AlfaCAD Priročnik za osnovno uporabo Avtor Matjaž Skrinar Maj 2020 Naslov Title AlfaCAD CIP - Kataložni zapis o publikaciji Univerzitetna knjižnica Maribor Podnaslov Priročnik za osnovno uporabo Subtitle Basic User's Guide 004.42:624(075.8)(0.034.2) Avtor Matjaž Skrinar SKRINAR, Matjaž Author (Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo) AlfaCAD [Elektronski vir] : priročnik za osnovno rabo / avtor Matjaž Skrinar. - 1. izd. - El. učbenik. - Maribor : Recenzija Iztok Peruš Univerzitetna založba Univerze, 2020 Review (Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo) Način dostopa (URL): Mojmir Uranjek http://press.um.si/index.php/ump/catalog/book/480 (Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo) ISBN 978-961-286-347-0 doi: doi.org/10.18690/978-961-286-347-0 Tehnični urednik Jan Perša COBISS.SI-ID 17206787 Technical editor (Univerza v Mariboru, Univerzitetna založba) Oblikovanje ovitka Jan Perša Cover designer (Univerza v Mariboru, Univerzitetna založba) © Univerza v Mariboru, Univerzitetna založba / University of Maribor, University Press Grafike na ovitku Cover graphics Avtorjev PellissierJP (razpoka v betonu) in GRD (perspektiva) iz Pixabay.com CC0 Tekst / Text © Skrinar 2020 Grafične priloge Graphic material Avtor To delo je objavljeno pod licenco Creative Commons Priznanje avtorstva- Založnik/ Published by Izdajatelj/ Co-published by Nekomercialno-Brez predelav 4.0 Mednarodna. / This work is licensed under the Univerza v Mariboru Univerza v Mariboru Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs - 4.0 International License. Univerzitetna založba Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Slomškov trg 15, 2000 Maribor, Slovenija Smetanova ulica 17, 2000 Maribor, Slovenija http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ https://press.um.si, zalozba@um.si https://www.fgpa.um.si, fgpa@um.si Izdaja Edition Prva izdaja ISBN 978-961-286-347-0 (pdf) Izdano Published at Maribor, maj 2020 DOI https://doi.org/10.18690/978-961-286-347-0 Vrsta publikacije Publication type E-knjiga Cena Price Brezplačni izvod Dostopno na prof. dr. Zdravko Kačič, Available at https://press.um.si/index.php/ump/catalog/book/480 Odgovorna oseba založnika For publisher rektor Univerze v Mariboru ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO Ključne besede: metoda MATJAŽ SKRINAR končnih Univerza v Mariboru, Fakulteta za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo, Maribor, Slovenija, e-pošta: matjaz.skrinar@um.si elementov, ravninske Povzetek Program AlfaCAD je program za statično analizo ravninskih linijskih konstrukcij. Čeprav gre za računalniški linijske konstrukcije, program starejše generacije, ki je v primerjavi s sodobnimi programi precej funkcionalno omejen, so ravno njegove omejene računalniška možnosti njegova poglavitna prednost za tiste uporabnike, ki se šele srečujejo z uporabo računalniških programov za analizo analiza konstrukcij, z metodo končnih elementov. Sodobni programi za analizo uporabniku resda omogočajo bistveno več možnosti, vendar analiza hkrati tudi zahtevajo bistveno izkušenejšega uporabnika, ki je sposoben ne samo korektno podati podatke, temveč je zmožen statičnega na osnovi inženirske presoje in izkušenj presoditi o smiselnosti dobljenih rezultatov. Izkušnje tako kažejo, da je končni odziva, grafične rezultat zmožnosti uporabe programov boljši, če se v začetni fazi uporabljajo enostavnejša orodja, kjer študentje najprej predstavitve temeljito osvojijo osnovne veščine, zahtevnejša orodja pa pričnejo uporabljti šele po pridobitvi izkušenj in z njimi pomikov in notranjih povezanega samozaupanja ter osvojitvi določenih sposobnosti. Osnovno vodilo pri pripravi tega priročnika je zato bilo statičnih predvsem predstavitev možnosti uporabe programa skozi njegovo praktično uporabo. količin. DOI https://doi.org/10.18690/978-961-286-347-0 ISBN 978-961-286-347-0 ALFACAD: Keywords: Finite BASIC USER'S GUIDE Element M method, ATJAŽ SKRINAR University of Maribor, Faculty of Civil Engineering, Transportation Engineering and Architecture, Maribor, Slovenia, e-mail: matjaz.skrinar@um.si plane line structures, Abstract AlfaCAD is a program for static analysis of plane line structures. Although it is an older computer program that computer is quite functionally limited compared to modern programs, are these limited capabilities the main advantage for those users analysis of who are just beginning to use computer programs for finite element analysis. Although modern analysis programs offer structures, static significantly more options, they also require a much more experienced user who is able not only to provide the correct input response data, but is able to make critical evaluations based on engineering judgment and experience about the fairness of the results analysis, graphical obtained. Experience shows that the end result of the ability to use the programs is better if the students use simpler tools representations of in the initial phase, where they first thoroughly acquire basic skills, and begin using the more sophisticated tools after gaining displacements and experience and confidence. The basic guideline for the preparation of this manual was therefore primarily to present the inner forces possibilities of using the program through its practical use. DOI https://doi.org/10.18690/978-961-286-347-0 ISBN 978-961-286-347-0 ALFACAD PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO M. Skrinar Kazalo Predgovor ............................................................................................................................................................................................... 1 I. Analiza konstrukcij z računalniškimi programi, ki uporabljajo metodo končnih elementov ....................................................... 3 1.1 Skupni podatki za vse računalniške programe (t.i. »vhodni podatki«) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Predprocesorji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.3 Poprocesorji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 II. Predstavitev programa AlfaCAD ..................................................................................................................................................... 7 2.1 Uporaba programa AlfaCAD v operacijskih sistemih Windows 7 & Windows 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 2.2 Oblike pomoči uporabnikom pri analizi s programom AlfaCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2.3 Uporaba tega priročnika pri analizi s programom AlfaCAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 III. Zgledi uporabe ............................................................................................................................................................................ 21 Primer 1 – ravninska linijska konstrukcija .......................................................................................................................................... 22 1.1 Podatki o analizirani konstrukciji in računski model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Primer 2 – ravninska konstrukcija ...................................................................................................................................................... 81 2.1 Podatki o analizirani konstrukciji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 2.