Výsledky vnitřních sil+klíče kombinací Výukový materiál
Všechny informace uvedené v tomto dokumentu mohou být změněny bez předchozího upozornění. Žádnou část tohoto dokumentu není dovoleno reprodukovat, uložit do databáze nebo systému pro načítání ani publikovat, a to v žádné podobě a žádným způsobem, elektronicky, mechanicky, tiskem, fotografickou cestou, na mikrofilmu ani jinými prostředky bez předchozího písemného souhlasu vydavatele. Firma Scia nezodpovídá za žádné přímé ani nepřímé škody vzniklé v důsledku nepřesností v dokumentaci nebo softwaru. Copyright 2010 Scia Group nv. Všechna práva vyhrazena. 2
Výsledky vnitřních sil + klíče kombinací Scia Engineer 2011 3
Aleš Vysloužil 07/2011 Vydání: Scia Engineer 2011 Tutoriál: Výsledky vnitřních sil + klíče kombinací Revize: 07/2011 Kanceláře společnosti Nemetschek Scia Belgie ústředí Scia Group nv Industrieweg 1007 B-3540 Herk-de-Stad Telefon: +32 13 55 17 75 Fax: +32 13 55 41 75 E-mail: info@scia-online.com Telefon podpora: CAE (Scia Engineer) Tel.: +32 13 35 03 10 E-mail podpora: support@sciaonline.com CAD (Allplan) Tel.: +32 13 35 03 15 CIM (SCIA Steel) Tel.: +32 13 35 03 20 think project! Tel.: +32 13 35 03 15 Rakousko Scia Datenservice Ges.m.b.H Dresdnerstrasse 68/2/6/9 A-1200 Wien Telefon: +43 1 7433232-11 Fax: +43 1 7433232-20 info@scia.at Podpora Tel.: +43 1 7433232-12 E-mail: support@scia-online.com Brazílie Scia Group Branch Office Rua Funchal, 418-35º andare Vila Olímpia - E-Tower São Paulo, SP 04551-060, Brasil Telefon: +55 11 3521-7232 Fax: +55 11 3521-7070 brasil@scia-online.com Česká republika Scia CZ, s.r.o. Slavíčkova 1a 638 00 Brno Telefon: +420 530 501 570 Fax: +420 226 201 673 info.brno@scia.cz Scia CZ, s.r.o. Evropská 33E 160 00 Praha 6 Telefon: +420 226 205 600 Fax: +420 226 201 673 info.praha@scia.cz Francie Scia France SARL Centre d affaires Objectif 2, rue Louis Armand F-92661 Asnières Cedex Telefon: +33 1.46.13.47.00 Fax: +33 3.28.33.28.69 france@scia-online.com Německo Scia Software GmbH Emil-Figge-Strasse 76-80 D-44227 Dortmund Telefon: +49 231/9742586 Fax: +49 231/9742587 info@scia.de Indie (vývojové středisko Scia) CADS Software India (P) Ltd NO. 43 Thirumalai Pillai Road, T. Nagar Chennai - 600017 INDIA Telefon: +91 44-28233681/82/83/84 Fax: +91 44-28232349 sales@cadsindia.com Nizozemsko Scia Nederland Kroonpark 10 NL- 6831 GV Arnhem Telefon: +31 26 320 12 30 Fax: +31 26 320 12 39 info@scia.nl Slovensko Scia SK, s.r.o. Topol ová 8 SK - 010 03 Žilina Telefon: +421 415 003 070-1 Fax: +421 415 003 072 info@scia.sk Španělsko MP Scia INGENIERIA sl C/La Fuente 25 A ES-28710 El Molar (Madrid) Telefon: +34 627559030 spain@scia-online.com Švýcarsko Scia Group Branch Office Dürenbergstr. 24 CH-3212 Gurmels Telefon: +41 26 341 74 11 Fax: +41 26 341 74 13 info@scia.ch Spojené arabské emiráty Nemetschek Scia ME Dubai Silicon Oasis HQ Building P.O. Box 341041, Dubai, U.A.E. Telefon: +971 4 5015744 Fax: +971 4 5015777 uae@scia-online.com Spojené království Scia Group Branch Office Holly House, 7 Holly Court Bramcote, Nottingham, NG9 3DZ Telefon: +44 (0) 115 9677722 Fax: +44 (0) 115 9677722 uk@scia-online.com USA Nemetschek Scia 7150 Riverwood Drive Columbia, MD (USA) Telefon: +1 410-290-5114 Fax: +1 410-290-8050 usa@scia-online.com 4
