Uzlové podpory

Konstrukce vede svá zatížení přes podpory do základů. Bez uložení by byly všechny uzly volné a bez omezení ve svých posunech a pootočeních. Má-li uzel působit jako podpora, musí být nejméně jeden ze stupňů volnosti uzamčen nebo omezen pružinou. Kromě toho musí být uzel součástí plochy nebo prutu.

Deformace omezením uzlu jsou možné pouze pro odpovídajícím způsobem podpořené uzly.

Chcete-li uzlové podpoře přiřadit nelineární vlastnosti, můžete definovat kritéria selhání pro tahové nebo tlakové síly, trhání a mez kluzu nebo pracovní a tuhostní diagramy.

Symbol názvu uživatelsky definované uzlové podpory označuje držené stupně volnosti. Následující typy podpor jsou předdefinovány:

• Kloubová
• Tuhá
• Posuvná
• Posuvná ve směru X‘
• Posuvná ve směru Y'

Základní údaje

Záložka Základní údaje spravuje základní parametry podpory.

Souřadnicový systém

Každá uzlová podpora má lokální souřadnicový systém. Ten je standardně orientován rovnoběžně s globálními osami X, Y a Z. Pokud jste vytvořili uživatelsky definovaný souřadnicový systém nebo jej definujete tlačítkem , můžete použít i tento referenční systém.

Podporové podmínky

Podporové podmínky jsou rozděleny na 'Translační' a 'Rotační' stupně volnosti. První popisují podpory ve směru os podpory, druhé omezení kolem těchto os.

Chcete-li definovat podporu nebo omezení, zaškrtněte zaškrtávací políčko pro příslušnou osu. Zatržítko symbolizuje, že stupeň volnosti je uzamčen a posun nebo pootočení uzlu v resp. kolem příslušného směru není možné.

Není-li přítomna podpora ani omezení, odstraňte zatržítko příslušného zaškrtávacího políčka. Konstanta translační nebo rotační pružiny se pak nastaví na nulu. Konstantu tuhosti můžete kdykoli upravit, abyste modelovali pružnou podporu uzlu. Tuhost pružin zadejte jako návrhové hodnoty.

Ve sloupci Nelinearita můžete účinnost vnitřních sil záměrně řídit pro každou složku. V závislosti na stupni volnosti jsou v seznamu nelinearit k dispozici odpovídající položky.

Nelineárně působící podpory jsou v grafice zobrazeny jinou barvou.

Selhání, je-li podporová síla/-moment negativní resp. pozitivní

Tímto můžete jednoduchým způsobem řídit, zda podpora může přijímat pouze kladné resp. záporné síly nebo momenty: Působí-li síla nebo moment v zakázaném směru, tato složka podpory selže. Ostatní držení a omezení zůstávají nadále účinná.

Směry 'negativní' a 'pozitivní' se vztahují k silám nebo momentům, které se do uzlové podpory zavádějí s ohledem na příslušné osy (tedy ne reakční síly ze strany podpory). Znaménka vyplývají ze směru globálních os: Směřuje-li například globální osa Z dolů, má zatěžovací stav "Vlastní tíha" za následek kladnou podporovou sílu P_Z.

Selhání všech, je-li podporová síla/-moment negativní resp. pozitivní

Na rozdíl od výše popsaného selhání jednotlivé složky podpora úplně selže, jakmile je složka neúčinná.

Vyberete-li jinou nelinearitu, můžete parametry definovat v záložkách Částečná účinnost, Diagram nebo Tření.

Možnosti

Pomocí zaškrtávacích políček této sekce můžete nastavit další vlastnosti uzlové podpory. V závislosti na výběru se doplní záložky Specifický směr nebo Tuhost pomocí fiktivního sloupu. Je-li aktivován addon 'Posouzení betonu', je k dispozici další zaškrtávací políčko pro definici Rozměrů podpory.

Specifický směr

Záložka Specifický směr nabízí možnost podporu natočit. Tím odpadá nutnost vytvářet uživatelsky definovaný souřadnicový systém.

