Podstawa

Rejestr Baza służy do zarządzania podstawowymi parametrami pręta. Jeśli w sekcji 'Opcje' zaznaczysz pole wyboru, zazwyczaj dodawany jest kolejny rejestr okna dialogowego. Możesz tam odpowiednio zdefiniować szczegóły.

Typ pręta

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

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.

Pręt sztywny

Pręt sztywny łączy przemieszczenia dwóch węzłów za pomocą sztywnego połączenia. Odpowiada on zatem w zasadzie łącznikowi. Umożliwia to definiowanie prętów o bardzo dużej sztywności z uwzględnieniem przegubów, które mogą również posiadać stałe sprężystości i nieliniowości. Występują niemal żadne problemy numeryczne, ponieważ sztywności są dopasowane do układu.

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

Dla prętów sztywnych przyjmuje się następujące sztywności:

1. table.uni#

width=40%|width=60% Sztywność podłużna E · A|10¹³ · ℓ [jednostka SI] gdzie ℓ = długość pręta Sztywność na skręcanie G · I_T|10¹³ · ℓ [jednostka SI] Sztywność na zginanie E · I|10¹³ · ℓ³ [jednostka SI] Sztywność na ścinanie G_Ay / G_Az (jeśli aktywowana)|10¹⁶ · ℓ³ [jednostka SI]

1. /

1. banner.text

Element typu "Żebro"

Żebra umożliwiają odwzorowanie belek o przekroju teowym (podkonstrukcji). Przy tym typie pręta uwzględniane są w modelu MES mimośrody oraz szerokości współpracujących płyt.

Żebra nadają się przede wszystkim do prętów żelbetowych, ponieważ siły wewnętrzne i przekroje żebra wpływają na projektowanie konstrukcji betonowych. Blacha stalowa z przyspawanym "żebrem" powinna być modelowana jako powierzchnia z ekscentrycznie połączonym prętem.

Dla 'Rozmieszczenia żebra' lista oferuje kilka możliwości wyboru.

Żebro jest zazwyczaj prętem ustawionym mimośrodowo. Mimośród jest automatycznie wyznaczany na podstawie połowy grubości powierzchni i połowy wysokości pręta. Można go jednak również zdefiniować ręcznie. Dzięki mimośrodowi żebra zwiększa się sztywność modelu. Przy ustawieniu centralnym oś ciężkości żebra znajduje się w środku powierzchni.

Szerokości współpracujące żebra należy zdefiniować w sekcji 'Wymiary półki' dla strony lewej i prawej. Zazwyczaj można zachować ustawienie 'Znajdź automatycznie', dzięki któremu program wyznacza obie powierzchnie. Jeśli w linii pręta żebra zbiega się więcej niż dwie powierzchnie, należy ręcznie określić powierzchnie decydujące.

Do wprowadzenia szerokości integracji b_-y,int i b_+y,int istnieją różne możliwości (patrz rysunek Nowe żebro): Szerokości można wprowadzić bezpośrednio lub wyznaczyć automatycznie na podstawie długości pręta za pomocą opcji L_ref / 6 i L_ref / 8. Można je również określić zgodnie z wymaganiami normy, na przykład według 'EC2' punkt 5.3.2.1.

Wartości b_y,int definiują szerokość powierzchni lub obszaru zasilania, z którego mają być zintegrowane siły wewnętrzne. Wartości b_y,eff reprezentują szerokość przekroju półki żebra od środka środnika do odpowiedniej krawędzi. Domyślnie b_y,int i b_y,eff są ustawione jako równe. Można je jednak zdefiniować osobno po kliknięciu przycisku .

Jeśli zdefiniowano węzły typu 'Węzeł na pręcie', żebro można zdefiniować odcinkowo dla poszczególnych segmentów. Jeśli zdefiniowano kilka segmentów, przesuwające się zakresy szerokości można połączyć ze sobą w sposób zlinearyzowany za pomocą kolumny tabeli 'Rozkład liniowy', aby zapobiec dużym skokom sztywności w żebra.

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

Pręt kratownicowy

Pręt kratownicowy odpowiada belce z przegubami momentowymi na obu końcach. Dodatkowo obrót wokół osi podłużnej na początku pręta jest uwolniony przegubem φ_x. Przy tym typie pręta momenty zginające i skręcające z obciążeń pręta są wyświetlane.

Pręt kratownicowy (tylko N)

Ten typ pręta kratownicowego o sztywności E ⋅ A jest w stanie przejmować siły osiowe w postaci rozciągania i ściskania. Wyświetlane są tylko siły wewnętrzne węzłów. Pręt wykazuje liniowy przebieg sił wewnętrznych, o ile na pręcie nie działa siła skupiona. Nie jest wyświetlany przebieg momentu, który mógłby powstać w wyniku ciężaru własnego lub obciążenia liniowego. Siły węzłowe są jednak obliczane z obciążeń pręta, co zapewnia poprawne przekazanie obciążeń.