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 2.3 Analiza podanih podatkov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 ii KAZALO. 2.4 Poprocesiranje - predstavitev rezultatov v grafični obliki. ................................................................ 129 2.5 Analiza spremenjene konstrukcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Primer 3 – ravninsko paličje .............................................................................................................................................................. 143 3.1 Podatki o analizirani konstrukciji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 3.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144 3.3 Analiza podanih podatkov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 3.4 Poprocesiranje - predstavitev rezultatov v grafični obliki. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 3.4 Analiza konstrukcije s spremenjeno obtežbo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 3.5 Shranjevanje podatkov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Primer 4 – analiza s kombiniranjem obtežb ..................................................................................................................................... 183 4.1 Podatki o analizirani konstrukciji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 4.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Primer 5 – analiza okvirja s podkonstrukcijama .............................................................................................................................. 219 5.1 Podatki o analizirani konstrukciji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 5.2 Izbira podkonstrukcij . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 5.3 Iskanje členov mejne togostne matrike prve podkonstrukcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220 5.4 Iskanje členov mejne togostne matrike druge podkonstrukcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 5.5 Iskanje reakcij v mejnih vozliščih prve podkonstrukcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 5.6 Iskanje mejnih reakcij druge podkonstrukcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 5.7 Izračun končnih pomikov in zasukov mejnih vozlišč dejanske konstrukcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 5.8 Končna analiza prve podkonstrukcije: pomiki, reakcije in NSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232 5.9 Končna analiza druge podkonstrukcije: pomiki, reakcije in NSK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 5.10 Primerjava rezultatov posameznih podkonstrukcij z rezultati celotne konstrukcije . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237 5.11 Analiza togostne matrike in pomikov mejnega vozlišča . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 . ALFACAD PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO M. Skrinar Predgovor Pričujoče delo z naslovom AlfaCAD - priročnik za osnovno uporabo je predvsem namenjeno študentom programov Gradbeništvo in Gospodarsko inženirstvo smer Gradbeništvo Fakultete za gradbeništvo, prometno inženirstvo in arhitekturo Univerze v Mariboru kot študijsko gradivo za izpit pri predmetih Metoda končnih elementov oz. Osnove metode končnih elementov. Program AlfaCAD je program za statično analizo ravninskih linijskih konstrukcij. Čeprav gre za računalniški program starejše generacije, ki je v primerjavi s sodobnimi programi precej omejen, so ravno njegove omejene možnosti njegova poglavitna prednost za tiste uporabnike, ki se šele srečujejo z uporabo računalniških programov za analizo z metodo končnih elementov. Sodobni programi za analizo, kot npr. SAP2000, uporabniku resda omogočajo bistveno več možnosti, vendar hkrati tudi zahtevajo bistveno izkušenejšega uporabnika, ki je sposoben ne samo korektno podati podatke, temveč je zmožen na osnovi inženirske presoje in izkušenj presoditi o smiselnosti dobljenih 2 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. rezultatov. Izkušnje tako kažejo, da je končni rezultat zmožnosti uporabe programov boljši, če se v začetni fazi uporabljajo enostavnejša orodja, kjer študentje najprej temeljito osvojijo osnovne veščine, zahtevnejša orodja pa pričnejo uporabljti šele po pridobitvi izkušenj in z njimi povezanega samozaupanja ter osvojitvi določenih sposobnosti. Osnovno vodilo pri pripravi tega priročnika je zato bilo predvsem predstavitev možnosti uporabe programa skozi njegovo praktično uporabo. Upam, da bo to delo našlo pot do študentov in da ga bodo pridoma uporabljali za samostojni študij predmeta, predvsem pri preverjanju individualno izračunanih »peš« nalog. Pričujoče delo sta izredno skrbno pregledala doc. dr. Iztok Peruš in doc. dr. Mojmir Uranjek, za kar sem hvaležen in se jima iskreno zahvaljujem. . ALFACAD PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO M. Skrinar I. Analiza konstrukcij z računalniškimi programi, ki uporabljajo metodo končnih elementov 1.1 Skupni podatki za vse računalniške programe (t.i. »vhodni podatki«) Zaradi matričnega načina analize imajo različni programi, ki analizo problemov izvajajo z metodo končnih elementov, zelo podobne strukture vhodnih podatkov, ki jih lahko podajamo ročno preko t.i. vhodnih tekstovnih datotek, ali pa s pomočjo predprocesorjev (ki nato sami tvorijo vhodno datoteko, ki jo uporabnik nato lahko običajno spreminja). Tipični primer vhodnih podatkov je na sliki 1. 4 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. STRU Primer 1 LOAD MODE STAT JOIN DISP NUMB OF JOIN 3 2 DISP Y -2.000000E-02 NUMB OF MEMB 2 MEMB LOAD NUMB OF SUPP 2 1 FORC Y UNIF -2.500000E+04 0.000000E+00 5.000000E+00 NUMB OF TYPE 1 2 FORC Y UNIF -1.000000E+04 0.000000E+00 2.000000E+00 NUMB OF LOAD 1 MEMB TEMP CHAN TABU ALL DRAW 1 ALFA 1.000000E-05 LT 20.00000 UT 8.00000 H 0.40000 JOIN COOR 2 ALFA 1.000000E-05 LT 20.00000 UT 8.00000 H 0.40000 1 0.000000E+00 0.000000E+00 SOLV 2 5.000000E+00 0.000000E+00 STOP 3 7.000000E+00 0.000000E+00 SUPP 1 S 2 S JOIN RELE 2 MOME Z MEMB PROP TYPE 1 AX 8.000001E-02 IZ 1.066670E-03 / CONS E 3.050000E+10 TOPO 1 1 2 TYPE 1 SEGM 20 2 2 3 TYPE 1 SEGM 10 Slika 1: Tipična vhodna datoteka programa AlfaCad . Analiza konstrukcij z računalniškimi programi, ki uporabljajo metodo končnih elementov 5. Podatki, ki so potrebni za analizo, so sicer enaki kot pri »peš« analizi, lahko pa jih grupiramo v naslednje skupine podatkov: - (zunanja) vozlišča in njihove koordinate ali točke Začetni podatki definirajo domeno oz. področje, za katerega bodo poiskane numerične rešitve pripadajočih diferencialnih enačb. V žargonu analize problemov gradbene mehanike je tako področje konstrukcija (nosilec, okvir, brana, paličje, plošča, stena, lupina,. .). Ker za opis - diskretizacijo celotnega področja (oz. konstrukcije) uporabljamo končne elemente, njihove meje pa določajo vozlišča, je prvi podatek običajno število (zunanjih) vozlišč, nato pa sledijo posamezna vozlišča in njihove koordinate. - končni elementi in njihove definicije Samo koordinate vozlišč ne zadoščajo za opis področja, saj omogočajo veliko število različnih kombinacij povezav med vozlišči (oz. diskretizacij). Zato je potrebno diskretizacijo zaključiti z jasno definirami končnimi elementi (podati npr. njihova začetna in končna vozlišča) in pa tudi s tipi končnih elementov (2D, 3D, linijski, trikotniki, . .) ter njihovimi sprostitvami. - tipi (glede na mehanske & geometrijske lastnosti) končnih elementov Četudi so lahko vsi končni elementi enakega tipa (npr. dvovozliščni standardni končni element), se lahko medsebojno razlikujejo zaradi različnih geometrijskih (površina, vztrajnostni moment, masa) ali mehanskih (modul elastičnosti, Poissonov količnik, strižni modul) lastnosti. - podpore V večini primerov (v problemih statike pa brez izjeme) je področje, ki ga analiziramo, stabilno podprto na enem ali več mestih, kar dosežemo s preprečitvijo (klasične podpore) ali omejitvijo (nosilci na elastični podlagi) pomikov. Zato je potrebno podati število podpor, ki morajo 6 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. nastopati v vozliščih, pripadajoča vozlišča in tipe (polnovpete, členkaste, pomične, pod kotom) podpor, kot tudi morebitne znane oz. predpisane od nič različne pomike ali zasuke podpor. - obtežba Razen v primeru predpisanih neničelnih pomikov podpor zgoraj definirani podatki ne omogočajo izvedbe izračuna (v primeru statike, v primeru dinamike pa je mogoča vsaj analiza lastnih frekvenc oz. nihajnih časov, ter nihajnih oblik) odziva kontrukcije, saj niso definirani vzroki zanj. Zato podatke običajno zaključujejo podatki o obtežbah. Najprej število obtežb, nato pa njihovi detajlnejši opisi (tip obtežbe: koncentrirane sile ali momenti, zvezne obtežbe, temperatura, predpisani pomiki). Običajno je mogoče podati različne obtežne slučaje, kot tudi njihove kombinacije ob upoštevanju morebitnih faktorjev za podano kombinacijo. Kadar vhodne podatke zapisujemo ročno v vhodno datoteko, je vrstni red njihovega zapisovanja oz. podajanja običajno predpisan (koordinate, elementi, tipi, podpore, obtežba), kadar pa je na voljo predprocesor, je vrstni red podajanja informacij običajno bolj svoboden (saj predprocesor nato podatke interno uredi v ustrezni vrstni red). 1.2 Predprocesorji Omogočajo laže podajanje (sami preštejejo elemente, vozlišča, podpore,. .), »sami« tvorijo oz. generirajo dodatna (notranja) vozlišča v nekem izbranem področju (nosilci, stene, plošče, lupine) ter samostojno razdelijo like na (dodatne) končne elemente. 1.3 Poprocesorji Skrbijo za preglednejšo predstavitev rezultatov v grafični obliki. Z njihovo pomočjo lahko lažje odkrivamo morebitne napake pri modeliranju. . ALFACAD PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO M. Skrinar II. Predstavitev programa AlfaCAD Program AlfaCAD je program za statično analizo ravninskih linijskih konstrukcij starejše generacije računalniških programov. Čeprav je v primerjavi s sodobnimi programi precej omejen, je ravno to njegova poglavitna prednost za tiste uporabnike, ki se šele srečujejo z uporabo računalniških programov za analizo z metodo končnih elementov. Program AlfaCAD je delo dveh avtorjev in je zato tudi skupek dveh delov, ki skupaj tvorita učinkovito celoto. 8 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Jedro programa AlfaCAD je program za analizo Frame2, ki ga je razvil doc. dr. Boris Lutar, napisan pa je FORTRANu za operacijski sistem MS-DOS. Razvijan je bil med letoma 1982-1998, podajanje podatkov za analizo (»vhodnih podatkov«) pa je omogočal izključno preko vhodne tekstovne datoteke (s končnico oz. ekstenzijo dat) v predpisanem vrstnem redu. Tudi rezultati so se podali izključno preko izhodne tekstovne datoteke (s končnico lis) v predpisanem vrstnem redu. Pred in poprocesor k programu Frame2, imenovan AlfaCAD, je razvil mag. Srečko Fridl v programskem orodju VisualBasic med letoma 1992 in 1998. Namenjen je izključno podajanju vhodnih podatkov ter grafičnemu prikazu in izpisu rezultatov programa Frame2. Pri podajanju vhodnih podatkov omogoča nekoliko več svobode oz. večjo fleksibilnost pri vrstnem redu podajanja podatkov za analizo (vhodno tekstovno datoteke s končnico dat pa program v ozadju vseeno tvori v predpisanem vrstnem redu). Poglavitna prednost uporabe programa je v poprocesiranju rezultatov analize, saj je rezultate mogoče prikazati tudi grafično (čeprav so shranjeni tudi v izhodni tekstovni datoteki s končnico oz. ekstenzijo lis). Zaradi dualne uporabe dveh programov, od katerih en deluje v operacijskem sistemu MS-DOS, se pri izvedbi analize za nekaj trenutkov pojavi okno, ki pripada MS-DOSu, slika 2. Čeprav je program starejšega izvora, je 32-bitno verzijo mogoče brez težav namestiti na operacijski sistem Windows 10 (na 32 bitni platformi oz. X86-based PC)). Na CDju se poišče mapa AlfaCAD, v njej pa se požene program SETUP.EXE. Po namestitvi je program mogoče normalno uporabljati. Edina manjša težava nastopi pri analizi vhodnih podatkov s programom Frame2, ki se izvede v DOSu, saj se okno C:\WINDOWS\system32\cmd.exe po končani analizi ne zapre samo (slika 2) in mora to storiti uporabnik ročno. . Predstavitev programa AlfaCAD 9. Slika 2: Prikaz okna po analizi vhodnih podatkov (Windows 10 na 32 bitni platformi) 10 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Tako uporabnik počaka toliko, da je v zadnji vrstici okna zapisano *** OK, kar je znak, da je analiza končana, slika 2 spodaj, nato pa okno zapre s kombinacijo tipk Alt + F4 (ali s klikom v desni zgornji vogal). 2.1 Uporaba programa AlfaCAD v operacijskih sistemih Windows 7 & Windows 10 Zmožnost uporabe programa je zelo odvisna od tega, ali se ga želi uporabljati z 32-bitno (X86-based PC) ali 64-bitno (X64-based PC) različico sistema Windows, torej odvisno od tega, kako procesor uporabljenega računalnika obravnava informacije. Sodobnejši računalnik z zmogljivejšim procesorjem in večjo količine pomnilnika praviloma uporabljajo 64-bitno različico sistema Windows, ki je bolj učinkovita od 32-bitnega sistema, še posebej, kadar se sočasno izvaja večje število programov. Na žalost pa 64-bitna različica sistema Windows predstavlja ovire pri uporabi programa AlfaCAD, predvsem zaradi zagona programa Frame2 v okolju MS-DOS. V nadaljevanju so na kratko opisane nekatere možnosti in omejitve uporabe v odvisnosti od operacijskega sistema. - Operacijski sistem Windows 7 in 32 bitna platforma (X86-based PC) V računalniški učilnici (J1-209) 32-bitna verzija programa AlfaCAD deluje v operacijskem sistemu Windows 7 na 32 bitni platformi (X86-based PC), vendar ne deluje pomoč (Help), kar pa ne predstavlja velike ovire. Pomoč je mogoče uporabljati po namestitvi programa WinHlp32.exe, ki omogoča prikazovanje 32-bitnih datotek s končnico ".hlp". Aplikacija za Windows 7 se nahaja na naslovu: https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=91 - Operacijski sistem Windows 7 in 64 bitna platforma (X64-based PC) Na avtorjevem računalniku 32-bitna verzija programa AlfaCAD ne deluje v operacijskem sistemu Windows 7 na 64 bitni platformi (X64-based PC), prav tako pa ne deluje pomoč (Help). Pomoč pa je (preverjeno) mogoče uporabljati po namestitvi programa WinHlp32.exe. . Predstavitev programa AlfaCAD 11. Nepreverjene oz. potencialne rešitve za uporabo programa AlfaCAD pa se nahajajo na naslovih: https://www.youtube.com/watch?v=umD_KLgfuNk https://www.youtube.com/watch?v=T018S9UL8EM Rešitev, ki preverjeno deluje, je uporaba Windows XP načina (XP mode). Več je na naslovu: http://dne.enaa.com/Internet-in-aplikacije/Windows-XP-nacin-v-Windows-7-pogoji-in-zahteve.html - Operacijski sistem Windows 10 in 32 bitna platforma (X86-based PC) 32-bitna verzija programa AlfaCAD deluje v operacijskem sistemu Windows 10 na 32 bitni platformi (X86-based PC), vendar pomoč (Help) ne deluje. Navodila za namestitev Helpa na Windows 10 so na naslovu: https://www.tenforums.com/general-support/16982-cant-read-older-hlp-files-windows-10-a.html - Operacijski sistem Windows 10 in 64 bitna platforma (X64-based PC) 32-bitna verzija programa AlfaCAD ne deluje na operacijskem sistemu Windows 10 na 64 bitni platformi (X64- based PC). Natančna navodila, kako v okolju Windows 10 (ali 8) namestiti XP Mode Virtual Machine z uporabo aplikacije Hyper-V (https://en.wikipedia.org/wiki/Hyper-V) so na naslovu: http://www.download3k.com/articles/How-to-add-an-XP-Mode-Virtual-Machine-to-Windows-10-or-8-using-Hyper-V-00770 verjetno pa obstajajo še druge rešitve. 