Plochy

Pomocí ploch je popsána geometrie rovných nebo zakřivených konstrukčních dílů, jejichž plošné rozměry jsou podstatně větší než tloušťky. Tuhost plochy vyplývá z jejího materiálu a tloušťky. Při generování sítě KP jsou na plochách vytvářeny 2D prvky. Ty se pro výpočet uvažují v těžištové ose plochy.

Pro zadání plochy můžete použít existující hraniční linie. Pokud plochu popíšete graficky pomocí možností v kontextové nabídce navigátoru nebo tlačítek panelu nástrojů (viz obrázek Tlačítka pro rovinné plochy, jsou definiční linie po zadání parametrů plochy a potvrzení OK v dialogu automaticky vytvořeny.

Záložka Základní údaje spravuje základní parametry plochy. Zaškrtnutím zaškrtávacích políček jsou přidány další záložky, ve kterých můžete provést specifické údaje.

Typ tuhosti

Typ tuhosti řídí, jakým způsobem lze přijímat vnitřní síly, nebo jaké vlastnosti se pro plochu předpokládají. V seznamu je k dispozici několik typů k výběru.

Standardní

Plocha přenáší momenty a membránové síly. Tento přístup popisuje obecné chování homogenního a izotropního plošného modelu. Vlastnosti tuhosti plochy jsou nezávislé na směru.

Bez tloušťky

Plocha nemá žádnou tuhost. Tento typ je třeba použít pro hraniční plochy tělesa.

Tuhá

Tento typ tuhosti umožňuje zobrazit velmi tuhé plochy, aby bylo možné modelovat tuhé spojení mezi objekty.

Membrána

Plocha vykazuje rovnoměrnou tuhost ve všech směrech. Přenášejí se však pouze membránové síly v tahu (n_x, n_y) a membránové smykové síly (n_xy). Při tlakových a smykových silách jakož i momentech odpadají dotčené plošné prvky.

Membrána bez tahu

Přenášejí se pouze momenty a membránové síly v tlakovém stavu. Při membránových silách způsobujících tah dochází k výpadku dotčených plošných prvků (příklad: opotřebení otvoru).

Přenos zatížení

Tento typ umožňuje nanášet plošná zatížení na oblasti, které nejsou vyplněny plochami, například zatížení větrem na okna nebo na pruty haly. Zatížení této plochy je rozděleno na okraje nebo na integrované objekty. Jsou-li vytvářena zatížení na prut, přepočítá se zatížení do globálních směrů na skutečné délky prutů (směry zatížení X_L, Y_L, Z_L). Samotná plocha nemá žádnou tuhost.

Kritéria pro přenos zatížení můžete stanovit v záložce Přenos zatížení.

'Směr přenosu zatížení' popisuje, do kterého směru (směrů) má být zatížení na objekty nanášeno. Seznam nabízí možnosti výběru pro izotropní průběh na základě výpočtu MKP jakož i pro ortotropní uspořádání na pásy plochy, které se pro určení šířky přítoku zatížení uvažují v jedné nebo obou místních osách plochy.

Při volbě 'Isotropní | MKP' používá RFEM pro určení průběhu zatížení samostatný dílčí model, ve kterém je plocha zobrazena tuhým plošným prvkem. Všechny do plochy integrované objekty (pruty, liniové a uzlové podpory, linie spojené s prvky modelu, vazby nebo uzly apod.) jsou nahrazeny tuhými liniemi nebo tuhými uzlovými podporami. Reakce tohoto dílčího modelu se pak uvažují jako zatížení pro 3D výpočet programu RFEM. Mají určité objekty nepřenášet zatížení, můžete je zadat v oddíle 'Bez účinku na'.

Při přenosu zatížení přes pásy plochy můžete určit, jak má RFEM provést 'průběh zatížení'. Zatížení je standardně rozděleno na přilehlé objekty proměnným průběhem. Chcete-li však dosáhnout konstantního průběhu zatížení, zvolte příslušnou položku v seznamu. Rozdíl mezi oběma variantami je srovnán na následujícím obrázku.