1. banner.text

Rozpórka odporna na wyboczenie (Buckling-Restrained Brace)

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

1. banner.text

Pręt typu 'Kabel'

Kabel może być obciążony tylko na rozciąganie. Umożliwia to uchwycenie łańcuchów linowych poprzez iteracyjne obliczenie 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. Dla prostych odciąga, jak przy zadaszeniu, pręty rozciągane są całkowicie wystarczające.

Pręt zbrojeniowy

Za pomocą tego typu pręta można odwzorować luźne zbrojenie stalowe w modelu MES elementu żelbetowego. Można na przykład badać obszary nieciągłości oparte na analogii kratownicy (pręt rozciągany i ściskany przy wspornikach, belki z otworami).

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

1. banner.important

Kabel na bloczkach

Ten typ pręta linowego również przejmuje tylko siły rozciągające i jest obliczany według teorii lin (teoria III rzędu). Pręt linowy na bloczkach można jednak zdefiniować tylko na polilinii, która leży w jednej płaszczyźnie i posiada co najmniej trzy węzły. Ten typ pręta nadaje się dla elementów ciągnionych giętkich na zginanie, których siły podłużne są prowadzone przez model za pomocą punktów odchylenia. Przykładem zastosowania jest układ bloczków.

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

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

W rejestrze 'Bloczki' możesz zdefiniować dalsze parametry, takie jak węzły odchylenia i właściwości kół pasowych. Z tych założeń generowane są węzły, pręty linowe i pręty sztywne.

1. banner.tip

Belka wynikowa

Belka wynikowa nadaje się do integrowania wyników powierzchniowych, objętościowych lub prętowych w fikcyjnym pręcie. Umożliwia to na przykład odczytanie wypadkowych sił tnących powierzchni dla weryfikacji murów.

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

1. banner.text

Linia wynikowa

Linia wynikowa nadaje się do integrowania wyników powierzchniowych, objętościowych lub prętowych w linii. Ta linia może być umieszczona dowolnie w modelu.

Zasada odpowiada belce wynikowej. Nie musisz jednak przypisywać przekroju. W rejestrze 'Przekrój' możesz odczytać długość linii i w razie potrzeby obrócić linię dla prezentacji wyników; nie ma ona żadnej innej funkcji.

Przenoszenie obciążenia

Za pomocą tego typu pręta można nakładać obciążenia na obiekty, które są połączone z prętem w węzłach końcowych lub pośrednich. Sam pręt nie posiada sztywności. Kryteria przenoszenia obciążenia możesz zdefiniować w nowym rejestrze.

Przenoszenie obciążenia odbywa się obecnie metodą paskową. Obciążenie pręta przenoszącego obciążenie – obciążenie pręta lub węzłowe typu siła, moment lub masa – jest przenoszone częściowo na najbliższe wspólne obiekty konstrukcyjne. Są to na przykład podparte węzły, pręty, węzły powierzchni lub podparte linie.

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

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

Belka wirtualna

Ten typ pręta umożliwia przyjęcie właściwości przekroju dla Open Web Steel Joists, które Steel Joist Institute umieścił w tzw. tabelach "Virtual Joist". Te profile Virtual Joist reprezentują równoważne belki dwuteowe, które bardzo zbliżają się do powierzchni pasa belki, efektywnego momentu bezwładności i ciężaru. Belka jest zatem zastępowana prętem o przekroju wirtualnym. W ten sposób można symulować w całym układzie złożone jednostki nośne, na przykład kratownicę.

Wybierz na liście 'Serii' belki wirtualnej.

Na liście 'Belka wirtualna' możesz następnie 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 odwzorowania belek z otworami i otworami walcowanymi lub osłabień przekroju, takich jak przejścia dla instalacji, w modelu prętowym. W tym celu pręt jest konwertowany na model powierzchniowy, w którym otwory pręta są rozmieszczone zgodnie z ustawieniami użytkownika. Pręt jednak pozostaje zachowany. Muszą być spełnione następujące warunki:

• Przekrój stanowi znormalizowany lub parametryzowany cienkościenny profil z jednym środnikiem.
• Materiał przekroju opiera się na izotropowym liniowo-sprężystym modelu materiałowym.

Przy typie pręta 'Model powierzchniowy' pręt występuje zarówno jako obiekt prętowy, jak i powierzchniowy. Właściwości geometryczne są identyczne; oba modele mają ten sam środek ciężkości. Prezentacja jest sterowana w Navigatorze - Widok za pomocą pozycji Model → Obiekty bazowe → Pręty → Model powierzchniowy lub przycisku na pasku narzędzi.

Siatka ES modelu powierzchniowego jest generowana automatycznie, obecnie nie można na nią wpływać. Przy obliczeniu statycznym używany jest model powierzchniowy. Do oceny dostępne są wtedy zarówno wyniki prętowe (jak przy belce wynikowej, gdzie naprężenia częściowych powierzchni pręta są integrowane do sił wewnętrznych pręta), jak i wyniki powierzchniowe. Sterowanie można również tutaj przeprowadzić za pomocą Navigatora - Widok lub przycisku .

Projektowanie pręta modelu powierzchniowego w rozszerzeniach odbywa się za pomocą sił wewnętrznych pręta i przekroju pręta.

