta kablowego, możliwe jest tylko przemieszczenie w węzłach wewnętrznych w kierunku wzdłużnym (u_x). Pręt nie może być zatem obciążany obciążeniami prętowymi działającymi w lokalnym kierunku y lub z. Uwzględniane są tylko przemieszczenia u_x i siły osiowe N.

W przypadku wewnętrznych węzłów polilinii nie ma znaczenia, czy istnieje podpora węzłowa, czy też pręt jest połączony z inną konstrukcją: Badany jest cały układ pręta kablowego na długości polilinii.

Belka wynikowa

Belka wynikowa nadaje się do całkowania wyników z powierzchni, brył lub prętów w fikcyjnym pręcie. W ten sposób można na przykład odczytać wypadkowe siły poprzeczne z powierzchni dla celów obliczeń muru.

Linia belki wynikowej może być umieszczona w dowolnym miejscu modelu. Belka wynikowa nie wymaga ani podparcia, ani połączenia z modelem. Należy jednak przypisać przekrój, aby umożliwić wymiarowanie. Na belkę wynikową nie można przykładać obciążeń.

W sekcji 'Całkuj naprężenia i siły' wybierz typ belki wynikowej, aby określić geometryczny kształt obszaru całkowania. W sekcji 'Parametry' można następnie zdefiniować wymiary. Odnoszą się one do linii pręta w jego środku ciężkości.

W sekcji 'Uwzględnij obiekty' określ powierzchnie, komórki powierzchniowe, bryły i pręty, których wyniki mają być uwzględnione podczas całkowania. Alternatywnie wybierz 'Wszystkie' obiekty, a następnie wyklucz określone elementy w sekcji 'Wyłączone z obiektów inkluzywnych'.

Linia wynikowa

Linia wynikowa nadaje się do całkowania wyników z powierzchni, brył lub prętów wzdłuż linii. Linia ta może być umieszczona w dowolnym miejscu modelu.

Zasada działania odpowiada belce wynikowej. Nie trzeba jednak przypisywać przekroju. W zakładce 'Przekrój' można odczytać długość linii i ewentualnie obrócić linię do wyświetlania wyników; nie ma ona dalszej funkcji.

Przenoszenie obciążenia

Ten typ pręta umożliwia przykładanie obciążeń do obiektów, które są połączone z prętem w węzłach końcowych lub pośrednich. Sam pręt nie ma sztywności. Kryteria przenoszenia obciążenia można określić w nowej zakładce.

Przenoszenie obciążenia odbywa się obecnie metodą pasmową. Obciążenie pręta do przenoszenia obciążenia – obciążenie pręta lub węzła typu siły, momentu lub masy – jest przenoszone proporcjonalnie na najbliższe wspólne obiekty konstrukcyjne. Są to na przykład podparte węzły, pręty, węzły powierzchni lub podparte linie.

Jeśli ma być uwzględniony ciężar własny pręta, można określić jego ciężar w sekcji 'Parametry'.

W sekcji 'Obciążone obiekty' podane są numery węzłów, w których obciążenie pręta jest przenoszone na sąsiednie obiekty. Jeśli nie wszystkie z tych węzłów są istotne, można wykluczyć określone węzły w sekcji 'Bez wpływu na'.

Belka wirtualna

Ten typ pręta umożliwia stosowanie właściwości przekroju dla Open Web Steel Joists, które Steel Joist Institute zdeponowało w tak zwanych tabelach "Virtual Joist". Te profile Virtual Joist reprezentują równoważne dwuteowniki szerokostopowe, które są bardzo zbliżone do pola powierzchni pasa, efektywnego momentu bezwładności i ciężaru. Belka jest zatem zastępowana przez pręt o wirtualnym przekroju. W ten sposób można symulować złożone jednostki nośne, takie jak kratownica, w całym układzie.

Wybierz 'Serię' belki wirtualnej z listy.

Następnie na liście 'Belka wirtualna' można określić dokładny typ.

Przycisk w sekcji 'Przekrój i materiał' umożliwia import belki wirtualnej z biblioteki przekrojów.

