Plochy

Plochami je popsána geometrie rovinných nebo zakřivených konstrukčních prvků, 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 jsou pro výpočet uvažovány v těžištní 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, budou definiční linie po zadání parametrů plochy a potvrzení OK v dialogovém okně automaticky vytvořeny.

Karta Základy spravuje základní parametry plochy. Zaškrtnutím příslušných políček se přidají další karty, na kterých můžete provést specifické údaje.

Typ tuhosti

Typ tuhosti určuje, jakým způsobem mohou být vnitřní síly přenášeny, nebo jaké vlastnosti jsou u plochy předpokládány. V seznamu jsou k dispozici různé typy k výběru.

Standard

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

Bez tloušťky

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

Tuhá

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

Membrána

Plocha vykazuje stejnoměrnou tuhost ve všech směrech. Přenášeny jsou však pouze membránové síly v tahu (n_x, n_y) a membránové smykové síly (n_xy). Při tlakových a smykových silách a momentech dojde k vyřazení dotčených plošných prvků.

Membrána bez tahu

Přenášeny jsou pouze momenty a membránové síly v tlakovém stavu. Při membránových silách, které způsobují tah, dojde k výpadku dotčených plošných prvků (příklad: otlačení otvoru).

Přenos zatížení

Pomocí tohoto typu lze nanést plošná zatížení na oblasti, které nejsou vyplněny plochami, například zatížení větrem na okna nebo na pruty haly. Zatížení této plochy je rozděleno na hrany nebo na integrované objekty. Pokud jsou vytvářena zatížení na prut, je zatížení přepočítáno na skutečné délky prutů v globálních směrech (směry zatížení X_L, Y_L, Z_L). Samotná plocha nemá žádnou tuhost.

Kritéria pro přenos zatížení můžete určit na kartě Přenos zatížení.

'Směr přenosu zatížení' popisuje, v jakém směru (směrech) má být zatížení nanášeno na objekty. Seznam nabízí možnosti výběru pro izotropní rozdělení na základě výpočtu FEM a pro ortotropní uspořádání na pásy plochy, které jsou uvažovány pro stanovení šířky záběru zatížení v jedné nebo obou lokálních osách plochy.

Při volbě 'Izotropní | FEM' používá RFEM pro stanovení průběhu zatížení samostatný dílčí model, ve kterém je plocha zobrazena prostřednictvím tuhého plošného prvku. Všechny objekty integrované do plochy (pruty, liniové a uzlové podpory, linie spojené s prvky modelu, vazby nebo uzly atd.) jsou nahrazeny tuhými liniemi nebo tuhými uzlovými podporami. Reakce tohoto dílčího modelu jsou pak uvažovány jako zatížení pro 3D výpočet RFEM. Mají-li určité objekty nepřenášet zatížení, můžete je zadat v části 'Bez účinku na'.

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

Možnosti zadání pro 'šířku pásu plochy', 'vyhlazovací součinitel' a 'minimální počet pásů na ploše' jsou přístupné, pokud je v části 'Možnosti' aktivováno zaškrtávací pole Rozšířená nastavení rozdělení. Úpravy jsou nutné pouze při problematickém rozdělení zatížení. Účinek těchto parametrů je vysvětlen na příkladu v odborném příspěvku Rozšířená nastavení rozdělení u ploch přenosu zatížení.

Pro plochu přenosu zatížení můžete také určit 'vlastní tíhu plochy', abyste například zohlednili vlastní tíhu zasklení.

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

Jsou-li hraniční linie plochy definovány, jsou v části 'Zatížené objekty' uvedeny zatížené pruty, linie a uzly. Pokud si přejete specifické rozdělení zatížení, zaškrtněte na kartě 'Základy' políčko Součinitel rozdělení zatížení. Poté můžete součinitele pro objekty přenášející zatížení individuálně určit na kartě Součinitele rozdělení zatížení.

Při přenosu zatížení přes pásy plochy můžete zohlednit 'excentricitu prutu' nebo 'průběh průřezu', abyste správně zachytili geometrickou polohu prutu nebo jeho průběh (viz kapitola Průřez). Zaškrtávací pole 'Zanedbat momentovou rovnováhu' není standardně aktivováno. Tím je moment z plošných zatížení vytvořen k těžišti a srovnán s momentem z zatížení na prut k těžišti. Pro zatížení na uzel má však tato volba bezvýznamnost. Následující obrázek ukazuje, jak je volné liniové zatížení s a bez zohlednění momentové rovnováhy rozděleno na protilehlé pruty.