Obsah Obsah... 5 1. Základní informace... 7 1.1 Úvod... 7 1.2 Scia Engineer Support... 7 1.3 Scia websites... 8 2. Výpočet, síť... 9 2.1 Kontrola geometrických dat... 9 2.2 Propojit prvky/uzly... 11 2.3 Nastavení sítě... 12 2.4 Nastavení řešiče... 13 2.5 Lokální zahuštění sítě... 13 2.6 Generace sítě... 15 2.7 Výpočet... 17 2.8 Skrytý výpočet... 17 2.9 Autodesign... 18 2.10 Zobrazení 2D dat... 19 3. Výsledky... 21 3.1 Přemístění uzlů... 22 3.2 Deformovaná konstrukce... 24 3.3 Podpory... 25 3.3.1 Reakce... 25 3.3.2 Výslednice reakcí... 27 3.3.3 Tabulka základů... 28 3.3.4 Prostorová výslednice v uzlu... 29 3.3.5 Zobrazení intenzity... 30 3.4 Nosníky... 31 3.4.1 Vnitřní síly na prutech... 31 5
3.4.2 Deformace prutu... 37 3.4.3 Relativní deformace... 38 3.4.4 Napětí na prutu... 38 3.4.5 Smykové napětí... 40 3.4.6 Zadání přípoje, Síly v přípoji... 40 3.5 Plochy... 42 3.5.1 Přemístění uzlů... 42 3.5.2 Plochy Vnitřní síly... 43 3.5.3 Plochy Napětí... 46 3.5.4 Řez na ploše... 46 3.5.5 Integrační pás... 48 3.5.6 Průměrovací pás... 49 3.6 2D/1D upgrade... 51 3.7 Výkaz materiálu... 52 3.8 Protokol o výpočtu... 53 6
1. Základní informace 1.1 Úvod Tento tutoriál popisuje na vzorových příkladech principy programu a představuje jeho základní funkce. Tutoriál je určen především pro začínající uživatele, ovšem i pokročilí v něm mohou najít některé nové,,triky, které mohou zefektivnit jejich práci. 1.2 Scia Engineer Support Nemetschek Scia má pevně danou dvouúrovňovou strukturu uživatelské podpory. V případě, že zaměstnanci podpory první úrovně nebudou schopni uspokojivě zodpovědět Vaše dotazy, postoupí je pracovníkům druhé úrovně s detailními znalostmi dané oblasti. Každý pracovní den od 8.00 12.00 a 12.30 16.00 mohou všichni zákazníci se servisní smlouvou počítat s telefonickou podporou našeho týmu. Kromě technické pomoci s ovládáním programu nabízíme také pomoc při řešení neočekávaných potíží nebo vysvětlení konkrétního dotazu. Pokud podpora první úrovně dojde k závěru, že není schopna dostatečně zodpovědět Vaše dotazy, pošle žádost o pomoc nebo informaci dále na inženýra odpovědného za daný produkt. Tip Pokud se delší dobu snažíte dovolat a linka podpory je obsazená, můžete nám poslat e- mail na support@scia-online.com. Váš e-mail bude okamžitě zaregistrován a obdržíte e- mail s číslem a přímý odkaz na náš systém podpory. Zpracování vašeho dotazu můžete usnadnit a urychlit, pokud ve vašem dotazu uvedete následující údaje. číslo verze programu (najdete v nabídce Nápověda > O aplikaci) operační systém, na kterém program spouštíte jedná se o náhodný problém, nebo k němu dochází opakovaně přesný popis postupu vedoucího k chybě objevuje se problém pouze u jediného projektu nebo je na projektu nezávislý velmi pomůže, pokud k dotazu připojíte Váš projekt ( *.esa soubor) Nezapomeňte také uvést svůj kontakt. 7
1.3 Scia websites Pro naše české uživatele a zájemce o výpočetní program Scia Engineer jsme připravili webové stránky www.scia-online.cz. Na těchto stránkách můžete sledovat aktualizace jednotlivých verzí programu. Pokud vlastníte některou ze starších licencí Scia Engineer, SCIA ESA PT, nebo NEXIS 32 a nevíte, kde verzi stáhnout, zamiřte do sekce Download. http://www.scia-online.cz/index.php?typ=cda&showid=740 Dříve, než vytočíte telefonní číslo technické podpory, nahlédněte do sekce Tipy a Návody. http://www.scia-online.cz/index.php?typ=cda&showid=39 Zde můžete nalézt užitečné návody pro práci s programem. 8
2. Výpočet, síť Jakmile je vytvořen model analyzované konstrukce, může být výpočet požadovaného typu proveden. Scia Engineer aplikuje deformační variantu metody konečných prvků. Metoda bere v úvahu smykovou deformaci použitých nosníků. 2.1 Kontrola geometrických dat Občasná kontrola dat modelu před samotným výpočtem je vhodná a někdy také nezbytná. Zvláště u rozsáhlých modelů, které byly upravovány pomocí různých manipulačních příkazů, se mohou vyskytnout určitá neplatná nebo nepotřebná data. Taková data by měla být z projektu odstraněna, protože: zbytečně zabírají paměť, mohou vést ke špatné funkci některých příkazů. Program obsahuje jednoduchého pomocníka, který automaticky prozkoumá projekt a odhalí nesprávná nebo neplatná data. 9
