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. Zaznaczenie pola wyboru w sekcji 'Opcje' zwykle dodaje kolejną zakładkę dialogową. Tam można zdefiniować szczegóły.

Typ pręta

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

Belka

Belka jest sztywnym na zginanie prętem, który może przenosić wszystkie siły wewnętrzne. Belka nie ma przegubów na swoich końcach. Ten typ pręta może być obciążany wszystkimi typami obciążeń.

Pręt sztywny

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

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

Dla prętów sztywnych przyjmuje się następujące sztywności:

Żebro

Za pomocą żeber można odwzorowywać belki o przekroju teowym (podciągi). W tym typie pręta mimośrody i współpracujące szerokości płyty są uwzględniane w modelu MES.

Żebra nadają się przede wszystkim do prętów żelbetowych, ponieważ siły wewnętrzne w żebrach i przekroje żeber są uwzględniane w projektowaniu konstrukcji betonowych. Blachę stalową z przyspawanym "żebrem" należy modelować jako powierzchnię z przymocowanym mimośrodowo prętem.

Lista 'Układ żebra' oferuje kilka możliwości wyboru.

Żebro jest z reguły prętem umieszczonym mimośrodowo. Mimośród jest wyznaczany automatycznie 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 środkowej płaszczyźnie powierzchni.

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

Do wprowadzania szerokości całkowania b_-y,int i b_+y,int istnieją różne możliwości (patrz rysunek 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 obszaru zbierania obciążeń, z którego siły wewnętrzne mają być całkowane. Wartości b_y,eff reprezentują szerokość przekroju pasa żebra od punktu środkowego środnika do odpowiedniej krawędzi. Domyślnie b_y,int i b_y,eff są sobie równe. Można je jednak zdefiniować oddzielnie po kliknięciu przycisku .

Jeśli zdefiniowano węzły typu 'Węzeł na pręcie', żebro można zdefiniować odcinkowo dla poszczególnych segmentów. Jeśli zdefiniowano kilka segmentów, przesunięte zakresy 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 mimośrodowy pręt. Szerokości współpracujące wpływają jednak na rozkład sił wewnętrznych w pręcie i na powierzchni.

Pręt kratownicowy

Pręt kratownicowy odpowiada belce z przegubami momentowymi na obu końcach. Dodatkowo obrót wokół osi podłużnej na początku pręta jest zwolniony przez przegub φ_x. W przypadku tego typu pręta wyświetlane 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. Wyświetlane są tylko węzłowe siły wewnętrzne. Pręt wykazuje liniowy przebieg sił wewnętrznych, o ile nie działa na niego obciążenie pojedyncze. Nie jest wyświetlany rozkład momentów, który mógłby wystąpić w wyniku ciężaru własnego lub obciążenia liniowego. Siły węzłowe są jednak obliczane na podstawie obciążeń pręta, co zapewnia ich prawidłowe przekazywanie.

Rozpórka odporna na wyboczenie (Buckling-Restrained Brace)

Typ Buckling-restrained brace umożliwia modelowanie pręta z rdzeniem stalowym (płaskownik lub przekrój krzyżowy) i wypełnioną betonem powłoką w kwadratowym lub okrągłym profilu zamkniętym. Jest on stosowany szczególnie w USA do usztywniania budynków narażonych na trzęsienia ziemi.

Rdzeń stalowy jest ruchomy w płaszczu betonowym bez zespolenia. Przy ściskaniu występuje "mikrowyboczenie" z wysokimi postaciami własnymi, ponieważ powłoka zapobiega globalnemu wyboczeniu całego pręta.

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

Pręt rozciągany

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

Obliczanie układu prętowego z prętami rozciąganymi odbywa się iteracyjnie: W pierwszym kroku określane są siły wewnętrzne wszystkich prętów. Jeśli pręty rozciągane otrzymują ujemną siłę osiową (ściskanie), rozpoczyna się kolejny krok iteracji. Udziały sztywności tych prętów nie są już uwzględniane – uległy one zniszczeniu. Proces ten jest kontynuowany, aż żaden pręt rozciągany nie ulegnie zniszczeniu. Układ może stać się niestateczny z powodu zniszczenia prętów rozciąganych.

Pręt ściskany

Pręt ściskany może przenosić tylko siły ściskające. Typ pręta odpowiada 'prętowi kratownicowemu (tylko N)', który ulega zniszczeniu przy sile rozciągającej. Zniszczone pręty ściskane mogą prowadzić do niestatecznego układu.

Pręt wyboczeniowy

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

Za pomocą tego typu pręta można często uniknąć niestateczności, które powstają podczas obliczeń 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 zostaje zwiększone.

Pręt typu 'Kabel'

Kabel może być obciążany tylko rozciąganiem. Umożliwia to analizę lin łańcuchowych za pomocą obliczeń iteracyjnych według teorii III. rzędu z uwzględnieniem sił podłużnych i poprzecznych.