12 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. 2.2 Oblike pomoči uporabnikom pri analizi s programom AlfaCAD - datoteka ALFA32.HLP Avtorja programa sta pripravila tudi pomoč (Help) za uporabnike programa. Uporabnik jo lahko aktivira bodisi samostojno (v direktoriju AlfaCAD.32 na računalniku je potrebno pognati datoteko ALFA32.HLP), ali pa med delom s programom (slika 3), kjer v meniju Help izbere ukaz Index. Slika 3: Izbira ukaza Index menija Help . Predstavitev programa AlfaCAD 13. Po potrditvi izbire so uporabniku na voljo obrazložitve posameznih opcij in ukazov, urejenih po sklopih (slika 4). Slika 4: Aktivirana pomoč med delom s programom 14 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. V okencu Help Topics: Alfa-CAD 32 lahko uporabnik izbere posamezni ukaz (npr. Member Forces) in zanj dobi dodaten opis (slika 5). Slika 5: Opis ukaza Member Forces . Predstavitev programa AlfaCAD 15. - datoteki ALFACADM.pdf in manuel.pdf. Poleg datoteke ALFA32.HLP sta uporabniku na voljo dve datoteki, ki se nahajata na namestitvenem CDju. V mapi (direktoriju) DOC-PDF se nahaja datoteka ALFACADM.pdf, v kateri je priročnik (slika 6), kjer so predstavljeni vsi ukazi po skupinah, manjkajo pa celoviti zgledi uporabe ukazov. Po tej datoteki se lahko uporabnik premika po straneh, datoteko pa lahko tudi natisne. Slika 6: Datoteka ALFACADM.pdf 16 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Na CD-ju pa je v mapi ALFACAD.32\doc tudi datoteka manuel.pdf, ki omogoča pregledovanje prej omenjene datoteke ALFACADM.pdf na način, da uporabnik z miško direktno izbere po t.i. skupini ukazov, ki ga zanima (npr. Edit, View, Structure,. .) (slika 7). Slika 7: Datoteka manuel.pdf Uporabnik se lahko nato premika naprej in nazaj po gradivu s klikanjem na modro ali rdeče obarvano besedilo. - datoteka demo.scm Na voljo je tudi video predstavitev uporabe programa, ki uporabniku z namestitvenega CD-ja predvaja demonstracijo uporabe programa na primeru večetažnega okvira (na sliki spodaj, vhodna datoteka PRIMER.DAT). . Predstavitev programa AlfaCAD 17. Video predstavitev je mogoče aktivirati med uporabo programa AlfaCAD (slika spodaj), ali pa neodvisno od programa AlfaCAD s pomočjo datoteke demo.scm, ki se na CDju nahaja v mapi ALFACAD.32\doc. Slika 8: Aktiviranje predvajanja videa iz programa AlfaCAD 18 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Celotna video predstavitev je dolga skoraj 77 minut, sestavljajo pa jo štirje deli, narejeni v okolju Lotus ScreenCam. Enostaven meni za upravljanje predvajanja se nahaja v desnem spodnjem vogalu ekrana (slika 9), kjer lahko tudi prekinemo predvajanje. Slika 9: Izgled video predstavitve . Predstavitev programa AlfaCAD 19. Če datoteke demo.scm (in preostalih s končnico scm) ni mogoče odpreti avtomatično, je v mapi ALFACAD.32\doc potrebno poiskati predvajalnik scm datotek, torej program SCPLAYER.EXE. Po njegovem zagonu uporabnik lahko izbere video datoteko po svojem izboru, slika 10. Slika 10: Izgled video predstavitve 20 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Pristop z uporabo programa SCPLAYER.EXE tako (preizkušeno) deluje v okolju Windows 7 na 64 bitni platformi (X64- based PC), kot tudi v okolju Windows 10 z 32 ali 64 bitno platformo. 2.3 Uporaba tega priročnika pri analizi s programom AlfaCAD Ta priročnik je zamišljen kot dopolnilo in ne kot nadomestilo obstoječim oblikam pomoči, ki nudijo bolj ali manj analitično pomoč pri uporabi programa. Osnovno vodilo pri pripravi tega priročnika je bilo predstavljanje aktivne možnosti uporabe programa skozi njegovo uporabo, torej spoznavanje kako program deluje in kaj omogoča skozi primere. Zamišljen je torej kot delavnica, kjer bralec ob prebiranju tega gradiva (bodisi v natisnjeni obliki, bodisi kar na ekranu) praktično sledi opisanim oz. prikazanim postopkom. Priročnik zato obravnava pet obsežno dokumentiranih zgledov, namenjenih predvsem samostojni uporabi programa. Prvi trije zgledi (nosilec, okvir in paličje) obravnavajo enostavne primere analiz konstrukcij in so namenjeni detajlnejšemu spoznavanju uporabe ukazov programa. Zadnja dva (ožje specializirana) zgleda sta nekoliko manj namenjena spoznavanju osnovnih možnosti programa in obravnavata zahtevnejši oz. kompleksnejši analizi (analizo z obtežnimi kombinacijami ter analizo z metodo podkonstrukcij). . ALFACAD PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO M. Skrinar III. Zgledi uporabe 22 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Primer 1 – ravninska linijska konstrukcija 1.1 Podatki o analizirani konstrukciji in računski model Za dani nosilec določi reakcije, notranje statične količine ter pomike vzdolž konstrukcije. Dimenziji pravokotnega prereza sta b/h = 0.2m/0.4 m, modul elastičnosti pa znaša E= 30.5 GPa. q= 25 kN/m’ 8 oC q= 10 kN/m’ Konstrukcija je obremenjena z enakomernima zveznima obtežbama (prikazanima na sliki), A EI 20 oC B 0.01 m posedkom desne podpore za 1 cm navzdol ter temperaturno obtežbo (α = 1 ⋅10-5 /oK) po celi 5 m 2 m dolžini konstrukcije, kjer znaša prirastek temperature spodaj 20 oC, prirastek temperature zgoraj pa 8 oC. Slika 11: Predstavitev 1. primera Analizo izvedi tudi za dodatno obtežno kombinacijo, ko se posedek desne podpore navzdol poveča na 2 cm, pri čemer je ta podpora horizontalno nepomična. Uporabili bomo minimalni računski model z dvema standardnima končnima elementoma s togima priključkoma (VV), slika 12. y,v Y2 Y3 Φ Φ 1 Y1 3 Φ 1 2 2 M 1 3 A A 2 V B A 5 m 2 m VB Slika 12: Uporabljeni računski model z dvema standardnima končnima elementoma . Zgledi uporabe 23. 1.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu. Po zagonu programa se vedno pojavi okno, v katerem je izrisana konstrukcija, ki pripada predhodni izvedeni analizi (slika 13 na naslednji strani tako prikazuje sliko konstrukcije, ki se pojavi ob namestitvi programa), in zato moramo prebrane podatke izbrisati in podati nove podatke za modeliranje novega projekta. To najlažje storimo tako, da z miško kliknemo na ikono belega lista (ki je znana že iz mnogih drugih programov, npr. Worda); (slika na naslednji strani). Alternativno lahko v meniju File izberemo opcijo New, ukaz pa lahko izvedemo tudi s kombinacijo tipk Ctrl + N (oz. Strg + N na nemški tipkovnici). Pojavi se okno z vprašanjem »Really want to discart al changes to drawing?