Na obrázcích můžeme vidět, jak po spuštění tlačítka Spustit proběhne kontrola, kde nedojde k žádné kolizi a tudíž výpočetní model je připravený k výpočtu. Na druhou stranu může kontrola geometrických dat vypadat jako na následujícím obrázku. V tomto případě program odhalil následující problémy a pokusí se je opravit. Po opravě je model připraven k výpočtu. Poznámka Kontrola dat je důležitá také z jiného důvodu. Jako výchozí nastavení je, že protínající se pruty nejsou navzájem spojeny. Pokud se předpokládá, že působí společně, musí být zadán do jejich průsečíku spojovací uzel. Příkaz Kontrola geometrických dat hledá taková místa a nabízí uživateli provedení automatického spojení příslušných prutů. Tato operace může tedy vyřešit případné budoucí problémy s numerickou nestabilitou. 10
2.2 Propojit prvky/uzly Aby bylo zadáno nové spojení dvou entit v případě, že koncový uzel jedné entity leží někde na druhé entitě, musí uživatel zadat připojený uzel. Jakmile je připojený uzel zadaný, stanou se tyto dvě entity navzájem spojené. Pokud je požadováno jiné, než pevné spojení, je nutné do připojeného uzlu zadat kloub. Postup pro zadání nového připojeného uzlu se může lišit v závislosti na výchozích podmínkách: Dvě entity jsou již v modelu zadány a nyní vznikne potřeba je spojit. Jedna entita je již v modelu zadána a uživatel potřebuje zadat body, kde bude později připojena jiná entita, která bude definována později (vložení vnitřního uzlu Komponenty 1D dílce). Postup pro připojení dvou entit: - Spustíme příkaz Propojit prvky / uzly a postupujeme podle obrázku. Tento postup zaručí propojení celé konstrukce. Tzn., všech entit a uzlů. - Vybereme pruty/uzly, které se mají spojit a pokračujeme podle obrázků. Tento postup zaručí to, že se konstrukce nepropojí celá, ale pouze to, co opravdu chceme. 11
Postup pro odpojení entit: Provedeme-li propojení celé konstrukce a následně chceme některá propojení zrušit (odpojit), provedeme pomocí stromu Opravy/Odpojit propojené uzly. Vybereme příslušnou entitu a uzel a provedeme odpojení. Poznámka Je důležité vědět, co se má spojovat a vytvořit podle toho příslušný výběr. Tato poznámka je důležitá hlavně v případě zakřivených prutů. Pokud mají spojované pruty dva nebo více průsečíků a oba jsou vybrány pro operaci, bude spojení (připojené uzly) vytvořeno ve všech průsečících. To znamená, že pokud v takovém případě chceme pouze spojení v jednom konkrétním bodě, je nutné vybrat požadovaný koncový uzel prvního prutu a druhý prut. Potom bude spojení vytvořeno pouze ve vybraném uzlu. 2.3 Nastavení sítě Síť konečných prvků je generována programem automaticky. Uživatel však může řídit proces generace přes sadu parametrů. Parametry lze rovněž zadat v dialogu nastavení výpočtu těsně před spuštěním vlastního výpočtu. 12
2.4 Nastavení řešiče Tento dialog nastavuje základní parametry, které řídí průběh výpočtu. Význam jednotlivých parametrů je popsán v referenční příručce. Parametry lze rovněž zadat v dialogu nastavení výpočtu těsně před spuštěním vlastního výpočtu. 2.5 Lokální zahuštění sítě Čím je síť hustší, tím víc se výsledky blíží k teoreticky správným a tím je delší čas výpočtu a vyšší potřeba diskového prostoru. Hustota dělení by měla být volena s ohledem na způsob namáhání konstrukce a na požadavky kladené na výpočet. Při generování sítě se vychází ze zadané průměrné velikosti 2D prvku. Generátor sítě generuje takové prvky, u nichž se délka strany co nejvíce blíží k nastavené hodnotě. Respektovány jsou i vnitřní uzly ploch / skořepin. V určitých oblastech je nutné síť zahušťovat. Zahustit síť lze v kruhové oblasti kolem zadaného významného bodu, na linii a v celé ploše / skořepině. 13