Typ směru

Pro orientaci podpory je k dispozici několik možností: Podporu můžete natočit kolem os podpory X', Y' a Z', nasměrovat na jeden nebo dva uzly nebo uspořádat rovnoběžně s prutem nebo linií. Objekty můžete graficky vybrat tlačítkem .

Tuhost pomocí fiktivního sloupu

Záložka Tuhost pomocí fiktivního sloupu se doporučuje zejména pro bodové podpory 2D konstrukcí. Zde můžete konstanty tuhosti pružné podpory určit z parametrů sloupu, který v modelu není zobrazen. Poněvadž dále bodová podpora poměry v oblasti hlavy sloupu zachycuje jen nedokonale, jsou k dispozici speciální makroelementy sloupů. Z okrajových podmínek určuje RFEM tuhost pružin podpory. To umožňuje realistické modelování bez singularitních efektů, které by vznikly při tuhé podpoře v jediném uzlu KP.

Parametry

Jako 'Model uložení' jsou k dispozici tři přístupy. Každý je symbolizován v grafice dialogu.

• Při modelu 'Plošný základ' se vymezí plocha v rozměrech sloupu a pružně se založí. Moduly reakce podloží se určí z geometrických a materiálových údajů sloupu.
• Při modelu 'pružná uzlová podpora' se vymezí plocha a podepře bodově. Podpora je opatřena translačními a rotačními pružinami, které vyplývají z geometrických a materiálových údajů sloupu. Pro zohlednění vyšší tuhosti v ohybu v oblasti sloupů je plocha interně zdvojnásobena.
• Model 'uzlová podpora s přizpůsobenou sítí KP' odpovídá pružné uzlové podpoře, avšak v bodových podporách se nepřikládají pružiny.

Zadejte údaje o sloupu, které jsou potřebné pro určení tuhostí pružin. Geometrie 'Hlava sloupu' může být popsána obdélníkově nebo kruhově, volitelně s natočením sloupu.

'Výška sloupu' ovlivňuje konstanty translačních a rotačních pružin.

Průřez a materiál sloupu

Pro určení tuhostí pružin jsou zapotřebí průřezové a materiálové charakteristiky sloupu. Není-li sloup 'Identický s hlavou sloupu' (tj. ani obdélníkový, ani kruhový), můžete v seznamu vybrat nebo nově definovat vhodný průřez sloupu.

Vyberte 'Materiál sloupu' v seznamu. Pomocí tlačítek a můžete vytvořit nový materiál.

Podmínky sloupu

Typ uložení v hlavě sloupu a v základové patce vstupuje do určení translačních a rotačních pružin. V seznamu jsou k dispozici následující možnosti:

• Kloubové
• Poddajné
• Tuhé

U možnosti 'Poddajné' můžete zadat stupeň omezení v základové patce v procentech.

'Smyková tuhost' sloupu se při určení tuhostí standardně zohledňuje.

Pružné podpory v důsledku fiktivního sloupu

Tato sekce uvádí konstanty pružných podpor, které vyplývají z geometrie a materiálových vlastností sloupu. Hodnoty se přenesou do záložky 'Základní údaje'.

Rozměry podpory

Rozměry podpory jsou potřebné pro určení plochy zavedení zatížení při průrazovém posouzení. Tato záložka je proto přístupná pouze tehdy, je-li aktivován addon Posouzení betonu.

Určete pro každou složku translační podpory 'Typ', který popisuje tvar podporové plochy – obdélníkový nebo kruhový. Poté můžete v dalších sloupcích definovat geometrii podpory pomocí délek nebo průměru.

Částečná účinnost

Částečná účinnost složky podpory je k dispozici jako nelineární vlastnost podpory (viz obrázek Výběr nelinearity podpory).

Určete účinnost podpory pro 'Negativní oblast' i pro 'Pozitivní oblast'. Úprava znamének je vysvětlena v sekci Selhání. V seznamu 'Typ' jsou k dispozici různá kritéria pro účinnost podpory.