Možnosti zadání pro 'šířku pásu plochy', 'faktor vyhlazení' a 'minimální počet pásů na ploše' jsou přístupné, je-li v oddíle 'Možnosti' aktivováno zaškrtávací políčko Rozšířené nastavení průběhu. Úpravy jsou nutné pouze při problematických průbězích zatížení. Účinek těchto parametrů je vysvětlen v odborném příspěvku Rozšířená nastavení průběhu u ploch přenosu zatížení na příkladu.

Pro plochu přenosu zatížení můžete také zadat 'plošnou tíhu', abyste například uvážili vlastní tíhu zasklení.

V oddíle 'Bez účinku na' můžete vyloučit pruty, linie a uzly z přenosu zatížení (například ztužidla). Zadejte objekty jednotlivě nebo zvolte vzorový objekt, který leží rovnoběžně s pruty nebo liniemi bez zatížení.

Jsou-li definovány hraniční linie plochy, jsou v oddíle 'Zatížené objekty' uvedeny zatížené pruty, linie a uzly. Přejete-li si specifický průběh zatížení, zaškrtněte na záložce 'Základní údaje' políčko Faktor průběhu zatížení. Poté můžete součinitele pro objekty přenášející zatížení individuálně zadat na záložce Faktory průběhu zatížení.

Při přenosu zatížení přes pásy plochy můžete uvážit 'excentricitu prutu' nebo 'průběh průřezu', abyste správně zachytili geometrickou polohu prutu nebo jeho průběh (viz kapitola Průřez. Zaškrtávací políčko 'Zanedbat momentovou rovnováhu' není standardně aktivováno. Tím se vytvoří moment z plošných zatížení k těžišti a srovná s momentem ze zatížení na prut k těžišti. Pro zatížení na uzel však tato volba nemá význam. Následující obrázek ukazuje, jak se volné liniové zatížení rozdělí na protilehlé pruty s uvážením a bez uvážení momentové rovnováhy.

Vyztužení

Tento typ tuhosti umožňuje jednoduchým a realistickým způsobem uvážit v modelování stabilizační účinky trapézových plechů, vaznic a ztužidel.

Vyztužovací plocha není uvážena jako objekt působící tuhostí. Spíše představuje geometrický základ k určení prutů a objektů ležících ve vyztužovací ploše a ke zjištění jejich vyztužujícího účinku. Proto je u vyztužovací plochy zaškrtávací políčko Deaktivovat pro výpočet automaticky zaškrtnuto a nelze jej ani deaktivovat.

Kritéria vyztužovací plochy můžete stanovit v záložkách Vyztužení, Parametry a Tolerance.

Vyztužení

K dispozici jsou dva typy vyztužení, které se zásadně liší.

• Plocha

Vyztužující účinek trapézového plechu je zobrazen ortotropní plochou, která je připojena k připojeným prutům přes tuhé vazby. Tuhost spojovacích prostředků je přitom uvážena přes liniové klouby v tuhých vazbách.

'Směr napětí' určuje orientaci trapézového plechu. Ovlivňuje orientaci ortotropní plochy a uváží se při definování vlastností ortotropie. Osy x a y se vztahují k lokálnímu osovému systému xyz plochy.

V oddíle 'Pruty spojené s plochou' jsou automaticky zapsány pruty, které se uvážují jako sekundární nosníky a podélníky trapézového plechu. Jsou to všechny pruty uvnitř definovaných Tolerancí v rovině vyztužovací plochy a kolmo resp. rovnoběžně ke směru napětí trapézového plechu.

Oddíl 'Bez účinku na' nabízí možnost vyloučit určité pruty z automatického přiřazení jako připojené pruty.

• Podpora prutu

Vyztužující účinek trapézových plechů, vaznic nebo ztužidel je zachycen pomocí podpor prutů na prutech plochy: Pro tyto připojené pruty jsou vytvořeny odpovídající smykové pole prutu a torzní uložení.

'Řád vyztužení' určuje orientaci trapézového plechu resp. vaznic. Osy x a y se vztahují k lokálnímu osovému systému xyz plochy.

V oddíle 'Podporované pruty' jsou automaticky zapsány pruty, které ohraničují krajní pole vyztužovací plochy nebo leží nejblíže k ohraničení vyztužovací plochy resp. se nacházejí ve vnitřním poli plochy. Platí Tolerance v rovině vyztužovací plochy a pro orientaci kolmo ke směru vyztužení.