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

Pręt zbrojeniowy

Ten typ pręta umożliwia odwzorowanie zbrojenia miękkiego w modelu MES elementu żelbetowego. W ten sposób można na przykład badać obszary nieciągłości, które opierają się na analogii kratownicowej (krzyżulec rozciągany i ściskany 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 możliwe.

W sekcji 'Ustawienia' jako typ pręta ustawione jest zbrojenie miękkie. Inne typy prętów zbrojeniowych są dostępne, jeśli moduł Sprężenie jest aktywny.

W sekcji 'Obiekty główne' przypisz pręty lub powierzchnie, w których znajduje się pręt zbrojeniowy. Użyj do tego przycisku . Za pomocą przycisku można następnie automatycznie połączyć pręt zbrojeniowy z obiektem głównym.

Kabel na bloczkach

Również ten typ pręta kablowego przenosi tylko siły rozciągające i jest obliczany według teorii cięgien (teoria III. rzędu). Kabel na bloczkach można jednak zdefiniować tylko na polilinii, która ma co najmniej trzy węzły. Ten typ pręta nadaje się zatem do elementów rozciąganych wiotkich, których siły podłużne są prowadzone przez model za pośrednictwem punktów przekierowania. Przykładem zastosowania jest układ bloczków.

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

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

Belka wynikowa

Belka wynikowa nadaje się do całkowania wyników powierzchniowych, objętościowych lub prętowych w fikcyjnym pręcie. Pozwala to na przykład na odczytanie wypadkowych sił poprzecznych z powierzchni do sprawdzenia muru.

Linię belki wynikowej można umieścić w dowolnym miejscu w modelu. Belka wynikowa nie wymaga podparcia ani połączenia z modelem. Należy jednak przypisać przekrój, aby umożliwić projektowanie. Na belkę wynikową nie można nakładać żadnych obciążeń.

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

W sekcji 'Dołączone obiekty' określ powierzchnie, komórki powierzchni, bryły i pręty, których wyniki mają być uwzględniane podczas całkowania. Alternatywnie wybierz opcję 'Wszystkie' obiekty, a następnie wyklucz określone elementy w sekcji 'Wyłączone z obiektów dołączonych'.

Linia wynikowa

Linia wynikowa nadaje się do całkowania wyników powierzchniowych, objętościowych lub prętowych w linii. Linię tę można umieścić w dowolnym miejscu w modelu.

Zasada odpowiada Belce wynikowej. Nie trzeba jednak przypisywać przekroju. W zakładce 'Przekrój' można odczytać długość linii i ewentualnie obrócić linię do wyświetlania wyników; nie ma to żadnej innej funkcji.

Przenoszenie obciążenia

Ten typ pręta umożliwia nakładanie obciążeń na obiekty, które są połączone z prętem w węzłach końcowych lub pośrednich. Sam pręt nie ma sztywności. Kryteria przenoszenia obciążenia można zdefiniować w nowej zakładce.

Przenoszenie obciążenia odbywa się obecnie metodą pasmową. Obciążenie pręta do przenoszenia obciążenia – obciążenie prętowe lub obciążenie węzłowe typu Siła, Moment lub Masa – jest przenoszone proporcjonalnie na najbliższe wspólne obiekty konstrukcyjne. Są to na przykład podparte węzły, pręty, węzły powierzchni lub podparte linie.

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

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

Dźwigar wirtualny

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

Wybierz 'Serię' wirtualnego dźwigara z listy.

Na liście 'Dźwigar wirtualny' można następnie wybrać dokładny typ.

Przycisk w sekcji 'Przekrój i materiał' umożliwia zaimportowanie wirtualnego dźwigara z biblioteki przekrojów.

Model powierzchniowy

Ten typ pręta nadaje się przede wszystkim do odwzorowywania belek ażurowych i beleczkowych lub lokalnych redukcji przekroju, takich jak otwory na przewody instalacyjne, w modelu prętowym. W tym celu pręt jest konwertowany na model powierzchniowy, w którym Otwory w prętach są rozmieszczane zgodnie z wytycznymi użytkownika. Pręt zostaje jednak zachowany. Muszą być spełnione następujące warunki:

• Przekrój reprezentuje znormalizowany lub sparametryzowany profil cienkościenny 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 - Wyświetlacz za pomocą wpisu Model → Obiekty podstawowe → Pręty → Model powierzchniowy lub przycisku na pasku narzędzi.

Siatka ES modelu powierzchniowego jest generowana automatycznie i obecnie nie można na nią wpływać. W analizie statycznej używany jest model powierzchniowy. Do oceny dostępne są wtedy zarówno wyniki prętowe (jak w belce wynikowej, gdzie naprężenia z podobszarów powierzchni pręta są całkowane do sił wewnętrznych w pręcie), jak i wyniki powierzchniowe. Sterowanie można również przeprowadzić tutaj za pomocą Nawigatora - Wyświetlacz lub przycisku .