Pokud se dvě zahušťované oblasti kdekoliv překrývají, je použita ta s větší hustotou prvků. Zahušťované oblasti mohou do řešené plochy /skořepiny zasahovat pouze částečně. Zjemnění sítě v okolí bodu/uzlu: Zjemnění sítě u hrany ploch: Plošné zjemnění sítě: 14
2.6 Generace sítě U složitých konstrukcí může být užitečné prohlédnout si síť prvků MKP předtím, než jsou výsledky podrobně zpracovány. Pomocí souboru parametrů, které se týkají náhledu, je možné řídit způsob zobrazování sítě 15
Na obrázku můžeme zkontrolovat, jak program vygeneroval síť konečných prvků. V odstavci 2.5 Lokální zahuštění sítě jsme zadali data pro zjemnění sítě a nyní vidíme, kde a jakým způsobem se prvky nadělí. Poznámka Při generaci sítě se můžeme setkat s hláškou, která nás varuje, že se v konstrukci nachází konečné prvky, kde úhel je menší než 5 stupňů. Na obrázku vidíme, jak takový konečný prvek může vypadat. Zde mohou vznikat nepřesnosti ve vypočtených výsledcích. Ve starších verzích Scia Engineer bylo velice problematické taková místa dohledat. Od verze Scia Engineer 2011 si uživatelé mohou místa vyhledat, zkontrolovat a případně síť konečných prvků upravit. 16
2.7 Výpočet 2.8 Skrytý výpočet 17
Tato funkce spustí výpočet, aniž by se na obrazovce ukazovali jakékoliv informace. Jakmile je výpočet ukončen, jsou automaticky obnovena všechna otevřená okna se zobrazenými výsledky. 2.9 Autodesign Program Scia Engineer umožňuje optimalizaci celé konstrukce, nebo její části. Optimalizace může být spuštěna pro ocelové a dřevěné konstrukce nebo pro ocelové a dřevěné části konstrukce z více materiálů. Je možné optimalizovat tyto hodnoty: Je také možné provést několik výše zmíněných typů optimalizace a porovnání výsledků. Jak je popsáno v úvodu, můžete provést několik různých optimalizací. Můžete spustit optimalizaci a porovnat výsledky pro různé části konstrukce a pro různé typy optimalizace (tj. standardní posudek a posudek na požární odolnost). Proto veškeré zadané optimalizace jsou uloženy ve Správci optimalizací. A tak nemusíte stále znova a znova definovat veškeré optimalizační kritéria a parametry. 18
2.10 Zobrazení 2D dat Po provedení výpočtu, nebo testu vstupních dat se v hlavním stromu objeví nová položka Zobrazení 2D dat. Zobrazení 2D dat je užitečný nástroj pro zobrazení a kontrolu plošných zatížení. Zejména volného plošného zatížení (LC3 nahodilé II.), kde na některých složitých typech konstrukcí vzniká nepřehlednost vygenerovaných zatížení. Zobrazení 2D dat umožní uživateli zkontrolovat zatížení tak, jak jdou následně do FEM řešiče. 19
20
3. Výsledky Servis Výsledky lze otevřít po provedení úspěšně dokončeného výpočtu. Seznam dostupných funkcí v servisu Výsledky se může lišit v závislosti na typu projektu a typu autorizovaných modulů. Většina položek v servisu výsledky má společné tyto základní parametry. Výsledky se dají zobrazovat na celé konstrukci = Vše, nebo pouze na Aktuálním výběru. 21