Oddíl 'Bez účinku na' nabízí možnost vyloučit určité pruty z automatického přiřazení jako připojené pruty.

Parametry

Záložka 'Parametry' je přizpůsobena typu vyztužení: U plochy definujete vlastnosti trapézového plechu a spojovacích prostředků, u podpory prutu stanovíte stabilizační konstrukční díly.

• Plocha

V kategorii 'Panel' stanovte trapézový plech. V seznamu můžete vybrat již definovaný profil nebo pomocí volby 'Nový průřez' vytvořit trapézový plech. Použijte k tomu knihovnu, která je přístupná tlačítkem . Z parametrů průřezu jsou automaticky převzaty vlastnosti potřebné pro ortotropní plochu. Používají se pro tloušťku s typem tloušťky Formová ortotropie a typem ortotropie 'Trapézový plech'.

V kategorii 'Podélné spáry' stanovte, zda jsou trapézové plechy uspořádány pravidelně nebo nepravidelně. Pro každou oblast mezi dvěma sousedními podélnými spárami je vytvořena samostatná ortotropní plocha. Tyto plochy jsou na podélných spárách propojeny přes liniové klouby. Tuhost spojení podélné spáry je uvážena přes pružinové tuhosti definované v liniových kloubech, které vyplývají z pružnosti spojovacích prostředků zvolených v kategorii 'Upevnění podélné spáry'. Polohy podélných spár jsou automaticky odvozeny z uspořádání trapézových plechů.

'Excentricita' popisuje polohu trapézového plechu vzhledem k připojeným sekundárním nosníkům. S volbou 'Horní strana' je například trapézový plech uspořádán tak, že jeho dolní strana leží na horní straně sekundárních nosníků.

V kategorii 'Panel – upevnění k sekundárním nosníkům' stanovte parametry pro spojení ortotropní plochy se sekundárními nosníky. Provádí se přes tuhé vazby. Liniový kloub tuhých vazeb přitom zobrazuje tuhost spojení včetně vlivu deformace profilu. Pro upevnění trapézového plechu na sekundární nosníky jsou k dispozici vybrané spojovací prostředky.

U trapézového plechu v negativní poloze můžete stanovit, zda je plech upevněn na dolním pásku nebo na horním pásku. U trapézových plechů v pozitivní poloze probíhá upevnění vždy na dolním pásku.

Připojení ortotropní plochy k podélným nosníkům probíhá rovněž přes tuhé vazby s liniovými klouby, které vyplývají z tuhostí upevňovacích prostředků. V kategorii 'Panel – upevnění k podélným nosníkům' je k výběru několik spojovacích prostředků.

V kategorii 'Upevnění podélné spáry' zadejte spojovací prostředky pro podélné spáry. I zde jsou v seznamu k dispozici určité typy.

• Podpora prutu

Zvolte, které konstrukční díly přispívají výpočtově ke stabilizaci. Vedle komponent 'plošný profil', 'Vaznice' a 'Ztužidla' je k dispozici také volba 'Ruční tuhost'. Plošné profily a vaznice se vzájemně vylučují. Ztužidla však lze kombinovat jak s plošným profilem, tak s vaznicemi.

V kategorii 'Rozměry' stanovte geometrii. Délka smykového pole je standardně odvozena z geometrie vyztužovací plochy, ale lze ji také ručně upravit; v obou případech musí být v kategorii 'Plošný profil' zaškrtnuta volba 'Uvažovat jako smykový panel'. Rozteč překladů je také automaticky přednastavena jako maximální vzdálenost mezi pruty vnitřního a krajního pole. Ruční definice je rovněž možná.

'Excentricita' popisuje polohu trapézového plechu vzhledem k připojeným prutům. S volbou 'Horní strana' je například trapézový plech uspořádán tak, že jeho dolní strana leží na horní straně prutů.

V kategorii 'Plošný profil' můžete stanovit parametry trapézového plechu. Zaškrtnete-li volbu 'Uvažovat jako torzní uložení', vytvoří program pro pruty krajních a vnitřních polí vždy podporu prutu s nelinearitou Φ_x Torzní uložení kolem x. Při volbě 'Uvažovat jako smykový panel' je pro pruty krajních a vnitřních polí vždy vytvořena podpora prutu s nelinearitou Smykový panel v y nebo z. Směr vyplývá z lokální osy prutu, která leží ve vyztužovací ploše.