«, na katerega odgovorimo tako, da kliknemo na gumb Yes. Po kliku se pojavi okno Structure, kamor v polje Structure Name lahko vpišemo ime konstrukcije oz. naslov primera, ki jo oz. ga bomo analizirali (pri nadaljnji analizi bo ta naslov izpisovano na ekranu levo zgoraj nad izrisano konstrukcijo). Predefinirano ime je » New project – «, ki mu sledijo številka dneva v mesecu, tekoči mesec in tekoče leto, slika spodaj. Ta predlog imena lahko nadomestimo s svojim (dolžina besedila je lahko največ 60 znakov) ter potrdimo s klikom na OK. Polje Structure Name lahko pustimo tudi prazno. 24 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 13: Slika konstrukcije, ki pripada predhodni izvedeni analizi Izberemo naslov » Primer 1« (slika 14), ki ga potrdimo s klikom na OK. Na voljo je tudi gumb Help, namenjen pomoči v zvezi s posameznimi koraki programa, ki pa ni popolnoma združljiv z vsemi novejšimi verzijami operacijskega sistema Windows. Slika 14: Izbira in potrditev naslova Naslednji korak je določitev konstrukcije (torej področja problema, za katerega bodo reševane diferencialne enačbe). . Zgledi uporabe 25. Slika 15: Definiranje vozlišč v meniju Joint z opcijo Coordinate - diskretizacija konstrukcije: definiranje vozlišč Za definiranje vozlišč uporabimo meni Joint in nato opcijo Coordinate. Ker še ni podano nobeno vozlišče, je na voljo zgolj opcija Input X,Y, slika 15. Po potrditvi ukaza se v desnem zgornjem vogalu ekrana pojavi okence Joint Coordinate (slika na naslednji strani), kurzor pa dobi obliko nitnega križa. Okence Joint Coordinate je – zaradi boljše preglednosti – mogoče tudi prestavljati po ekranu, pri čemer na napis Joint Coordinate kliknemo z miško ter klika zadržimo, nato pa okence premaknemo v želeno pozicijo. Koordinati vsakega vozlišča lahko natipkamo v pripadajoči okenci (X in Y) ali pa izberemo z miško. Pri premikanju miške se koordinati v okencih sproti samodejno spreminjata, predefinirani meji za koordinati sta odvisni od operacijskega sistema (v primerih v tem priročniku sta meji za koordinato x med 0 m in 5.517 m, za koordinato y pa med 0 m in 3.080 m, kar je razvidno tudi iz izrisanega merila). Pri tem je potrebno paziti na to, da če z miško (s kurzorjem) zapustimo okence Joint Coordinate za vpis koordinat, se aktivira spreminjanje 26 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. koordinat in se morebitni že vpisani koordinati spreminjata v skladu s premikanjem miške. Ker se v primeru, ko je y koordinata od 0 različna, njena vrednost ohranja, je zato priročnejše, če se vozlišča večetažnih okvirov podajajo po etažah. Če koordinate izbiramo z miško, jih potrdimo s klikom na izbranem mestu; pri določitvi koordinat s pomočjo okenca pa jih definiramo/potrdimo s klikom na polje Accept (slika spodaj). Čeprav določitev koordinat z miško ponuja navidezno enostavnejše in elegantnejše podajanje podatkov v točkah, lahko nastopijo težave pri natančnem podajanju koordinat. Predoločena velikost koraka pomika miške po risalnem oknu je 0.1 m, uporabnik pa jo lahko tudi spremeni. Med polji (X in Y) in opcijami ( Accept in Help) okenca Joint Coordinate se lahko premikamo s tipko Tab. Tudi v okencu Joint Coordinate je na voljo gumb Help. Najprej podamo in potrdimo koordinati začetnega, skrajno levega vozlišča, pri čemer smo v to točko postavili tudi izhodišče koordinatnega sistema (slika 16). . Zgledi uporabe 27. Slika 16: Podajanje in potrditev koordinat začetnega vozlišča Podano vozlišče se izriše v spodnjem levem vogalu ekrana, kjer je izhodišče na ekranu prikazovanega koordinatnega sistema, zraven vozlišča pa se izpišeta njegovi koordinati. Nato podamo še koordinati drugega vozlišča. Definiranje ponovimo tolikokrat, koliko imamo vozlišč, vozlišča pa se (znotraj trenutno definiranih meja, ki sta razvidni na vertikalnem in vodoravnem ravnilu) sproti izrisujejo na ekranu (slika 17). Slika 17: Podajanje koordinat drugega vozlišča Definiranje koordinat zaključimo s tretjim vozliščem, ki pa se nahaja izven definiranih meja ekrana (slika 18 na naslednji strani). 28 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 18: Podajanje koordinat tretjega vozlišča Ko so podana vsa vozlišča, s tipko Esc prekinemo podajanje vozlišč in okence Joint Coordinate izgine (slika 19). Če želimo (morda kasneje) dodati še kakšno vozlišče, ponovimo pravkar opisani postopek, pri čemer se številčenje vozlišč nadaljuje. Če pomotoma podamo odvečno vozlišče, v meniju Edit izberemo opcijo Picking in potem Joints, ter nato s kurzorjem izberemo takšno vozlišče (obkrožijo ga štirje kvadratki). V meniju Edit nato izberemo Delete/Cut in v menuju Erasing - Joints brisanje tudi potrdimo. Slika 19: Opciji za izris vseh vozlišč na ekranu Če se katero izmed vozlišč nahaja izven sistemsko predefiniranih mej ekrana, bodo nastopile težave pri definiranju elementov z miško, in zato lahko za izris vseh vozlišč na ekranu uporabimo meni View ter opciji Zoom in Al (slika 19), ali pa ikono na levem robu ekrana. . Zgledi uporabe 29. Slika 20: Prikaz vseh podanih koordinat na ekranu Po izvedbi ukaza se slika spremeni tako, da so na ekranu prikazane vse podane koordinate (slika 20). Slika 21: Določitev lege končnih elementov z opcijo Start Joint menija Topology - diskretizacija konstrukcije: definiranje končnih elementov (topologije) Sledi določitev lege končnih elementov, ki jo izvedemo izključno z miško. Za njihovo enostavno določitev uporabimo meni Topology in opcijo Start Joint (slika 21). 30 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 22: Pomožna linija med izbranim začetnim vozliščem in trenutno lego kurzorja Oblika kurzorja se iz nitnega križa spremeni v kvadratek, ki ga vodimo na začetno vozlišče elementa, ki ga želimo definirati, in izbiro potrdimo s klikom z miško. Nato kurzor vodimo do končnega vozlišča končnega elementa, ki ga želimo definirati, med premikanjem kurzorja v obliki nitnega križa (slika 22) pa se sproti izrisuje pomožna linija med izbranim začetnim vozliščem in trenutno lego kurzorja. Slika 23: Izpis zaporedne številke elementa brez definiranega tipa Ko s kurzorjem dosežemo končno vozlišče končnega elementa, ki ga definiramo, ga potrdimo s klikom (če želimo kot končno vozlišče izbrati nedefinirano točko, to ni mogoče). Definirani končni element se nato izriše, pod njim pa se v lomljenih oklepajih < > izpiše njegova zaporedna številka in ?, ki nakazuje, da tip elementa še ni določen (slika 23). Izpis < > se vedno nahaja tam, kjer je pozitivna os končnega elementa, ki ni posebej označena. . Zgledi uporabe 31. Slika 24: Definiranje drugega končnega elementa Postopek ponovimo še za preostali končni element (slika 24), ne da bi morali ponovno aktivirati ukaz Start Joint iz menija Topology. Če želimo med dvema vozliščema, kjer že obstaja končni element, določiti še en končni element, nas program opozori na napako: » Member already exist«. Podajanje elementov prekinemo s tipko Esc. - diskretizacija konstrukcije: definiranje posameznih tipov geometrijsko-mehanskih lastnosti Namesto, da bi geometrijske in mehanske lastnosti definirali za vsak končni element posebej, definiramo tipe končnih elementov, nato pa za vsak končni element samo določimo, katerega (že) definiranega tipa je. Tipe lahko smatramo kot »skupine« elementov, ki imajo enak prečni presek in mehanske lastnosti (elementi istega tipa pa lahko imajo različne dolžine). Tak način podajanja podatkov pri konstrukcijah z manjšim številom končnih elementov morda ne prinaša bistvenih prednosti, pri konstrukcijah z večjim številom (enakih) končnih elementov pa omogoča bistveno hitrejše opisovanje konstrukcije (stebri so npr. enega tipa, nosilci pa drugega). 