Typ zatížení: Dále můžeme výsledky zobrazovat pro různé typy zatížení. Nejčasnější případy jsou výsledky od Zatěžovacích stavů, nebo Kombinací. Se složitějšími výpočty se výběr může rozšířit například o Třídu zatížení/kombinací, Nelineární, Stabilitní kombinace, Kombinace hmot (Dynamika), a další. Poznámka V tutoriálu budou výsledky zobrazovány pro zatěžovací stavy, nebo Kombinaci CO1. Filtr: Zobrazení výsledků se dá filtrovat například podle Zástupného znaku, Průřezu, Materiálu, Tloušťky plošného prvku, Vrstvy. Poznámka Zástupný znak, např.,,n* vybere všechny entity, jejíž jméno začíná písmenem N (např. N1, N236, N2687xxxxx, atd.). Výraz,,B?? vybere všechny entity, jejíž jméno začíná písmenem B a je následováno dvěma dalšími znaky (např. B11, B57, B99). 3.1 Přemístění uzlů Přemístění uzlů slouží pro kontrolu uzlových deformací na celé konstrukci, případně dohledání místa, kde se největší deformace nachází. 22
Informační okno o Konci výpočtu nám řekne, jaká je maximální deformace a od jakého zatěžovacího stavu. Pokud v okně Vlastností vybereme příslušný zatěžovací stav a směr výslednice, dostaneme stejnou hodnotu jako v okně o Konci výpočtu. Pomocí Akčního tlačítka Obnovit dostaneme výsledek na obrazovku a tlačítko Náhled vytiskne výsledky do přehledné tabulky. Poznámka Okno Náhledu je defaultně skryto nad příkazovou řádkou. Ujistěte se, že je zapnuté v Pohled/Nástrojové panely/okno náhledu. Pokud je okno zapnuté, objeví se po stisknutí tlačítka Náhled pouze část okna, která se dá myší vytáhnout. 23
3.2 Deformovaná konstrukce Celková deformovaná konstrukce (tzn. 1D a 2D prvky dohromady) se dá zobrazit následovně. Pomocí zobrazení deformované konstrukce se nejlépe odhalí místa, kde se konstrukce stává nestabilní vlivem nepřipojených prutů či jiných nepřesností, které mohou vzniknout při modelování. Proto doporučujeme po ukončení modelování konstrukce provézt výpočet pouze na zatěžovací stav Vlastní tíha a zkontrolovat, zda deformace odpovídají skutečnosti. 24
3.3 Podpory 3.3.1 Reakce Podle nastavení na obrázku nám program vykreslí a vytiskne do tabulky Globální maxima reakcí v podporách. Pokud nás zajímají všechny hodnoty reakcí ve všech podporách (uzlech), nastavíme extrém takto: Nyní vidíme, že hodnoty momentů jsou nulové. Pokud nechceme tyto hodnoty tisknout do dokumentu, nebo nás tyto hodnoty nezajímají, můžeme je z tabulky odstranit. 25
a/ Pomocí odtržení check boxů v okně vlastností b/ Pomocí editoru tabulek postavíme se na libovolnou hodnotu v tabulce Reakcí a pomocí pravého tlačítka myši vyvoláme Editor Tabulek. Požadované hodnoty reakcí odebereme a po obnovení náhledu získáme výstup pouze vodorovných a svislých reakcí. Poznámka Úprava tabulky v náhledu pomocí check boxů a editoru tabulek je dostupná pro všechny tabulky výsledků. Totéž platí pro export výsledků do MS Excel a dalších typů výstupních formátů. 26
3.3.2 Výslednice reakcí Těžiště celkové výslednice reakcí je vztaženo ke Globálnímu souřadnému systému (GSS). 27
3.3.3 Tabulka základů Položka Reakce obsahuje mimo jiné možnost generovat tabulku s reakcemi v základech. Tento parametr je možný pouze pro zatěžovací stavy. Součinitel může být zadán pro každý zatěžovací stav. Reakce v tabulce jsou tímto součinitelem násobeny. To může být s výhodou použito pro uvážení vlivu bezpečnostních faktorů v reakcích. 28
3.3.4 Prostorová výslednice v uzlu Reakce v uzlu: Prostorová výslednice v uzlu: Funkce Prostorová výslednice v uzlu vypočítá celkovou výslednici zadané reakce. A navíc funkce také vypočítá celkovou vodorovnou složku reakce. Princip výpočtu Pro každou vybranou podporu (v uzlu) program provede následující: Najde minimální a maximální extrémy reakcí Rx, Ry a Rz. Jsou vypočítány doplňkové hodnoty pro každé extremní hodnoty reakce: Vodorovná složka; 29