Vyztužení

Pomocí tohoto typu tuhosti lze jednoduše a realisticky zohlednit stabilizační účinky trapézových plechů, vaznic a ztužidel při modelování.

Plocha vyztužení není zohledněna jako objekt působící tuhostí. Představuje spíše geometrický základ pro určení prutů a objektů ležících v ploše vyztužení a stanovení jejich vyztužujícího účinku. Proto je u plochy vyztužení zaškrtávací pole Deaktivovat pro výpočet automaticky zaškrtnuto a nelze jej deaktivovat.

Kritéria plochy vyztužení můžete určit na kartách 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 napojena na připojené pruty přes tuhé vazby. Tuhost spojovacích prostředků je při tom zohledněna přes liniové klouby v tuhých vazbách.

Pomocí 'směru napětí' určíte orientaci trapézového plechu. Ovlivňuje orientaci ortotropní plochy a je zohledněn při definování vlastností ortotropie. Osy x a y se vztahují k lokálnímu systému os xyz plochy.

V části 'Pruty spojené s plochou' jsou automaticky zapsány pruty, které jsou zohledněny jako sekundární a hlavní nosníky trapézového plechu. Jde o všechny pruty uvnitř definovaných Tolerancí v rovině plochy vyztužení a kolmo či rovnoběžně ke směru napětí trapézového plechu.

Část '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 podporami prutů na prutech plochy: Pro tyto připojené pruty jsou vytvořeny odpovídající smykové pole prutu a torzní uložení.

Pomocí 'směru vyztužení' určíte orientaci trapézového plechu resp. vaznic. Osy x a y se vztahují k lokálnímu systému os xyz plochy.

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

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

Parametry

Karta 'Parametry' je přizpůsobena typu vyztužení: U plochy definujete vlastnosti trapézového plechu a spojovacích prostředků, u podpory prutu určíte stabilizační konstrukční prvky.

• Plocha

V kategorii 'Panel' určete trapézový plech. V seznamu můžete vybrat již definovaný plošný profil nebo pomocí volby 'Nový průřez' vytvořit trapézový plech. Použijte k tomu knihovnu, která je přístupná pomocí tlačítka . Z parametrů průřezu jsou automaticky převzaty vlastnosti potřebné pro ortotropní plochu. Ty jsou použity pro tloušťku s typem tloušťky Form-Ortotropie a typem ortotropie 'Trapézový plech'.

V kategorii 'Podélné spoje' určete, zda jsou trapézové plechy uspořádány pravidelně nebo nepravidelně. Pro každou oblast mezi dvěma sousedními podélnými spoji je vytvořena samostatná ortotropní plocha. Tyto plochy jsou na podélných spojích spojeny přes liniové klouby. Tuhost spoje podélného spoje je zohledněna přes v liniových kloubech definované tuhosti pružin, které vyplývají z poddajnosti spojovacích prostředků zvolených v kategorii 'Upevnění podélného spoje'. Polohy podélných spojů jsou automaticky odvozeny z uspořádání trapézových plechů.

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

V kategorii 'Panel - upevnění na sekundární nosníky' určete parametry pro napojení ortotropní plochy na sekundární 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 určit, zda je plech upevněn na spodním nebo horním pásu. U trapézových plechů v pozitivní poloze se upevnění vždy provádí na spodním pásu.

Napojení ortotropní plochy na hlavní nosníky se rovněž provádí přes tuhé vazby s liniovými klouby, které vyplývají z tuhostí upevňovacích prostředků. V kategorii 'Panel - upevnění na hlavní nosníky' je k dispozici několik spojovacích prostředků k výběru.

V kategorii 'Upevnění podélného spoje' zadáte spojovací prostředky pro podélné spoje. I zde jsou v seznamu k dispozici určité typy.

• Podpora prutu

Vyberte, které konstrukční prvky přispívají k stabilizaci výpočtem. Kromě komponent 'plošný profil', 'Vaznice' a 'Ztužidla' je k dispozici také volba 'Manuální tuhost'. Plošné profily a vaznice se navzájem vylučují. Ztužidla však mohou být kombinována jak s plošným profilem, tak s vaznicemi.