32 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Število tipov elementov je praktično lahko največ enako številu končnih elementov, vendar program omogoča podajanje večjega števila tipov, kot je (trenutno) podanih elementov, saj lahko končne elemente tudi dodajamo, ali pa podatke o tipih elementov podamo še pred podajanjem elementov. Lastnosti tipov definiranih končnih elementov določimo v meniju Member, kjer izberemo ukaz Properties (slika 25 na naslednji strani). . Zgledi uporabe 33. Slika 25: Ukaz Properties menija Member za definiranja lastnosti tipov končnih elementov Pojavi se okence Add Member Properties (slika na naslednji strani), ki omogoča, da podamo geometrijske podatke o prerezu posameznega tipa. Če so geometrijske konstante že izračunane oz. znane (npr. pri uporabi prefabriciranih tipskih profilov), jih lahko vnesemo v okenca. Mehanske lastnosti lahko izberemo s pomočjo okenca Constants, kjer lahko med programsko predefiniranimi vrednostmi (ali svojimi, če smo predhodno definirali konstante materialov). Določiti (ne glede na način vnosa podatkov) moramo: AX ploščino prereza, IZ vztrajnostni moment prereza okoli osi y, EM modul elastičnosti materiala. Dodatno lahko določimo še: AY ploščino strižnega prereza, SM strižni modul G. 34 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Vnos teh dveh podatkov povzroči, da program v analizi upošteva še strižne deformacije. Če podamo samo ploščino strižnega prereza brez strižnega modula, program zahteva še ta podatek (obratno pa ne). Dodatno lahko definiramo še specifično težo materiala γ, ki podamo v okence Gama in jo lahko uporabimo za analizo obtežbe zaradi lastne teže. Na voljo je tudi okence Constant, kjer lahko izbiramo med tremi materiali (betonom, lesom in jeklom) in njihovimi mehanskimi lastnostmi. . Zgledi uporabe 35. Slika 26: Okence Add Member Properties za podajanje geometrijskih podatkov Za (pomožni) izračun geometrijskih karakteristik nekaterih pravilnih presekov lahko izberemo (pod)meni Cross Section (slika 27), ki odpre okence enakega imena. Slika 27: (Pod)meni Cross Section za (pomožni) izračun geometrijskih karakteristik Okence (pod)menija Cross Section lahko tudi premaknemo na drugo pozicijo. 36 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 28: Podajanje potrebnih dimenzij Za izbrani tip preseka (z desnim drsnikom ob sliki preseka lahko izbiramo med različnimi oblikami presekov) nato podamo potrebne dimenzije (npr. širino in višino pravokotnega preseka), (slika 28). Slika 29: Potrditev izračunanih geometrijskih karakteristik z gumbom OK Po podanih vseh dimenzijah (npr. širini in višini) in kliku na ukaz Calculate program izvede izračun geometrijskih karakteristik (ploščine in vztrajnostnih momentov), gumb Calculate pa nadomesti gumb OK (slika 29). . Zgledi uporabe 37. Slika 30: Prenešene izračunane geometrijske karakteriste v meni Add Member Properties Izračunane geometrijske karakteristike nato s klikom na OK (ki je nadomestil gumb Caluculate) prenesemo iz menija Cross Section v meni Add Member Properties (slika 30). Slika 31: Podajanje modula elastičnosti Nato v meniju Add Member Properties podamo (podali smo ga v N/m2) še modul elastičnosti (lahko ga tudi izberemo v okencu Constants), in definirane lastnosti (geometrijske karakteristike) potrdimo z OK (slika 31). Brez definiranega modula elastičnosti (kot tudi ploščine prereza ali vztrajnostnega momenta prereza okoli osi y) lastnosti tipa (skupine) ne moremo potrditi oz. zaključiti. 38 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 32: Okno za določitev lastnosti za morebitni novi tip Nato se pojavi okno, v katerem določimo lastnosti za morebitni novi tip (npr. za stebre), kjer pa je že ponujen modul elastičnosti prejšnjega definiranega tipa (slika 32). Slika 33: Izbira tipa končnega elementa s pomočjo puščice Ker so v obravnavanem primeru vsi tipi (oz. edini tip) elementov določeni, podajanje zaključimo s klikom na Cancel v okencu menija Add Member Properties ali s tipko Esc. Če opazimo, da je pri določitvi tipov končnih elementov prišlo do napake, in v meniju Add Member Properties izberemo tip, ki ga želimo popraviti, s pomočjo puščice navzdol (ob številki tipa, slika 33), podatkov ne moremo popraviti neposredno z ukazom Properties v meniju Member, saj nam meni sicer omogoči izpis podatkov že definiranih presekov, ne omogoči pa njihovega spreminjanja. . Zgledi uporabe 39. Slika 34: Izbira tipa končnega elementa z neposrednim vpisom številke v okence Zato okence menija Add Member Properties najprej zapremo s klikom na Cancel, nato pa moramo najprej klikniti na ikono krivulje in puščice (kar pomeni Modify). Nahaja se ob levem robu ekrana pod ikono praznega lista (prva ikona je puščica, kar pomeni Add). Nato v meniju Member izberemo ukaz Properties, ki sedaj omogoča spremembo številskih vrednosti, medtem ko je uporaba (pod)menija Cross Section onemogočena. Po končanem spreminjanju vrednosti moramo ponovno aktivirati podajanje podatkov, kar storimo s klikom na ikono Add (z ikono puščice ), ki se nahaja neposredno nad ikono Modify ob levem robu ekrana. Še elegantneje in enostavneje pa spremembe izvedemo, če v meniju Add Member Properties izbiro tipa, ki ga želimo popraviti, namesto s puščico izvedemo z neposrednim vpisom številke v okence. Tak postopek ne samo izvede izpis podatkov že definiranega preseka, temveč tudi omogoči njihovo spreminjanje, kot tudi omogoči (ne deluje v Windows 10) uporabo (pod)menija Cross Section (slika 34). 40 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. - diskretizacija konstrukcije: definiranje lastnosti posameznih končnih elementov Informacije o definiranih končnih elementih in podane geometrijsko-mehanske lastnosti tipov je sedaj potrebno medsebojno povezati. To moramo storiti tudi, če je definiran zgolj en tip (skupina) geometrijsko-mehanskih lastnosti (in so posledično vsi elementi istega tipa). Zato uporabimo meni Member in ukaz Types (slika 35), ki omogoči, da podane elemente povežemo z geometrijskimi lastnostmi. . Zgledi uporabe 41. Slika 35: Povezovanje podanih elementov z geometrijskimi lastnostmi v meniju Member Slika 36: Izpisana številka izbranega elementa Kurzor, ki spet dobi obliko kvadratka, zapeljemo na posamezni končni element in kliknemo nanj. Nato se pojavi okno Add Members Types (slika 36), v katerem je izpisana številka elementa, ki smo ga izbrali. 42 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 37: Izbira številke tipa izbranega končnega elementa v visečem meniju V visečem meniju nato izberemo (med vsemi definiranimi) številko tipa (»skupine«) izbranega končnega elementa (ne moremo pa je natipkati), izbiro pa potrdimo z OK (slika 37). Če številke tipa ne potrdimo v visečem meniju, tega tipa meni ne sprejme in tip elementa ostane nedefiniran. To velja tudi, če je definiran en sam tip končnega elementa. Slika 38: Izpis številke tipa končnega elementa Pod tako definiranim elementom se v lomljenem oklepaju < > sedaj poleg njegove zaporedne številke izpiše tudi številka, ki nadomesti ? in pove, za kateri tip elementa gre (slika 38). . Zgledi uporabe 43. Slika 39: Ukaz View v oknu Add Members Types Ko je tip posameznega elementa definiran, ga z menijem Member in ukazom Types ne moremo več spreminjati (razen, če predhodno aktiviramo ikono Modify). Tako moramo definirati vse končne elemente konstrukcije, ki jo analiziramo, saj drugače ne moremo izvesti analize. Zato izberemo še drugi končni element, in mu določimo tip (slika 39). Slika 40: Elementa z definiranimi mehansko-geometrijskimi lastnostmi Če imamo večje število definiranih tipov, in smo pozabili, kateri skupini pripada posamezni tip, si lahko pomagamo z izpisom podatkov, ki jih lahko vidimo (ne moremo pa jih spreminjati), če kliknemo na ukaz View v oknu Add Members Types (slika spodaj). Tako so za oba končna elementa definirane mehansko- geometrijske lastnosti (slika 40). 