Celková výslednice; Směr celkové výslednice (úhel k diagonále); Sklon celkové výslednice ( = Rz / HR); Provádí-li se výpočet pro kombinaci, je zobrazena kombinace, ve které je dosažena extrémní hodnota reakce. Jestliže je zde více kombinací, které mají stejnou hodnotu extrému, tak je zobrazena kombinace, ve které je vypočítána maximální celková výslednice. Možné použití Základní použití funkce je při návrhu sloupů. Jakmile je známa celková výslednice, je možné určit směr základových sloupů pod podporami. Sklon určuje naklonění základového sloupu. Může se také vyskytnout, když je sloup tažen či tlačen. Úhel s diagonálou je vyžadován pro následující důvod. Pokud je úhel příliš velký, pak přídavná smyková síla je přiřazena do výpočtu základů. 3.3.5 Zobrazení intenzity Jestliže je prvek konstrukce uložený na základech, je možné zobrazit intenzitu (reakci na metr běžný základového pasu) v základové spáře. Obdobně je možné zobrazit intenzity, pokud je stěna podepřena liniovou podporou na hraně plochy. 30
3.4 Nosníky 3.4.1 Vnitřní síly na prutech Zobrazení globálních extrémů vnitřních sil na konstrukci se zobrazí podle následujícího obrázku. 31
Pokud vybírám ze seznamu hodnot, vybraná hodnota platí pro vykreslení vnitřních sil v hlavním okně. Pokud se použije položka Více složek, platí nastavení pro vykreslení v hlavním okně a pro tabulkový Náhled. Dále budeme pracovat s prutem B9, na kterém si ukážeme další nastavení a možnosti pro výstup. V tabulce Vnitřních sil na prutu jsou zobrazeny maximální a minimální hodnoty vnitřních sil. Jak zjistit, které zatěžovací stavy a součinitele zatížení ovlivňují vypočítané hodnoty? 1/ Zobrazíme si v náhledu tabulkový výstup vnitřních sil 2/ Tabulku,,pošleme,, do dokumentu 32
3/ V dokumentu přidáme klíč kombinací, který je provázaný s tabulkou vnitřních sil. Grafické zobrazení výsledných hodnot na prutu: Podle defaultního nastavení grafického zobrazení se někdy hodnoty překrývají, jsou nečitelné, nebo nevyhovují uživatelskému nastavení. 33
Nastavení kreslení 1D Změna velikosti textu: Tip! Chceme-li stejný obrázek, tak jak jsme ho vyladili v hlavním okně, i v dokumentu, provedeme následující nastavení. 34
Hodnota vnitřních sil v konkrétním místě: Zajímá-li nás hodnota vnitřních sil v uživatelsky definovaném místě, provedeme zadání řezu na prutovém prvku a výsledky vyhodnotíme v zadaných řezech. 1/ V Servisu Konstrukce zadáme Řez na prutu 35
Poznámka Pokud není v servisu Konstrukce dostupná položka Řez na prutu, zkontrolujte, zda v základních datech o projektu je nastavena Rozšířená úroveň projektu. 2/ Z důvodu vložení řezu na prutu = změna sítě konečných prvků, musíme znova provézt výpočet. Následně provedeme zobrazení vnitřních sil na zadaném řezu. 36
3.4.2 Deformace prutu Systém Hlavní/LSS umožňuje zobrazit výsledky v Hlavních osách (y, z) a v LSS Lokálním souřadném systému (ZLSS, YLSS), který u osově nesymetrických průřezů bývá natočený. Hlavní: 37
LSS: 3.4.3 Relativní deformace 3.4.4 Napětí na prutu Při vykreslení deformací na prostém, ohybem namáhaném nosníku je vidět, která vlákna jsou tažená a která tlačená. Získání normálového napětí na spodní straně nosníku (spodní vlákna) kladné, tahové normálové napětí: 38
Získání normálového napětí na vrchní straně nosníku (vrchní vlákna) záporné, tlakové normálové napětí: Poznámka Program vykresluje napětí ve směru LSS (Lokální souřadný systém) jednotlivých prutů. Kladné normálové napětí ve směru +Z Záporné normálové napětí ve směru Z 39