Tolerance

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

'Tolerance pro pruty v rovině' určují, v jakých odchylkách jsou pruty považovány za ležící v ploše vyztužení. Tuto hodnotu můžete zadat absolutně jako vzdálenost nebo relativně pomocí úhlu.

Výsledková plocha

Tento typ tuhosti umožňuje převést napětí a síly z jiných objektů pomocí integračního postupu na plošné vnitřní síly. Tím můžete například u tělesa stanovit membránová a ohybová napětí, která mají být posouzena s různými dílčími součiniteli spolehlivosti.

Další kritéria pro integrování výsledků můžete určit na kartě Výsledková plocha.

V části 'Integrovat napětí a síly' vyberte, zda mají být výsledky zahrnuty čistě objektově nebo také geometricky v rámci oblasti. V části 'Zahrnout objekty' určete relevantní plochy a tělesa. Případně vyberte 'Všechny' objekty a poté v části 'Vyloučeno z inkluzivních objektů' vylučte určité prvky.

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

Typ geometrie

Typ geometrie popisuje formální koncept plochy. V seznamu jsou k dispozici různé typy k výběru.

Rovina

U rovinné plochy leží všechny hraniční linie v jedné rovině. Přes tlačítko seznamu jsou přístupné různé tvary rovinných ploch.

Plochu můžete (po potvrzení OK v dialogovém okně) definovat graficky tažením obdélníku, kružnice apod. Pokud zvolíte 'Výběr hranic', rozpozná RFEM plochu automaticky, jakmile je stanoven dostatečný počet hraničních linií.

Čtyřúhelník

Tento typ plochy popisuje ve své základní podobě obecnou čtyřstrannou plochu. Jako hraniční linie jsou možné přímé linie, oblouky, polilinie a spliny. Tím lze modelovat zakřivené plochy.

V dialogovém okně 'Nová plocha' určete hraniční linie plochy čtyřúhelníku. Nelze-li uzavřenou plochu vytvořit čtyřmi liniemi, jsou přípustné i více než čtyři linie. Na kartě 'Čtyřúhelník' jsou poté zadány čtyři rohové uzly. Ty určují, jak je zakřivená plocha rozepnuta.

NURBS křivka

Plochy NURBS jsou vytvářeny ze čtyř uzavřených linií NURBS (viz kapitola Linie). Tím lze modelovat téměř libovolné plochy volného tvaru.

V dialogovém okně 'Nová plocha' určete hraniční linie plochy NURBS. Vždy protilehlé páry linií NURBS musí mít stejný počet kontrolních bodů, aby řád těchto linií NURBS byl 'kompatibilní'. Na kartě 'NURBS' pak můžete ovlivnit tvar plochy přes 'Váhy kontrolních bodů'. Souřadnice vybraného kontrolního bodu jsou uvedeny v části 'Souřadnice - kontrolní bod'.

Oříznutá

Pokud se plochy protínají, můžete průsečík rychle vytvořit: Vyberte plochy a vyvolejte kontextovou nabídku. K dispozici jsou různé možnosti k výběru.

S volbou 'Vytvořit průsečík' je generována pouze průsečná linie. Pokud vyberete jednu z voleb 'Rozdělit pomocí průsečíku', vytvoří RFEM dílčí plochy a přiřadí jim typ 'Oříznutá'. Poté můžete komponenty smazat, pokud například chcete odstranit přesahující plochy.

Rotace

Rotační plocha vzniká, pokud je existující linie otočena kolem osy. RFEM vytvoří plochu z počátečního a koncového uzlu a z rotovaných definičních bodů linie. Při tom jsou generovány nové linie.

Na kartě 'Rotace' určete hraniční linii plochy, která má být otočena. Zadejte úhel rotace α. body osy rotace můžete určit přes souřadnice nebo graficky pomocí tlačítka .

Trubka

Plocha trubky vzniká, pokud je střednice trubky otočena kolem této osy v poloměru. Při tom jsou generovány nové linie: dvě kružnice a jedna polilinie rovnoběžná s osou trubky.