44 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 41: Določitev podpor z ukazom Supports menija Joint - diskretizacija konstrukcije: definiranje kinematičnih robnih pogojev Pri statični analizi mora biti konstrukcija stabilno podprta, kar običajno dosežemo s podporami. Za določitev podpor uporabimo meni Joint in ukaz Supports (slika 41). Slika 42: Okence Add Support z možnostjo izbire morebitnega kota naklona podpore Ponovno se aktivira kurzor v obliki kvadratka, ki ga zapeljemo nad vozlišče, kjer želimo definirati podporo (podpore lahko definiramo izključno v vozliščih, ne pa v točkah znotraj elementov). Izbrano vozlišče potrdimo s klikom, kar aktivira okence Add Support (slika 42), kjer izberemo še morebitni kot naklona podpore glede na horizontalo, podatke pa potrdimo z OK. . Zgledi uporabe 45. Slika 43: Izrisana prva podpora Definirana podpora se nato takoj izriše kot polnovpeta podpora (slika 43): Slika 44: Definiranje druge podpore Definiranje ponovimo (ukaz Supports menija Joint je še vedno aktiven) za vse morebitne podpore, ki so vse predefinirane kot polno vpete (slika 44). 46 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 45: Izrisana druga podpora Po potrditivi druge podpore se tudi ta izriše (slika 45). Slika 46: Definiranje sprostitev podpor z opcijo Releases v meniju Joint Če katera izmed že definiranih podpor ni polno vpeta podpora, moramo to definirati spremeniti, ter uporabiti meni Joint in opcijo Releases (slika 46). . Zgledi uporabe 47. Slika 47: Okno Joint Releases s prikazanimi simboli možnih sproščenih podpor V desnem zgornjem vogalu se nato izriše (osenčeno, torej neaktivno) okno Joint Releases (ki ga lahko premikamo po ekranu), v katerem so prikazani simboli možnih sproščenih podpor (slika 47). Slika 48: Izbira podpore omogoči uporabo okna Joint Releases Nato premaknemo kurzor na izbrano podporo, ki jo potrdimo s klikom, kar omogoči uporabo okna Joint Releases, ki tako postane polno izrisano (slika 48). Če izberemo vozlišče, ki ni bilo predhodno definirano kot podpora (npr. vozlišče 3), uporaba okna Joint Releases ni omogočena. 48 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 49: Izbira ustreznega tipa podpore V okencu Joint Releases nato izberemo ustrezni tip podpore (slika 49), ki se takoj po potrditvi (kliku) nanjo izriše na sliki konstrukcije (slika 50). Slika 50: Izris izbranega tipa podpore Po definiranju vseh podpor s tipko ESC deaktiviramo meni Joint Releases. Kadar pa želimo členkasto sprostiti eden ali oba konca posameznega končnega elementa (npr. izven podpore), uporabimo meni Member in opcijo Releases. V desnem zgornjem vogalu se izriše (osenčeno) okno Member Releases, v katerem so prikazani simboli možnih sprostitev koncev. Nato premaknemo kurzor na izbrani končni element, ki ga potrdimo s klikom, kar omogoči uporabo okna Member Releases, kjer izberemo razporeditev členkov v elementu. . Zgledi uporabe 49. Slika 51: Kreiranje obtežb z ukazom Create v meniju Load - določitev obtežb Za izvedbo analize potrebujemo še obtežbe. Kreiramo jih v meniju Load z ukazom Create (slika 51). Če še niso definirani tipi vseh elementov, obtežbe ne moremo podati. Slika 52: Meni Create Loading Case za kreiranje obtežb Pojavi se meni Create Loading Case (slika 52. 50 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 53: Izbira števila in potrditev osnovnih obtežnih slučajev V okencu Create izberemo število osnovnih obtežnih slučajev, npr. 1 (slika 53), ki ga potrdimo z OK. Če je število osnovnih obtežnih slučajev večje od 1, je omogočeno tudi njihovo medsebojno kombiniranje. Slika 54: Podajanje imena obtežnega slučaja Sledi okno Structure (slika 54), kjer podamo ime obtežnega slučaja (kar je koristno v primeru analize več obtežnih slučajev, da jih lahko medsebojno razlikujemo; polje pa lahko pustimo tudi prazno, še posebej, kadar bomo izvedli analizo zgolj enega obtežnega slučaja), ki ga potrdimo s klikom na OK. . Zgledi uporabe 51. Slika 55: Prikaz konstrukcije brez podanega imena obtežnega slučaja Ko ime obtežnega slučaja potrdimo, in če je podano, se na ekranu pojavi izpisovano pod imenom primera (na sliki 55 ime obtežnega slučaja ni podano. Slika 56: Izbira tipa obtežbe v visečem meniju Load Vrsto oz. tip obtežbe izberemo v visečem meniju Load (kjer lahko dodamo tudi nov obtežbni slučaj z ukazom Add). Izbiramo lahko (slika 56) med obtežbo končnega elementa ( Member), lastno težo ( Dead load), vozliščno obtežbo ( Joint) ter premikom podpore ( Displacement). 52 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 57: Okno Member Load s prikazanimi tipi obtežb končnega elementa Če izberemo obtežbo končnega elementa ( Member), se v desnem vogalu pojavi neaktivno okno Member Load (ki ga lahko premikamo), v katerem bomo po izbiri elementa izbrali želeno obtežbo (slika 57). Slika 58: Aktivno okno Member Load po izbiri elementa Ko nato s kurzorjem v obliki kvadratka kliknemo izbrani element, postane okno Member Load aktivno (slika 58), in po premiku miške na posamezno ikono (brez klika nanjo) se pod ikono izpiše kratko besedilo, ki opiše vrsto obtežbe, ki jo je mogoče definirati s to ikono. Mogoče je tudi določiti lokalno smer delovanja obtežbe (v osni → ali prečni ↑ smeri elementa, kot tudi rotacijo), predefinirana smer je prečno na os elementa (↑) (slika 58). . Zgledi uporabe 53. Slika 59: Določitev parametrov izbrane obtežbe Ko izberemo tip obtežbe (izbiramo lahko med koncentrirano obremenitvijo, zveznimi obremenitvami in temperaturnimi obremenitvami), se odpre novo okno, v katerem določimo parametre obtežbe, ki smo jo izbrali (slika 59). V okence vpišemo vrednost (ker smo modul elastičnosti podali v N/m2, tudi obtežbo podamo v N/m), ki jo potrdimo s tipko OK. Slika 60: Izris definirane obtežbe prvega elementa na ekranu Tako definirana obtežba se nato izriše na ekranu (slika 60). 54 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 61: Določitev parametrov izbrane obtežbe na drugem končnem elementu Opisani postopek ponovimo še z zvezno obtežbo na previsu, modeliranim z drugi končnim elementom (slika 61). Slika 62: Izris definirane obtežbe drugega elementa na ekranu Tudi ta obtežba se takoj izriše na ekranu (slika 62), pri čemer opazimo, da izris obtežb ni skaliran, saj sta obe obtežbi, kljub temu, da se razlikujeta po velikosti, izrisani kot enako veliki obtežbi. . Zgledi uporabe 55. Slika 63: Podajanje linearne temperaturne spremembe po višini Nato podamo še temperaturno obtežbo. Možni sta dve različni porazdelitvi temperaturne obtežbe po višini preseka. Enakomerno temperaturno spremembo po višini definira Temperatur Load #1, ki je predstavljena z ikono na sredini druge vrstice. Kadar pa nastopi linearna temperaturna sprememba po višini, uporabimo sosednjo ikono Temperatur Load #2, kar aktivira posebno okno Add Temperature Load #2 (slika 63). Slika 64: Podajanje linearnega koeficienta toplotnega raztezka  Najprej podamo linearni koeficient toplotnega raztezka α (slika 64), ki ga ne potrdimo z OK, saj program to smatra kot zaključek podajanja podatkov, kar sproži obvestilo o napaki ( Start height equal zero). 