3.4.5 Smykové napětí Systém Scia Engineer vypočítává smykové napětí v místě styku prvků s fázovaným průřezem. Smykové napětí vypočtené z rozdílu osových sil Smykové napětí vypočtené funkcí Smykové napětí se určuje z rozdílu osových sil po délce nosníku. Výpočet smykového napětí na spáře vypočtený z rozdílu osových sil odpovídá Grasshofově teorii, ale lze jej použít jen na příčné zatížení. Tuto teorii nelze použít pro účinky podélného zatížení (např. smršťování a dotvarování betonu mezi dvěma fázemi průřezu). 3.4.6 Zadání přípoje, Síly v přípoji Obvykle bude pravděpodobně uživatel používat pro návrh a kontrolu přípojů v konstrukci modul Přípoje. Nicméně někdy může být užitečné provést manuální návrh a rychlou kontrolu jednotlivých přípojů provést ručně. Scia Engineer umožňuje uživateli vybrat požadovaný přípoj (nebo uzel), definovat "konfiguraci" přípoje a snadno zobrazit vnitřní síly v tomto přípoji (uzlu). 40
Zadání nového přípoje: Termín "konfigurace" v tomto kontextu znamená základní uspořádání přípoje. Jestliže není nastavena žádná "konfigurace" jsou vnitřní síly v přípoji rovny nule, protože každý přípoj musí být v rovnováze, což je jeden z principů numerických metod použitých při výpočtu. Abychom obdrželi příslušné síly, je nezbytné definovat: který prut je nesoucí, které pruty jsou nesené. Předpokládejme uzel, kde se stýkají čtyři pruty. Jeden je svislý a tři vodorovné. Jestliže je takový přípoj vybrán a nejsou zadána žádná další nastavení, jsou výsledné vnitřní síly rovny nule. Když ale jeden z prutů (např. spodní svislý prut) vybereme jako prut nesoucí, ukáže funkce vnitřní síly na přípoji od zbývajících tří prutů. Přípoj potom může být navrhnut na tyto vnitřní síly. 41
3.5 Plochy 3.5.1 Přemístění uzlů Zobrazení přemístění uzlu (deformací) v jednotlivých uzlech sítě konečných prvků Zobrazení deformované 2D konstrukce: Pomocí Nastavení kreslení 2D se dají nastavit typy zobrazení, barevné škály, a další rozšířené nastavení. 42
3.5.2 Plochy Vnitřní síly Scia Engineer umožňuje zobrazení třech druhů vnitřních sil na 2D prvcích. Základní veličiny jsou vykreslovány vzhledem k LSS 2D plošného prvku. Je-li konstrukce modelována v Obecné XYZ, jsou dostupné hodnoty vnitřních sil (mx, my, mxy, vx, vy, nx, ny, nxy). Pokud chceme zjistit, které zatěžovací stavy ovlivňují maximální vnitřní síly, použijeme Podrobné výsledky v uzlu sítě. Tzv. klíč kombinací pro 2D prvky. 1/ Nejprve provedeme zobrazení vnitřních sil, viz obrázek výše. Zjistíme hodnotu maximálního ohybového momentu např. mx: 2/ Následně provedeme zobrazení Podrobných výsledků v uzlech sítě. Pro jednoduchost správného zobrazení výsledků sledujeme příkazovou řádku. 43
3/ V okně Hodnoty pro zat. stavy zadáme hodnota Prvek a vložíme číslo konečného prvku. V našem případě 5603. 44
Hlavní veličiny: Hlavní veličiny jsou přepočítány ze základních veličin pomocí vzorců. Základní návrhové veličiny: 45
3.5.3 Plochy Napětí Zjištění základních veličin napětí na povrchu s kladnou rovinnou souřadnicí z a ve směru x. Hlavní a maximální smykové napětí jsou počítány pomocí všeobecně známých vzorců. Rovnocenné napětí sig E je počítáno pomocí teorie Huber- Mieses-Hencky. 3.5.4 Řez na ploše Řez na ploše slouží k tomu, abychom detailně zobrazili výsledky na plošném prvku stejně jako na prutovém. Nicméně rozdíl oproti integračním pásu je, že výsledky se 46
nepřepočítávají z efektivní šířky. Tzn., že výsledky zobrazené v izoplochách si zjednodušíme na výsledky po délce řezu. Zadání řezu na ploše: Kreslit: nastavení směru kreslení výsledků. 47
Směr řezu: udává globální vektorové nastavení směru, ve kterém bude řezat konstrukci. Vrchol 1, 2 jsou vrcholy definovaného řezu. Resp. počáteční a koncový bod. Chceme-li zobrazit výsledky na plošném stěnovém prvku, provedeme nastavení řezu podle obrázku. 3.5.5 Integrační pás Integrační pás je užitečný, když potřebujete znázornit výsledky na deskách jako na nosnících. Můžete například potřebovat zobrazit výsledky na zdi jako na sloupu. Jiným příkladem je strop tvořený prefabrikovanými deskami. Potřebujete výsledky pro každý prefabrikovaný prvek a zacházíte s nimi jako s výsledky na nosníku. 48