Model powierzchniowy

Ten typ pręta nadaje się przede wszystkim do odwzorowywania belek ażurowych i falistych lub lokalnej redukcji przekroju, takiej jak przepusty instalacyjne, w modelu prętowym. W tym celu pręt jest konwertowany do modelu powierzchniowego, w którym otwory w prętach rozmieszczone są zgodnie z definicją użytkownika. Pręt zostaje jednak zachowany. Muszą być spełnione następujące warunki:

• Przekrój przedstawia znormalizowany lub sparametryzowany cienkościenny profil ze środnikiem.
• Materiał przekroju opiera się na izotropowym, liniowo-sprężystym modelu materiałowym.

W przypadku typu pręta 'Model powierzchniowy' pręt istnieje zarówno jako obiekt prętowy, jak i powierzchniowy. Właściwości geometryczne są identyczne; oba modele mają ten sam środek ciężkości. Wyświetlanie jest kontrolowane w Nawigatorze - Widok pod pozycją Model → Obiekty podstawowe → Pręty → Model powierzchniowy lub za pomocą przycisku na pasku narzędzi.

Siatka ES modelu powierzchniowego jest generowana automatycznie i obecnie nie można na nią wpływać. W obliczeniach statycznych używany jest model powierzchniowy. Do oceny dostępne są wówczas zarówno wyniki prętowe (jak w przypadku belki wynikowej, gdzie naprężenia powierzchni składowych pręta są całkowane do sił przekrojowych pręta), jak i wyniki powierzchniowe. Sterowanie można również tutaj przeprowadzić za pomocą Nawigatora - Widok lub przycisku .

Wymiarowanie pręta typu model powierzchniowy w Add-On'ach odbywa się na podstawie sił wewnętrznych w pręcie i przekroju pręta.

Jak pokazano na powyższej ilustracji, na końcach pręta typu model powierzchniowy powstaje kilka prętów sztywnych. Łączą one model powierzchniowy z węzłami końcowymi sąsiednich prętów. Zapewnia to prawidłowe przenoszenie sił wewnętrznych do obiektów 1D. Jeśli kilka prętów typu model powierzchniowy sąsiaduje ze sobą, te łączniki są generowane dla każdego pręta.

W takim przypadku należy zdefiniować dla obciążenia pręta mimośród siły przy przekroju. Obciążenie jest w ten sposób przykładane zgodnie z rzeczywistością na krawędzi przekroju i pozostaje zachowane również w modelu powierzchniowym.

Sztywność

Ten typ pręta umożliwia użycie pręta o zdefiniowanych przez użytkownika sztywnościach. Wartości sztywności należy zdefiniować w oknie dialogowym 'Nowa sztywność pręta' (patrz rozdział Sztywności prętów).

Łącznik

Łącznik jest wirtualnym, bardzo sztywnym prętem ze sztywnymi lub przegubowymi końcami pręta. Dostępne są cztery opcje sprzęgania stopni swobody węzłów początku i końca jako 'Sztywne' lub za pomocą 'Przegubu'. Łączniki umożliwiają modelowanie specjalnych sytuacji przenoszenia sił i momentów. Siły osiowe i poprzeczne oraz momenty skręcające i zginające są przy tym przenoszone bezpośrednio z węzła do węzła.

Sprężyna

Pręt sprężysty daje możliwość odwzorowania liniowych lub nieliniowych właściwości sprężystych z definiowalnymi zakresami działania. Dla pręta sprężystego w zakładce 'Przekrój' wystarczy określić długość pręta L_z, a nie przekrój: Sztywność pręta wynika z parametrów sprężyny, które definiujesz w oknie dialogowym 'Nowa sprężyna prętowa' (patrz rozdział Sprężyny prętowe).

Tłumik

Tłumik zasadniczo odpowiada prętowi sprężystemu z dodatkową właściwością 'Współczynnik tłumienia'. Ten typ pręta rozszerza możliwości analiz dynamicznych za pomocą analizy historii czasowej.