Na kartě 'Trubka' určete poloměr trubky. Tato hodnota popisuje vzdálenost od osy trubky ke středu plochy. Zadejte číslo střednice nebo vyberte osu trubky graficky pomocí tlačítka .

Pokud průřez trubky probíhá kuželovitě, aktivujte zaškrtávací pole 'Odlišný poloměr na konci' a zadejte odpovídající hodnotu.

Spline s minimálním zakřivením

S tímto typem geometrie můžete vytvořit zakřivenou plochu přes řídicí uzly, které leží na ploše, ale i mimo ni. Tak lze například modelovat povrchy terénu.

Určete 'souřadnicový systém' referenční roviny a zadejte 'vzorkovací souřadnice v souřadnicovém systému'. Tyto body reprezentují řídicí uzly plochy splinu. Poté určete 'hraniční linie referenční roviny' nebo vyberte linie graficky pomocí tlačítka .

Tloušťka s materiálem

V seznamu existujících tlouštěk vyberte vhodný typ nebo definujte novou tloušťku (viz kapitola Tloušťky).

Materiál tloušťky

Materiál tloušťky určené v části výše je přednastaven. Je-li to nutné, můžete v seznamu již vytvořených materiálů vybrat jiný materiál nebo jej 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 políčka můžete typ kloubu určit na kartě 'Klouby'.

Podpory

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

Uvolnění

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

Excentricita

Pomocí excentricity lze modelovat svislý posun celé plochy (viz kapitola Excentricity plochy). Typ posunu můžete určit na kartě 'Excentricita'.

Součinitel rozdělení zatížení

Pro plochu typu Přenos zatížení je možné stanovit součinitele rozdělení pro objekty přenášející zatížení. Pokud zaškrtnete políčko, můžete tyto součinitele na nové kartě individuálně přiřadit.

Zatížené objekty plochy přenosu zatížení jsou přednastaveny v jedné řadě. Každému objektu je přiřazen součinitel 1.00, takže všechny objekty přispívají stejným dílem k přenosu zatížení. Chcete-li specifické rozdělení, klikněte do dalšího volného řádku a vyberte linii nebo prut. Poté přiřaďte vhodný 'součinitel rozdělení'.

Zahuštění sítě

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

Specifické osy

Každá plocha má lokální souřadnicový systém. V běžném případě je orientován rovnoběžně s globálními osami. Souřadnicový systém však lze – odděleně pro zadání a výstup – stanovit uživatelem.

Vstupní osy

Orientace vstupních os je například důležitá pro vlastnosti ortotropie a základu nebo pro účinek plošného zatížení.

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

• Úhlové pootočení: otočení os plochy xy kolem osy z s úhlem α
• Osa rovnoběžná s liniemi: orientace osy x nebo y na linii
• Osa směřující k bodu: orientace osy x nebo y k průsečíku linie s plochou
• Osa rovnoběžná se souřadnicovým systémem: orientace os k uživatelem definovanému souřadnicovému systému

Referenční objekty můžete určit graficky pomocí tlačítka .

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

Výsledkové osy

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

Rastr pro výsledky

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

Jako standard je přednastaven kartézský rastr plochy s rovnoměrnou vzdáleností bodů rastru 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 číselný výstup výsledků.

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

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

Integrované objekty

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

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

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

Aktivovat přenos zatížení

Zaškrtávací pole umožňuje rozdělit zatížení plochy – nezávisle na jejím typu tuhosti – pomocí plochy přenosu zatížení. Plocha tím působí ve modelu svou tuhostí. Rozdělení zatížení na sousední objekty je však řízeno parametry, které můžete určit na kartě Přenos zatížení. Tato funkce je především relevantní pro plochy typu tloušťky Nosníkový panel.

Deaktivovat pro výpočet

Zaškrtávací pole nabízí možnost nezohlednit plochu při výpočtu, například pro simulaci fází výstavby nebo pro zkoumání varianty modelování. Tuhost, okrajové podmínky a zatížení plochy nejsou v tomto případě uvažovány.

Informace | Analytické

Tato část se zobrazí, jakmile jste určili hraniční linie plochy. Nabízí přehled o důležitých vlastnostech plochy, jako je obsah plochy, těleso a hmota, jakož i poloha těžiště plochy a orientace plochy. Otvory jsou odpovídajícím způsobem zohledněny.