Zadání Integračního pásu: Zobrazení výsledků na integračním pásu: Poznámka Zadání nového integračního pásu nemá za následek vymazání výsledků. Pokud je však zapnutá volba Vytvořit uzly sítě (viz níže), potom se po vložení nového integračního pásu vymaže síť konečných prvků i s výsledky. V tom případě je uživatel dotázán a musí potvrdit, že chce výsledky i síť skutečně odstranit (důležité zvlášť u velkých konstrukcí). 3.5.6 Průměrovací pás Tato funkce je poskytována pro automatické průměrování špiček výsledků okolo definovaných bodů nebo podél přímkových pásů na deskách. Uživatel může definovat několik stylů jak počítat zprůměrované hodnoty. Zprůměrování může být využito pro vnitřní síly desek a požadované plochy výztuže používané v návrhu výztuže betonových desek. Průměrovací pásy jsou definovány jako přídavná data. Tento fakt, spolu s dalšími charakteristikami průměrovacích pásů vede k následujícím pravidlům, která se týkají manipulace s již definovanými pásy: 49
Není podporována žádná manipulace (tzn. průměrovací pás nemůže být kopírován, přesouván, atd.) Jediná výjimka je přímé editování souřadnic definovaných bodů v okně vlastností. Průměrovací pás může být jednoduše smazán. Odstranění nebo editace definovaného průměrovacího pásu Neovlivňuje výsledky. Jestliže je deska, která obsahuje průměrovací pás, přemístěna, kopírována atd., průměrovací pás "jde" spolu se svou hlavní deskou. Průměrovací pásy reagují na aktivitu desek. To znamená, že jsou viditelné jen ty průměrovací pásy, které jsou na aktivních deskách. Kontrola dat ověřuje polohu pásů a všechny neplatné pásy jsou smazány (např. umístěné mimo hlavní desku). Vložení průměrovacího pásu: Zobrazení zprůměrovaných vnitřních sil: Jak je vidět na obrázku, tak k markantním rozdílům nedošlo. Zprůměrované a nezprůměrované hodnoty vnitřních sil jsou téměř shodné. Veškeré průměrovaní je závislé na velikosti nastavení sítě konečných prvků. Aktuálně je síť nastavena defaultně 50
programem na 1m a program průměruje hodnoty ze čtyř konečných prvků. Provedeme-li globální, nebo lokální zahuštění sítě v okolí průměrovacího pásu, dostaneme přesnější výsledky. 3.6 2D/1D upgrade Převedení 2D/1D Upgrade je zvláštní funkce exportu, která byla vytvořena speciálně pro zadání desek jakožto desek složených z prutů (funkce stromové nabídky Konstrukce > Plocha > Prefabrikovaná deska). Tato exportní funkce umožňuje uživateli vybrat jeden nebo více prutů z desky a exportovat je do samostatného projektu včetně zatěžovacích stavů, kombinací a vypočtených vnitřních sil, které se exportují jako zatížení, kterému je exportovaný prut vystaven. 51
Uživatel může řídit export pomocí skupiny parametrů. Provedení exportu: Načtení vyexportovaného souboru pomocí Soubor/Otevřít. 3.7 Výkaz materiálu Přehled o výkazu materiálu se dá rozdělit podle typu na Průřez a Materiál. Typ průřez zobrazí výkaz materiálu všech prutových (1D) prvků: 52
Typ materiál podle použitých materiálů Pokud nás zajímá výkaz materiálu pouze na plošných (2D) prvcích, vybereme všechny požadované 2D prvky, nastavíme v okně vlastností Výběr na Aktuální a provedeme obnovení výkazu materiálu. 3.8 Protokol o výpočtu Je-li to potřeba, může uživatel zobrazit (a následně vytisknout) protokol shrnující vše důležité o průběhu výpočtu. Při složitějších typech úloh, doplněných o příslušná data můžeme sledovat protokol o Nelineárním, Dynamickém, nebo Stabilitním výpočtu. 53