U plošného profilu můžete v seznamu pro 'Průřez a Materiál' vybrat již definovaný profil nebo pomocí volby 'Nový průřez' vytvořit trapézový plech. Použijte k tomu knihovnu, která je přístupná tlačítkem . Poté stanovte další parametry, jako způsob upevnění, určení tuhosti styčníku, tuhost prutu a plechu apod. Je-li aktivováno zaškrtávací políčko 'Uvažovat jako smykový panel', uváží se dodatečně tuhost smykového panelu podle DIN 18807.

U podpor prutu vaznic zvolte v kategorii 'Vaznice' profil vaznic a zadejte rozteč vaznic. S uvážením dalších parametrů tuhostí jsou pro pruty krajních a vnitřních polí vytvořeny podpory prutů s nelinearitou Φ_x Torzní uložení kolem x.

V kategorii 'Ztužidla' zvolte profil diagnál a svislic. Zadejte rozteč svislic a počet ztužidel. Z těchto parametrů jsou pro pruty krajních a vnitřních polí vždy vytvořeny podpory prutů s nelinearitou Smykový panel v y nebo z. Směr vyplývá z lokální osy prutu, která leží ve vyztužovací ploše.

Tolerance

Na záložce 'Tolerance' definujete přípustné odchylky, podle kterých jsou pruty automaticky přiřazeny k podélným a příčným nosníkům (typ vyztužení Plocha) resp. ke krajnímu poli a vnitřnímu poli (typ vyztužení Podpora prutu).

'Tolerance pro pruty v rovině' řídí, v rámci jaké odchylky jsou pruty považovány za ležící ve vyztužovací ploše. Tuto hodnotu můžete stanovit absolutně jako vzdálenost nebo relativně pomocí úhlu. Analogicky můžete stanovit 'Tolerance pro pruty rovnoběžné/kolmé k ose x plochy'.

• Zobrazit a skrýt generované objekty vyztužovacích ploch

Program vytváří z parametrů ortotropní plochy, tuhé vazby a liniové klouby s odpovídajícími geometrickými vlastnostmi a vlastnostmi tuhosti. Tlačítkem na panelu nástrojů můžete řídit, zda mají být tyto generované objekty v modelu zobrazeny. Případně použijte v navigátoru – Zobrazení zaškrtávací políčko Model → Plochy → Vyztužení.

Při renderování plného modelu je zobrazen zvolený trapézový plech. Tím můžete graficky zkontrolovat směr napětí. Směr napětí je také symbolizován červenou směrovou šipkou.

• Převést generované objekty vyztužovacích ploch na standardní objekty

Generované objekty vyztužovacích ploch – ortotropní plochy, tuhé vazby, liniové klouby – jsou v navigátoru – Data označeny fialovým písmem a nelze je upravovat. Chcete-li objekty upravit, nabízí program možnost převodu na "skutečné" plochy. Postupujte následovně:

1. Dvojklikněte v navigátoru – Data na generovanou plochu nebo generovaný liniový kloub.
2. Klikněte v dialogu objektu dole na tlačítko .

Touto funkcí jsou všechny generované objekty vyztužovací plochy převedeny na ortotropní standardní plochy a případně standardní klouby. Tím je vyřešen generovaný stav a generované objekty jako takové ztrácejí. Před provedením funkce se proto zobrazí odpovídající upozornění.

Pokud jste funkci použili nechtěně, můžete původní stav obnovit tlačítkem Zpět . Nebo soubor zavřete bez uložení.

Výsledková plocha

Tento typ tuhosti umožňuje převést napětí a síly jiných objektů pomocí integračního postupu na vnitřní síly plochy. Tím můžete například u tělesa určit membránová a ohybová napětí, která je třeba posuzovat s různými dílčími součiniteli spolehlivosti.

Další kritéria pro integrování výsledků můžete stanovit na záložce Výsledková plocha.

Zvolte v oddíle 'Integrovat napětí a síly', zda mají být výsledky zachyceny čistě objektově nebo také geometricky v rámci oblasti. Stanovte v oddíle 'Zahrnout objekty' relevantní plochy a tělesa. Alternativně zvolte 'Všechny' objekty a pak v oddíle 'Vyloučeno z inkluzivních objektů' vylučte určité prvky.