Projektowanie pręta modelu powierzchniowego w modułach dodatkowych odbywa się z wykorzystaniem sił wewnętrznych w pręcie i przekroju pręta.

Jak widać na powyższym rysunku, na końcach pręta modelu powierzchniowego 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 modelu powierzchniowego łączy się ze sobą, te pręty łączące są generowane dla każdego pręta.

W takim przypadku dla obciążenia prętowego należy zdefiniować mimośród siły na przekroju. W ten sposób obciążenie jest przykładane realistycznie na krawędzi przekroju i pozostaje zachowane również w modelu powierzchniowym.

Sztywność

Za pomocą tego typu pręta można używać pręta o zdefiniowanych przez użytkownika sztywnościach. Parametry sztywności należy zdefiniować w oknie dialogowym 'Nowa sztywność pręta' (patrz rozdział Sztywności prętów).

Łącznik

Pręt łączący jest wirtualnym, bardzo sztywnym prętem ze sztywnymi lub przegubowymi końcami pręta. Dostępne są cztery opcje sprzęgania stopni swobody węzłów początkowych i końcowych jako 'Sztywne' lub przez 'Przegub'. Łączniki umożliwiają modelowanie specjalnych sytuacji przenoszenia sił i momentów. Tutaj siły osiowe i poprzeczne lub momenty skręcające i zginające są przenoszone bezpośrednio z węzła do węzła.

Sprężyna

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

Tłumik

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

Podobnie jak w przypadku pręta sprężystego, w zakładce 'Przekrój' należy określić tylko długość pręta L_z, a nie przekrój. Sztywność pręta wynika z parametrów sprężyny, które definiuje się 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.

Węzły na pręcie

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

Przeguby

Na końcach pręta można umieścić przeguby, aby kontrolować przenoszenie 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 podłączenia pręta w węzłach końcowych (patrz rozdział Mimośrody prętów). Można przypisać mimośrody oddzielnie dla 'Początku pręta i' i 'Końca pręta j'.

Podpory

Do pręta można przypisać podparcie, które działa na całej jego długości. Stopnie swobody i sztywności sprężyn należy zdefiniować w warunkach podporowych (patrz rozdział Podpory prętowe).

Usztywnienia poprzeczne

Usztywnienia poprzeczne na pręcie wpływają na sztywność deplanacyjną pręta. Mają one wpływ na obliczenia ze skręcaniem skrępowanym z uwzględnieniem siedmiu stopni swobody (patrz rozdział Usztywnienia poprzeczne prętów).

Otwory w prętach

Otwory w prętach wpływają na wartości przekrojowe i przebieg sił wewnętrznych. Są one istotne dla typu pręta 'Model powierzchniowy'. W rozdziale Otwory w prętach opisano, jak można zdefiniować typ i położenie otworów.

Nieliniowość

Do pręta można przypisać nieliniowość. Nieliniowe właściwości należy zdefiniować jako nieliniowości pręta (patrz rozdział Nieliniowości prętów).

Wynikowe punkty pośrednie

Za pomocą wynikowych punktów pośrednich można sterować tabelarycznym wyświetlaniem wyników wzdłuż pręta. Punkty podziału należy zdefiniować w oknie dialogowym 'Nowy punkt pośredni wyników pręta' (patrz rozdział Punkt pośredni wyników pręta).

Modyfikacje końcowe

Za pomocą modyfikacji końcowych można graficznie dostosować geometrię pręta na jego końcach. Pozwala to na tworzenie występów, skróceń lub fazowań dla renderowanego wyświetlania.

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

'Nachylenie': Za pomocą nachylenia można sfazować każdy koniec pręta. Możliwe są kąty nachylenia wokół obu osi pręta y i z. Dodatni kąt powoduje obrót zgodnie z ruchem wskazówek zegara wokół odpowiedniej osi dodatniej.

Aktywuj przenoszenie obciążenia

Pole wyboru umożliwia rozłożenie obciążenia pręta – niezależnie od jego sztywności – za pomocą przenoszenia obciążenia. Pręt jest zatem skuteczny w modelu dzięki swojej sztywności. Natomiast rozkład obciążenia na sąsiednie obiekty jest kontrolowany za pomocą parametrów, które można zdefiniować w zakładce Przenoszenie obciążenia.

Dezaktywuj do obliczeń

Jeśli to pole wyboru jest zaznaczone, pręt wraz z obciążeniem nie jest uwzględniany w obliczeniach. W ten sposób można zbadać, jak zmienia się zachowanie nośne modelu, gdy określone pręty nie są aktywne. Prętów nie trzeba usuwać; obciążenia również zostają zachowane.