Główne

Zakładka Główne umożliwia zarządzanie podstawowymi parametrami pręta. Zazwyczaj po zaznaczeniu pola wyboru w sekcji 'Opcje' pojawia się kolejna zakładka. Tutaj można wprowadzić szczegóły.

Definiowanie typu pręta i opcji

Typ pręta

Od wybranego typu pręta zależy, w jaki sposób przenoszone są siły wewnętrzne lub jakie właściwości są wymagane dla pręta. Na liście dostępne są różne typy prętów.

Wybierz typ pręta

Belka

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

sztywny

Pręt tego typu łączy przemieszczenia dwóch węzłów dzięki sztywnemu połączeniu. Zasadniczo pręt ten odpowiada zatem łącznikowi. Umożliwia on definiowanie prętów o bardzo dużej sztywności z uwzględnieniem przegubów, które mogą również mieć stałe sprężystości i nieliniowości. Nie występują przy tym problemy numeryczne, ponieważ sztywności są dostosowane do układu.

Siły wewnętrzne dla prętów sztywnych są wyświetlane po aktywowaniu wyników dla połączeń w Nawigatorze - Wyniki w kategorii 'Pręty' w dolnej części okna.

Żebro

Żebra można wykorzystać do modelowania belek teowych (podciągów). W przypadku tego typu pręta w modelu MES są uwzględniane mimośrody i efektywne szerokości belek.

Żebra są odpowiednie przede wszystkim dla prętów żelbetowych, ponieważ siły wewnętrzne w żebrach oraz przekroje żeber są uwzględniane podczas wymiarowania betonu. Blacha stalowa z przyspawanym „żebrem” powinna być modelowana jako powierzchnia z prętem przyłączonym mimośrodowo.

Definiowanie nowego żebra

Lista 'Wyrównanie żebra' zawiera kilka opcji.

Wybierz opcję Układ żebra

Zazwyczaj żebro jest prętem umieszczonym mimośrodowo. Mimośród jest wyznaczany automatycznie na podstawie połowy grubości powierzchni i połowy wysokości pręta. Można go jednak również zdefiniować ręcznie. Mimośród żebra zwiększa sztywność modelu. W przypadku usytuowania centrycznego oś ciężkości żebra leży pośrodku powierzchni.

Szerokości efektywne żebra należy zdefiniować w sekcji 'Wymiary pasa' dla lewej i prawej strony. W większości przypadków można zachować ustawienie 'Automatyczne wykrywanie', stosowane przez program do określenia obu powierzchni. Jeżeli wzdłuż linii żebra łączą się ze sobą więcej niż dwie powierzchnie, decydujące powierzchnie należy zdefiniować ręcznie.

Istnieją różne możliwości wprowadzania szerokości całkowania b_-y,int i b_+y,int (patrz rys. Nowe żebro): Szerokości mogą być zadawane bezpośrednio lub określane automatycznie na podstawie długości pręta przy użyciu opcji L_ref / 6 i L_ref / 8. Można je również określić zgodnie z przepisami normy, na przykład zgodnie z 'EC2', pkt. 5.3.2.1.

Wartości b_y,int definiują szerokość powierzchni lub szerokość obszaru zastosowania, od której siły wewnętrzne mają zostać scałkowane. Wartości b_{y, eff} oznaczają szerokość przekroju pasa żebra od środka środnika do odpowiedniej krawędzi. Domyślnie b_y,int i b_y,eff są ustawione jako takie same. Można ją jednak aktywować po kliknięciu przycisku .

Jeżeli zostały zdefiniowane węzły typu 'Węzeł na pręcie', żebro można zdefiniować dla poszczególnych segmentów. Jeżeli zdefiniowano kilka segmentów, przesuwające się obszary można połączyć liniowo za pomocą kolumny 'Rozkład liniowy', aby zapobiec dużym zmianom sztywności w pręcie żebra.

W przypadku modeli 3D szerokości efektywne nie mają wpływu na sztywność, ponieważ zwiększona sztywność jest uwzględniana przez pręt mimośrodowy. Szerokości efektywne wpływają jednak na rozkład sił wewnętrznych prętów i powierzchni.

kratownica

Pręt kratownicy odpowiada belce z przegubami momentowymi na obu końcach. Dodatkowo obrót względem osi wzdłużnej na początku pręta jest zwalniany przez przegub φ_x. Dla tego typu pręta wyświetlane są momenty zginające i skręcające od obciążeń pręta.