Podobnie jak w przypadku pręta sprężystego, w zakładce 'Przekrój' wystarczy określić długość pręta L_z, a nie przekrój. Sztywność pręta wynika z parametrów sprężyny, które definiujesz w oknie dialogowym 'Nowa sprężyna prętowa' (patrz rozdział Sprężyny prętowe). Właściwości tłumienia można kontrolować za pomocą współczynnika tłumienia X.

Opcje

W tej sekcji można określić dalsze właściwości pręta za pomocą pól wyboru.

Węzeł na pręcie

Za pomocą jednego lub kilku węzłów na pręcie można podzielić pręt na segmenty bez dzielenia pręta (patrz rozdział Węzeł).

Przeguby

Można umieścić przeguby na pręcie, aby sterować przenoszeniem sił wewnętrznych w węzłach końcowych (patrz rozdział Przeguby prętowe). Dla niektórych typów prętów wprowadzanie jest zablokowane, ponieważ istnieją już wewnętrzne przeguby. Można przypisać przeguby oddzielnie dla 'Początku pręta i' i 'Końca pręta j'.

Mimośrody

Mimośrody oferują możliwość mimośrodowego połączenia pręta w węzłach końcowych (patrz rozdział Mimośrody prętów). Można przypisać mimośrody oddzielnie dla 'Początku pręta i' i 'Końca pręta j'.

Podpory

Można przypisać prętowi podporę, która działa na całej jego długości. Stopnie swobody i stałe sprężystości należy zdefiniować w warunkach podparcia (patrz rozdział Podpory prętowe).

Usztywnienia poprzeczne

Usztywnienia poprzeczne na pręcie mają wpływ na sztywność skrętną pręta. Wpływają one na obliczenia ze skręcaniem skrępowanym z uwzględnieniem siedmiu stopni swobody (patrz rozdział Usztywnienia poprzeczne pręta).

Otwory w pręcie

Otwory w pręcie wpływają na wartości przekroju i przebieg sił wewnętrznych. Są one istotne w przypadku typu pręta 'Model powierzchniowy'. Rozdział Otwory w prętach opisuje, jak można zdefiniować typ i położenie otworów.

Nieliniowość

Można przypisać prętowi nieliniowość. Właściwości nieliniowe należy zdefiniować jako nieliniowości pręta (patrz rozdział Nieliniowości prętów).

Pośrednie punkty wynikowe

Za pomocą pośrednich punktów wynikowych można sterować wyjściem tabelarycznym wyników wzdłuż pręta. Punkty podziału należy zdefiniować w oknie dialogowym 'Nowy pośredni punkt wynikowy pręta' (patrz rozdział Pośrednie punkty wynikowe pręta).

Modyfikacje końców

Za pomocą modyfikacji końców można graficznie dostosować geometrię pręta na jego końcach. W ten sposób można przygotować występy, skrócenia lub ścięcia dla renderowanego wyświetlania.

'Wydłużenie': Można zdefiniować 'wydłużenie' zarówno dla początku, jak i końca pręta. Wartość ujemna Δ działa jako skrócenie.

'Nachylenie': Za pomocą nachylenia można ściąć każdy koniec pręta. Możliwe są kąty nachylenia wokół obu osi pręta y i z. Kąt dodatni powoduje obrót w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara wokół odpowiedniej osi dodatniej.

Aktywuj przenoszenie obciążenia

Pole wyboru umożliwia rozdzielenie obciążenia pręta – niezależnie od sztywności pręta – za pomocą przenoszenia obciążenia. Dzięki temu pręt jest skuteczny w modelu ze względu na swoją sztywność. Natomiast rozkład obciążenia na sąsiednie obiekty jest sterowany za pomocą parametrów, które można określić w zakładce Przenoszenie obciążenia.

Dezaktywuj do obliczeń

Jeśli zaznaczysz to pole wyboru, pręt wraz z obciążeniem nie będzie uwzględniany w obliczeniach. W ten sposób można zbadać, jak zmienia się zachowanie nośne modelu, gdy określone pręty nie są skuteczne. Pręty nie muszą być usuwane; obciążenia również pozostają zachowane.