Mají-li být výsledky určité oblasti "pod" a "nad" plochou integrovány, můžete relevantní vzdálenosti definovat v oddíle 'Parametry'. Vztahují se k lokální ose z kolmé k rovině plochy.

Geometrický typ

Geometrický typ popisuje formální koncept plochy. V seznamu je k výběru několik typů.

image

Čtyřúhelník

Tento typ plochy popisuje ve své základní formě obecnou čtyřstrannou plochu. Jako hraniční linie jsou možné přímé linie, oblouky, polylinie a spline křivky. Tím lze modelovat zakřivené plochy.

Stanovte v dialogu 'Nová plocha' hraniční linie čtyřúhelníkové plochy. Nelze-li uzavřená plocha vytvořena čtyřmi liniemi, jsou přípustné i více než čtyři linie. Na záložce 'Čtyřúhelník' jsou pak zadány čtyři rohové uzly. Řídíte jimi, jak je zakřivená plocha napnuta.

image

Ořezaná

Průsečíky ploch můžete rychle vytvořit: Vyberte plochy a otevřete kontextovou nabídku. K dispozici je několik možností k výběru.

S volbou 'Vytvořit průsečík' je generována pouze linie průsečíku. Zvolíte-li jednu z voleb 'Rozdělit pomocí průsečíku', vytvoří RFEM dílčí plochy a přiřadí jim typ 'Ořezaný'. Poté můžete komponenty smazat, pokud například chcete odstranit přečnívající plochy.

Natočení

Rotační plocha vzniká, když je existující linie otočena kolem osy. RFEM vytvoří plochu z počátečních a koncových uzlů jakož i z otočených definičních bodů linie. Přitom jsou generovány nové linie.

Stanovte na záložce 'Natočení' hraniční linii plochy, která má být otočena. Zadejte úhel natočení α. Body osy natočení můžete určit přes souřadnice nebo graficky tlačítkem .

image

Spline s minimálním zakřivením

Tímto geometrickým typem můžete vytvořit zakřivenou plochu přes řídicí uzly, které leží na ploše nebo také mimo ni. Tak lze například modelovat povrchy terénu.

Stanovte 'souřadnicový systém' referenční roviny a zadejte 'vzorkovací souřadnice v souřadnicovém systému'. Tyto body reprezentují řídicí uzly plochy spline. Pak stanovte 'hraniční linie referenční roviny' nebo vyberte linie graficky tlačítkem .

Tloušťka s materiálem

Vyberte v seznamu existujících tlouštěk vhodný typ nebo definujte novou tloušťku (viz kapitola Tloušťky).

Materiál tloušťky

Materiál tloušťky stanovené v oddíle výše je přednastaven. Je-li to nutné, můžete v seznamu již vytvořených materiálů vybrat jiný materiál nebo také nově definovat (viz kapitola Materiály). Tento materiál je pak přiřazen typu tloušťky.

Klouby

Pomocí kloubu lze řídit přenos vnitřních sil podél linie plochy (viz kapitola Liniové klouby. Po zaškrtnutí zaškrtávacího políčka můžete stanovit typ kloubu na záložce 'Klouby'.

Podpory

Je-li plocha pružně zapuštěna, můžete na záložce 'Podpory' vybrat nebo nově definovat plošnou podporu (viz kapitola Plošné podpory).

Uvolnění

K odpojení modelu na ploše můžete na záložce 'Uvolnění' vybrat nebo nově definovat plošné uvolnění (viz kapitola Plošná uvolnění).

Excentricita

Pomocí excentricity lze modelovat výškový posun celé plochy (viz kapitola Excentricity ploch). Typ posunu můžete stanovit na záložce 'Excentricita'.

Faktor průběhu zatížení

Pro plochu typu Přenos zatížení je možné stanovit faktory rozdělení pro objekty přenášející zatížení. Zaškrtnete-li zaškrtávací políčko, můžete tyto faktory individuálně přiřadit v nové záložce.

Zatížené objekty plochy přenosu zatížení jsou v řádku přednastaveny. Každému objektu je přiřazen faktor 1,00, takže všechny objekty přispívají rovnoměrně k přenosu zatížení. Přejete-li si specifické rozdělení, klikněte do dalšího volného řádku a vyberte linii nebo prut. Pak přiřaďte vhodný 'faktor rozdělení'.