Kratownica (tylko N)

Ten typ kratownicy o sztywności E ⋅ A jest w stanie przenosić siły normalne w postaci rozciągania i ściskania. Program RFEM wyświetla tylko siły wewnętrzne w węzłach. Rozkład sił wewnętrznych dla pręta jest liniowy pod warunkiem, że na pręt nie działa obciążenie skupione. Program RFEM nie pokazuje rozkładu momentów, który może powstać pod wpływem ciężaru własnego lub obciążenia liniowego. Siły węzłowe są obliczane na podstawie obciążeń pręta, co zapewnia ich prawidłowe przenoszenie.

Rozciąganie

Pręt rozciągany może przenosić tylko siły rozciągające. Ten typ pręta odpowiada prętowi 'Kratownica (tylko N)', który ulega zniszczeniu pod wpływem siły ściskającej.

Obliczenia konstrukcji ramowej zawierającej pręty rozciągane są wykonywane iteracyjnie: w pierwszym kroku wyznaczane są siły wewnętrzne wszystkich prętów. Jeżeli pręty rozciągane są obciążone ujemną siłą normalną (ściskanie), rozpoczyna się kolejny krok iteracji. Składowe sztywności tych prętów nie są już uwzględniane, ponieważ pręty uległy zniszczeniu. Proces ten jest kontynuowany do momentu, gdy żaden pręt rozciągany nie ulega już zniszczeniu. Na skutek zniszczenia prętów rozciąganych układ może stać się niestateczny.

Ściskanie

Pręt ściskany może przenosić tylko siły ściskające. Ten typ pręta odpowiada prętowi 'Kratownica (tylko N)', który ulega zniszczeniu pod wpływem siły rozciągającej. Zniszczenie prętów ściskanych może prowadzić do niestateczności układu.

Wyboczenie

Pręt wyboczeniowy odpowiada prętowi typu 'Kratownica (tylko N)', który bez ograniczeń przenosi siły rozciągające, natomiast siły ściskające - tylko do momentu osiągnięcia siły krytycznej. Wartość tej siły wyznaczana jest dla drugiego przypadku Eulera w następujący sposób:

Zastosowanie tego typu pręta często pozwala uniknąć niestateczności, jakie powstają podczas obliczeń nieliniowych według teorii drugiego rzędu lub analizy dużych deformacji w wyniku wyboczenia prętów kratownicy. Po zastąpieniu kratownic prętami wyboczeniowymi (sytuacja zbliżona do rzeczywistości) w wielu przypadkach zostaje zwiększone obciążenie krytyczne.

Kabel

Kable przejmują tylko siły rozciągające. Pozwala to na iteracyjne obliczenia zbiorów kabli według analizy dużych deformacji z uwzględnieniem sił podłużnych i poprzecznych.

Kable są odpowiednie dla modeli, w których mogą wystąpić duże odkształcenia z odpowiednimi zmianami sił wewnętrznych. Do odciągów przy prostych konstrukcjach (na przykład zadaszenia) w zupełności wystarcza zastosowanie prętów rozciąganych.

Belka wynikowa

Pręty wynikowe umożliwiają całkowanie wyników powierzchni, bryły lub pręta w fikcyjny pręt. Pozwala to na przykład na odczytanie wypadkowych sił tnących powierzchni dla obliczeń konstrukcji murowej.

Linia belki wynikowej może być umieszczona w dowolnym miejscu modelu. Belka wynikowa nie wymaga podparcia ani połączenia z modelem. Aby umożliwić wymiarowanie, konieczne jest jednak przypisanie do niej przekroju. Do belki wynikowej nie można przykładać obciążeń.

Definiowanie belki wynikowej

W sekcji 'Całkowanie naprężeń i sił' należy wybrać typ belki wynikowej, aby zdefiniować kształt geometryczny obszaru całkowania. Następnie w sekcji 'Parametry' można zdefiniować wymiary. Odnoszą się one do linii pręta w jego środku ciężkości.

W sekcji 'Uwzględnij obiekty' należy określić powierzchnie, komórki powierzchni, bryły i pręty, których wyniki mają zostać uwzględnione przy całkowaniu. Alternatywnie w sekcji 'Wykluczone z uwzględnianych obiektów' można wybrać 'Wszystkie' obiekty i umieścić w nawiasach klamrowych.

Wirtualna belka

Ten typ pręta umożliwia zastosowanie właściwości przekrojów dla elementów typu 'Open Web Steel Joists, które Steel Joist Institute zawarł w tabelach określonych jako "Wirtualna belka". Te wirtualne przekroje belek reprezentują zastępcze belki szerokostopowe, które są bardzo zbliżone do powierzchni pasa belki, efektywnego momentu bezwładności i ciężaru. W ten sposób belka zostaje zastąpiona prętem o wirtualnym przekroju. Pozwala to symulować złożone elementy nośne, takie jak kratownica w całym układzie konstrukcyjnym.