Jak widać na powyższym rysunku, na końcach pręta modelu powierzchniowego powstaje kilka prętów sztywnych. Łączą one model powierzchniowy z węzłami końcowymi przyległych prętów. Dzięki temu zapewnione jest poprawne przenoszenie sił wewnętrznych do obiektów 1D. Jeśli kilka prętów modelu powierzchniowego łączy się ze sobą, te pręty łącznikowe są generowane dla każdego pręta.

1. banner.text

Łącznik

Pręt typu łącznik jest wirtualnym, bardzo sztywnym prętem o sztywnych lub przegubowych końcach pręta. Do wyboru są cztery możliwości połączenia stopni swobody węzłów początkowych i końcowych 'Sztywno' lub za pomocą 'Przegubu'. Łączniki umożliwiają modelowanie szczególnych sytuacji dla przenoszenia sił i momentów. Siły osiowe i poprzeczne oraz momenty skręcające i zginające są przenoszone bezpośrednio od węzła do węzła.

1. banner.text

Sprężyna

Pręt typu "sprężyna" oferuje możliwość odwzorowania liniowych lub nieliniowych właściwości sprężystych z definiowalnymi zakresami działania. Dla pręta typu "sprężyna" w rejestrze 'Przekrój' musisz określić tylko długość pręta L_z, nie przekrój: Sztywność pręta wynika z parametrów sprężyny, które definiujesz w oknie dialogowym 'Nowa sprężyna pręta' (patrz rozdział Sprężyny prętów).

Tłumik

Tłumik odpowiada w zasadzie prętowi typu "sprężyna" z dodatkową właściwością 'Współczynnik tłumienia'. Ten typ pręta rozszerza możliwości analiz dynamicznych według analizy historii czasowej.

Podobnie jak przy pręcie typu "sprężyna" w rejestrze 'Przekrój' musisz określić tylko długość pręta L_z, nie przekrój. Sztywność pręta wynika z parametrów sprężyny, które definiujesz w oknie dialogowym 'Nowa sprężyna pręta' (patrz rozdział Sprężyny prętów). Właściwości tłumienia możesz sterować za pomocą współczynnika tłumienia X.

1. banner.text

Węzły na pręcie

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

Przeguby

Możesz rozmieścić przeguby na pręcie, aby sterować przenoszeniem sił wewnętrznych w węzłach końcowych (patrz rozdział Przeguby końców pręta). Dla określonych typów prętów wprowadzanie jest zablokowane, ponieważ już istnieją wewnętrzne przeguby. Możesz przypisać przeguby osobno 'Początkowi pręta i' i 'Końcowi pręta j'.

Mimośrody

Mimośrody oferują możliwość ekscentrycznego połączenia pręta w węzłach końcowych (patrz rozdział Mimośrody prętów). Możesz przypisać mimośrody osobno 'Początkowi pręta i' i 'Końcowi pręta j'.

Podpory

Możesz przypisać prętowi podparcie, które jest skuteczne na całej jego długości. Stopnie swobody i sztywności sprężyste należy zdefiniować przy warunkach podparcia (patrz rozdział Podpory prętów).

Usztywnienia poprzeczne

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

Otwory pręta

Otwory pręta wpływają na właściwości przekroju i przebieg sił wewnętrznych. Są one istotne przy typie pręta 'Model powierzchniowy'. W rozdziale Otwory pręta opisano, jak można zdefiniować typ i położenie otworów.

Nieliniowość

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

Punkty pośrednie wyników

Za pomocą punktów pośrednich wyników możesz sterować wyjściem tabelarycznym wyników wzdłuż pręta. Punkty podziału należy zdefiniować w oknie dialogowym 'Nowy punkt pośredni wyników pręta' (patrz rozdział Punkty pośrednie wyników pręta).

1. banner.text

Modyfikacje końców

Za pomocą modyfikacji końców możesz graficznie dostosować geometrię pręta na jego końcach. Umożliwia to przygotowanie wystawek, skróceń lub fazowań dla prezentacji renderowanej.

1. banner.text

Wyłącz dla obliczeń

Jeśli zaznaczysz to pole wyboru, pręt wraz z obciążeniem nie jest uwzględniany w obliczeniach. Dzięki temu możesz zbadać, jak zmienia się nośność modelu, gdy określone pręty nie są skuteczne. Pręty nie muszą być usuwane; obciążenia również pozostają zachowane.

Szacowanie kosztów

Szacowanie kosztów odbywa się zazwyczaj z kosztami materiału, który jest przypisany prętom danego przekroju (patrz rozdział Materiały). Jeśli dla pręta mają obowiązywać specyficzne parametry, możesz zdefiniować koszty jednostkowe i jednostki osobno w rejestrze 'Szacowanie kosztów'. Zasada odpowiada procedurze opisanej dla Przekrojów.

Szacowanie emisji CO₂

Także szacowanie emisji CO₂ opiera się zazwyczaj na materiale przekroju. Możesz jednak zdefiniować jednostkowe emisje i jednostki w rejestrze 'Szacowanie emisji CO₂' również specyficznie dla każdego pręta. Zasada jest opisana w rozdziale Przekroje dla emisji określonych przekrojów.