Zahuštění sítě

Rozteč sítě KP může být přizpůsobena geometrii plochy (viz kapitola Zahuštění sítě ploch). Je tak nezávislá na obecných nastaveních sítě. Na záložce 'Zahuštění sítě' můžete vybrat nebo nově definovat zahuštění sítě plochy.

Specifické osy

Každá plocha má lokální souřadný systém. V pravidle je rovnoběžně orientován k globálním osám. Souřadnicový systém však lze – odděleně pro vstup a výstup – stanovit uživatelsky.

Vstupní osy

Orientace vstupních os má například význam pro vlastnosti ortotropie a základu nebo pro účinek plošného zatížení.

Seznam v oddíle 'Kategorie' nabízí různé možnosti, jak přizpůsobit polohu os:

• Úhlové pootočení: otočení plošných os xy kolem osy Z o úhel α
• Osa rovnoběžná s liniemi: orientace osy x nebo y podle linie
• Osa směřující k bodu: orientace osy x nebo y k průsečíku linie s plochou
• Osa rovnoběžná se souřadnicovým systémem: orientace os k uživatelsky definovanému souřadnému systému

Referenční objekty můžete určit graficky tlačítkem .

Zaškrtávací pole 'Reverzovat lokální osu z' umožňuje orientovat osy z a y opačně.

Výsledkové osy

Aktuálně je orientace výsledkových os možná pouze 'Identická se vstupními osami'.

Rastr pro výsledky

Každá plocha je pokryta rastru, který se používá pro výstup výsledků v tabulkách. Umožňuje výstup nezávislý na síti KP v pravidelných, přizpůsobitelných výsledkových bodech.

Standardně je přednastaven kartézský rastr plochy s rovnoměrnou vzdáleností bodů rastru po 0,5 m v obou směrech. Je-li to nutné, můžete zde přizpůsobit 'vzdálenosti bodů rastru' ve směru x (b) a ve směru y (h), provést 'otočení rastru' nebo změnit 'počátek rastru'. Pro kruhové plochy nabízí typ rastru 'Polární' alternativu pro numerický výstup výsledků.

Je-li v oddíle 'Možnosti' zaškrtnuto políčko 'Automaticky přizpůsobit', jsou body rastru při změně plochy přizpůsobeny nové geometrii.

V oddíle 'Body' můžete zkontrolovat souřadnice generovaných bodů rastru. Změny v tabulce nejsou možné.

Integrované objekty

RFEM zpravidla automaticky rozpozná všechny objekty, které leží v ploše, ale nebyly použity pro definici plochy.

Čísla uzlů, linií a otvorů příslušejících ploše jsou uvedena v oddíle 'Integrované objekty v ploše'.

Není-li objekt rozpoznán, měli byste jej integrovat ručně: Deaktivujte Automatické rozpoznávání objektů. Vstupní pole v oddíle 'Integrované objekty v ploše' jsou nyní přístupná. Doplňte chybějící číslo objektu nebo použijte tlačítko , abyste objekt určili graficky.

Aktivovat přenos zatížení

Zaškrtávací políčko umožňuje rozdělit zatížení plochy – nezávisle na jejím typu tuhosti – pomocí plochy přenosu zatížení. Tím působí plocha ve modelu svou tuhostí. Rozdělení zatížení na sousední objekty je však řízeno parametry, které můžete stanovit na záložce Přenos zatížení. Tato funkce je relevantní především pro plochy typu tloušťky Nosníkový panel.

Deaktivovat pro výpočet

Zaškrtávací políčko nabízí možnost neuvážit plochu při výpočtu, například k simulaci fází výstavby nebo k prozkoumání varianty modelování. Tuhost, okrajové podmínky a zatížení plochy jsou v tomto případě neuváženy.

Informace | Analyticky

Tento oddíl se zobrazí, jakmile jste stanovili hraniční linie plochy. Nabízí přehled o důležitých vlastnostech plochy, jako je obsah plochy, objem a hmota, jakož i poloha těžiště plochy a orientace plochy. Otvory jsou odpovídajícím způsobem uváženy.