Zdefiniuj właściwości belki pozornej

Z listy należy wybrać 'Serię' wirtualnej belki.

Wybierz wiersz

Następnie można zdefiniować dokładny typ na liście 'Wirtualna belka'.

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

Wybierz nośną wirtualną w bibliotece

Model powierzchniowy

Ten typ pręta jest przydatny przede wszystkim do odwzorowywania ażurowych belek lub osłabień przekroju, takich jak otwory na przewody zasilające w modelu pręta. Pręt zostaje przekształcony w model powierzchniowy, w którym otwory prętowe są rozmieszczone według specyfikacji użytkownika. Sam pręt zostaje jednak zachowany. Muszą być przy tym spełnione następujące wymagania:

• Przekrój stanowi znormalizowany lub sparametryzowany przekrój cienkościenny ze środnikiem.
• Materiał przekroju bazuje na modelu izotropowym liniowo-sprężystym.

Prezentacja jako model prętowy (u góry) i jako model powierzchniowy (na dole)

W przypadku pręta typu 'Model powierzchniowy' pręt jest dostępny zarówno jako obiekt prętowy, jak i powierzchniowy. Właściwości geometryczne są identyczne; oba modele mają ten sam środek ciężkości. Wyświetlaniem można sterować w Nawigatorze Wyświetlić za pomocą opcji Model → Obiekty podstawowe → Pręty → Model powierzchni lub za pomocą przycisku na pasku narzędzi.

Siatka ES modelu powierzchniowego jest generowana automatycznie; obecnie nie można na nią wpływać. Do obliczeń statyczno-wytrzymałościowych wykorzystywany jest model powierzchniowy. Dzięki temu do analizy dostępne są zarówno wyniki pręta (tak jak w przypadku belki wynikowej, gdzie naprężenia częściowych powierzchni pręta są zintegrowane z siłami wewnętrznymi pręta), jak i wyniki powierzchni. Dane można kontrolować za pomocą Nawigatora - Wyświetlanie lub przycisku .

W rozszerzeniach wymiarowanie pręta typu model powierzchniowy odbywa się przy użyciu sił wewnętrznych pręta i przekroju pręta.

Jak widać na powyższym rysunku, na końcach pręta modelu powierzchniowego wygenerowanych jest kilka prętów. Łączą one model powierzchniowy z końcowymi węzłami sąsiednich prętów. W ten sposób zapewnione jest prawidłowe przenoszenie sił wewnętrznych i momentów na obiekty 1D. Jeżeli połączonych jest ze sobą kilka prętów modelu powierzchniowego, pręty łączące są generowane dla każdego pręta.

Informacje

Obciążenia działające w osi środka ciężkości pręta mogą być nieobecne w obszarze otworów pręta: Podczas konwersji na model powierzchniowy wszystkie linie w otworze są usuwane, aby nie można było przyłożyć obciążenia.

Model pręta (góra) i model powierzchniowy (dół) z obciążeniem w linii ciężkości pręta

W tym przypadku należy zdefiniować Mimośród siły na przekroju dla obciążenia pręta. W ten sposób obciążenie jest przyłożone realistycznie do krawędzi przekroju, a także zachowywane w modelu powierzchniowym.

Wskazówka

W artykule technicznym Zastosowanie pręta typu 'Model powierzchniowy' porównuje wyniki modelu prętowego i modelu powierzchniowego.

sztywność

Ten typ pręta umożliwia zastosowanie pręta o sztywnościach zdefiniowanych przez użytkownika. Parametry sztywności należy zdefiniować w oknie dialogowym 'Nowa sztywność pręta' (zob. rozdział Sztywności pręta).

Połączenie

Łącznik jest wirtualnym, bardzo sztywnym prętem o końcach sztywnych lub przegubowych. Do wyboru są cztery możliwości połączenia stopni swobody węzła początkowego i końcowego w sposób 'Sztywny' lub za pomocą 'Przegubu'. Łączniki umożliwiają modelowanie szczególnych sytuacji dla przenoszenia sił i momentów. Siły normalne i tnące lub momenty skręcające i zginające są przy tym przenoszone bezpośrednio z jednego węzła na drugi.

Informacje

Sztywności łączników są zadawane w zależności od danego modelu, tak by nie występowały problemy numeryczne.

Sprężyna

Pręt sprężysty oferuje możliwość wyświetlania liniowych lub nieliniowych właściwości sprężystości poprzez zdefiniowanie obszarów efektywnych. W przypadku pręta sprężystego wystarczy zdefiniować długość L_z w zakładce 'Przekrój', ale nie przekrój: Sztywność pręta wynika z parametrów sprężystości, które można zdefiniować w oknie dialogowym 'Nowa sprężystość pręta' (patrz rozdział Sprężystość prętów).