• Úplná: Složka uložení je plně účinná.
• Tuhá od posunu/pootočení podpory: Tuhost translační nebo rotační pružiny je účinná pouze do určitého posunu nebo pootočení. Při překročení se uplatní tuhá podpora resp. omezení.
• Trhání od podporové síly/podporového momentu: Podpora je účinná pouze do určité síly resp. momentu. Při překročení podpora selže.
• Mez kluzu od podporové síly/podporového momentu: Podpora je účinná pouze do určité síly resp. momentu. Při překročení se deformace zvětšují, ale napětí již nikoli.
• Selhání: Složka uložení není účinná.

Většina typů uložení je kombinovatelná s 'Prokluzem', díky čemuž se podpora uplatní až po určitém posunu nebo pootočení.

Diagram

Diagram složky podpory je k dispozici jako nelineární vlastnost podpory (viz obrázek Výběr nelinearity podpory).

Určete ve sloupci 'Posun' resp. 'Natočení' počet definičních bodů pracovního diagramu s odpovídajícími hodnotami. Ve sloupci 'Síla' resp. 'Moment' pak můžete přiřadit hodnoty na ose x posunů resp. natočení k podporovým silám resp. momentům.

Pro 'Začátek diagramu' a 'Konec diagramu' jsou k dispozici následující kritéria:

• Trhání: Podpora je účinná pouze do maximální hodnoty síly resp. momentu. Při překročení podpora selže.
• Mez kluzu: Podpora je účinná pouze do maximální hodnoty síly resp. momentu. Při překročení se deformace zvětšují, ale napětí již nikoli.
• Kontinuálně: Za definiční oblastí se použije konstanta tuhosti posledního kroku.
• Zarážka: Přípustná deformace se omezí na maximální hodnotu posunu resp. pootočení. Při překročení se uplatní tuhá podpora resp. omezení.

Tuhostní diagram

Tuhostní diagram složky podpory je k dispozici jako nelineární vlastnost rotační podpory.

Určete nejprve v seznamu 'Tuhost v závislosti na' (dole v záložce) složku podporové síly, od které závisí tuhost pružiny. Volba |P| představuje výslednou podporovou sílu.

Poté určete ve sloupci 'Síla' počet definičních bodů pracovního diagramu s odpovídajícími charakteristikami. Ve sloupci 'Pružina' pak můžete přiřadit příslušné konstanty tuhosti.

Pro 'Začátek diagramu' a 'Konec diagramu' jsou k dispozici následující kritéria:

• Trhání: Podpora je účinná pouze do maximální hodnoty síly. Při překročení podpora selže.
• Mez kluzu: Podpora je účinná pouze do maximální hodnoty síly. Při překročení se deformace zvětšují, ale napětí již nikoli.
• Kontinuálně: Za definiční oblastí se použije konstanta tuhosti posledního kroku.

Tření

V seznamu 'Nelinearita' jsou k dispozici čtyři možnosti pro definici tření translační podpory v závislosti na jiné složce podpory (viz obrázek Výběr nelinearity podpory).

Přenášené podporové síly se uvedou do vztahu s tlakovými silami, které působí v jiném směru. V závislosti na výběru v záložce 'Základní údaje' závisí tření buď pouze na jedné podporové síle, nebo na celkové síle dvou současně působících podporových sil. Mezi podporovou silou a třecí silou existuje následující vztah:

FAQ 003537 vysvětluje, jak lze zohlednit tření v uzlové podpoře.

Následující model sloupu ukazuje podporu, ve které se vodorovné síly přenášejí třením. Vodorovné síly však mohou činit nejvýše 10 % svislé síly. V ZS 1 je tato podmínka splněna. V ZS 2 se model stává nestabilním, protože vodorovné zatížení je příliš velké.

Lešenářský kloub

Lešenářský kloub je k dispozici jako nelineární vlastnost podpory pro rotační stupně volnosti φ_X a φ_Y. Tímto můžete definovat podpory typu lešení pro dočasné konstrukce, jako jsou pracovní lešení nebo stavební podpěry.

V záložce 'Lešenářský kloub' můžete definovat pracovní diagram M-φ. Parametry jsou podrobněji popsány v produktové funkci podpora typu lešení.