Tłumik

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

Zdefiniuj współczynniki tłumienia

Podobnie jak w przypadku pręta sprężystego, w zakładce 'Przekrój' wystarczy zdefiniować długość L_z, ale nie przekroju: Sztywność pręta wynika z parametrów sprężystości, które można zdefiniować w oknie dialogowym 'Nowa sprężystość pręta' (patrz rozdział Sprężystość prętów). Właściwości tłumienia można kontrolować za pomocą współczynnika tłumienia X.

Informacje

W zakresie lepkosprężystości typ pręta "Tłumik" jest podobny do modelu Kelvina-Voigta, który składa się z elementu tłumiącego i sprężyny (oba elementy połączone równolegle).

Opcje

W tej sekcji okna dialogowego można zdefiniować dalsze właściwości pręta.

Węzły na pręcie

Za pomocą jednego lub kilku węzłów na pręcie można wyznaczyć segmenty na pręcie bez podziału pręta na części (zob. rozdział Węzły ).

Przeguby

Aby kontrolować przenoszenie sił wewnętrznych i momentów w węzłach końcowych, na pręt można nadać przeguby (zob. rozdział Przeguby prętowe). W przypadku niektórych typów pręta wprowadzania przegubów jest zablokowane, ponieważ posiadają one już zwolnienia wewnętrzne. Przeguby można przypisać oddzielnie dla 'Początku pręta i' oraz 'Końca pręta j'.

Przypisywanie przegubu prętowego

Mimośrody

Mimośrody umożliwiają połączenie pręta mimośrodowo w węzłach końcowych (zob. rozdział Mimośrody pręta). Mimośrody można przypisać oddzielnie 'Na początku pręta i' oraz 'Na końcu pręta j'.

Wsparcie techniczne

Do pręta można przypisać podporę efektywną na całej długości. Stopnie swobody i stałe sprężystości należy zdefiniować w warunkach podparcia (zob. rozdział Podpory prętowe).

Usztywnienia poprzeczne

Usztywnienia poprzeczne zastosowane w pręcie mają wpływ na jego sztywność deplanacyjną. Mają one wpływ na obliczenia przy użyciu skręcania skrępowanego z uwzględnieniem siedmiu stopni swobody (zob. rozdział Usztywnienia poprzeczne pręta).

Otwory w pręcie

Otwory w prętach wpływają na właściwości przekroju oraz rozkład sił wewnętrznych i momentów. Są one istotne dla pręta typu 'Model powierzchniowy'. W rozdziale Otwory pręta opisano, w jaki sposób można zdefiniować typ i położenie otworów.

Nieliniowość

Prętowi można przypisać nieliniowość. Właściwości nieliniowe należy zdefiniować jako nieliniowości pręta (zob. rozdział Nieliniowości pręta).

Punkty pośrednie wyników

Poprzez zastosowanie punktów pośrednich wyników można kontrolować wyświetlanie w tabeli wyników wzdłuż pręta. Punkty podziału należy zdefiniować w oknie dialogowym 'Nowy punkt pośredni wyników pręta' (zob. rozdział Punkty pośrednie wyników pręta).

Informacje

Punkty pośrednie wyników nie mają wpływu na wyznaczanie wartości ekstremalnych ani na graficzny wykres wyników.

Modyfikacje końca

Wprowadzając modyfikacje końca, można graficznie dostosować geometrię pręta na jego końcach. Pozwala to przygotowywać rzuty, redukcje lub skosy dla renderowanego widoku.

Definiowanie modyfikacji końca pochylonego pręta

Informacje

W przeciwieństwie do mimośrodów pręta, modyfikacje końców nie mają wpływu na obliczenia.

'Przedłużenie': Dla początku i końca pręta można zdefiniować 'Wydłużenie'. Ujemna wartość Δ działa jak skrócenie.

'Nachylenie': Koniec dowolnego pręta można skosować przy użyciu nachylenia. Możliwe jest wprowadzenie kątów nachylenia względem dwóch osi pręta y i z. Dodatni kąt powoduje obrót zgodnie z ruchem wskazówek zegara względem odpowiedniej osi dodatniej.

Wyłącz z obliczeń

W przypadku zaznaczenia tego pola wyboru pręt wraz z obciążeniem nie będzie uwzględniony w obliczeniach. Umożliwia to analizowanie zmian w zachowaniu konstrukcji w przypadku, gdy określone pręty nie są efektywne. Nie ma wówczas potrzeby usuwania prętów; zachowane zostają również ich obciążenia.