56 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 65: Podajanje temperature na spodnjem delu končnega elementa Zato kliknemo na okence LT in podamo temperaturo na spodnjem delu končnega elementa (slika 65). Tudi te ne potrdimo s klikom na OK. Slika 66: Podajanje temperature na zgornjem delu končnega elementa Nato kliknemo na okence UT in podamo temperaturo na zgornjem delu končnega elementa (slika 66). Tudi te vrednosti ne potrdimo s klikom na OK. . Zgledi uporabe 57. Slika 67: Podajanje (začetne) višine končnega elementa Za definiranje višine končnega elementa kliknemo še na okence h/hs in podamo (začetno) višino končnega elementa, saj program tega podatka ne odčita iz geometrijskih lastnosti tipa elementa (slika 67). Ker je višina končnega elementa konstantna, in končne višine he ni potrebno definirati, lahko vse podane podatke potrdimo s klikom na OK. Slika 68: Podajanje vrednosti za drugi končni element Definirana obtežba se nato prikaže izpisana na elementu (slika 68). Nato podamo vse potrebne (v obravnavanem primeru enake) vrednosti še za drugi končni element (slika 68). 58 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 69: Podajanje premika podpore z opcijo Displacement v meniju Load Nato kot obremenitev izvedemo še pomik vozlišča 2, ki mora biti definirano kot podpora (če podpor še nimamo definiranih, takega pomika torej ni mogoče definirati kot obtežbe). V visečem meniju Load zato izberemo opcijo Displacement za premik podpore (slika 69). Slika 70: Izbira podpore, za katero želimo podati premik Nato s kurzorjem v obliki kvadratka izberemo desno podporo, kar vodi do menija Add Joint Displacement (slika 70), ki ga lahko premikamo po ekranu. . Zgledi uporabe 59. Slika 71: Podajanje vrednosti premika podpore Ker gre za pomik v vertikalni smeri, kliknemo na okence Disp. Y, ter podamo predpisani globalni pomik (slika 71). V obravnavanem zgledu gre za pomik navzdol, in zato podano vrednost podamo z negativnim predznakom. Slika 72: Grafična označba podpore z definiranim pomikom vozlišča Na sliki konstrukcije se izriše puščica, ki nakazuje, da gre za pomik vozlišča (slika 72). 60 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 73: Možnosti za izvedbo analize in povzetek podanih podatkov 1.3 Analiza podanih podatkov Ko so definirani vsi podatki konstrukcije (vozlišča, elementi, robni pogoji) in vse obtežbe, je mogoče izvesti analizo podatkov. Za analizo uporabimo meni Solve (slika 73), ki nima podmenijev. Namesto menija lahko enakovredno uporabimo tudi ikono na levem robu ekrana (slika spodaj). Program preveri smiselnost podanih podatkov in njihov povzetek po preverbi vseh podatkov izpiše v meniju Project CheckOut (slika spodaj). V kolikor program najde napako v podatkih (npr. nepovezano vozlišče), to informacijo izpiše. Če je definiranih (pre)več tipov elementov kot je končnih elementov, kar pomeni, da je del podatkov neuporabljen, program tega ne javi kot napake. Za nadaljevanje analize kliknemo OK, kar sproži analizo (ki se izvede v DOSu, saj je AlfaCad grafični pred- in poprocesor, ki pa za analizo uporablja program FRAME2). Ko po nekaj trenutkih (črno) okence izgine, je analiza končana. Če ni prišlo do napak (kot je npr. definiranje labilne konstrukcije), v zgornji vrstici z ikonami postanejo aktivne barvne ikone Diagrams, Envelopes in Reactions. . Zgledi uporabe 61. 1.4 Poprocesiranje - predstavitev rezultatov v grafični obliki. Za izris rezultatov kliknemo levo zeleno-rdečo ikono (slika 74 na naslednji strani), ki aktivira viseči meni Diagrams (na njeni desni je ikona Envelopes). Kadar imamo več obtežnih slučajev, lahko številko obtežnega primera zamenjamo v okencu LC – load case (kjer lahko izbiramo samo med številkami obstoječih obtežnih primerov) na desnem koncu orodne vrstice. V visečem meniju Diagrams, so na voljo tri možnosti, ki pripadajo notranjim statičnim količinam: osne sile ( Axial Forces), prečne sile ( Shear Forces) in upogibni momenti ( Bending Moments), ter opcija Deformed Shapes, ki pripada izrisu upogibnice (slika na naslednji strani). 62 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 74: Viseči meni Diagram V meniju s klikom miške izberemo želeno veličino za izris in program izriše zahtevane diagrame, npr. za osne sile (slika 75), ki so pričakovano enake 0. Diagrami so šrafirani. Pozitivne vrednosti so šrafirane s polnimi črtami, negativne vrednosti pa s črtkanimi črtami. Slika 75: Izrisani diagram osnih sil Program ob izrisanih veličinah ne izpisuje vrednosti, izriše pa merilo izrisanih količin. . Zgledi uporabe 63. Slika 76: Izrisani diagram prečnih sil Ko v meniju Diagrams izberemo Shear Forces, program izriše diagram prečnih sil (slika 76). Čeprav enot nismo definirali, program pri rezultatih izpisuje kN oz. kNm za momente. Ker smo vse vrednosti podali v N, so dejansko izpisane vrednosti sil podane v N (in v Nm za momente). Slika 77: Izrisani diagram upogibnih momentov Diagrami momentov, ki sledijo po izbiri opcije Bending Moments (slika 77), pa imajo jasno razvidno obliko odsekoma linearne funkcije, saj so izračunani z delitvijo posameznega končnega elementa na (predoločenih) 10 podelementov oz. segmentov (to vrednost lahko uporabnik tudi spremeni). 64 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 78: Ukaz Scale menija View Skaliranje izrisa lahko izvedemo z ukazom Scale menija View (slika 78). Slika 79: Spremeninjanje predefinirane vrednosti parametra Inner Force Scale Predefinirano vrednost parametra Inner Force Scale (1.0000) spremenimo po želji (slika 79). . Zgledi uporabe 65. Slika 80: Spremenjeni diagram upogibnih momentov Po kliku na OK sledi nov izris (slika 80). Slika 81: Spremenjena dimenzija izrisa konstrukcije Če vrednost parametra Inner Force Scale povečamo tako, da bi izris opazovane notranje statične količine padel izven ekrana (npr. na 6), se ustrezno spremeni (zmanjša) dimenzija izrisa konstrukcije (slika 81). 66 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 82: Izbira opcije Reactions v visečem meniju Analyze Izpis reakcij ali notranjih statičnih količin dobimo z ikono Analyze (ikona popisanega lista). V visečem meniju Analyze zato za izpis reakcij izberemo opcijo Reactions (slika 82). Slika 83: Izpisane vrednosti reakcijskih sil in momentov po podporah V formi/oknu Reactions so nato za posamezni obtežni slučaj izpisane vrednosti reakcijskih sil in momentov po podporah (slika 83). Okno Reactions lahko zapremo s klikom na OK. Smeri reakcij lahko tudi izrišemo z uporabo ikone Reactions – stikajoča rdeča in črna puščica desno zraven ikone Envelopes, desno zraven ikone Diagrams (slika 84 na naslednji strani), pri čemer izris reakcij lahko izvedemo tudi brez njihovega predhodnega izpisa. . Zgledi uporabe 67. Slika 84: Izris smeri reakcij z uporabo ikone Reactions S ponovno uporabo ikone Reactions se izriše konstrukcija z obravnavanimi obtežbami. Če v visečem meniju Analyze izberemo opcijo Displacements, sledi izpis pomikov. Izbiramo lahko med dvema oblikama izpisa istih informacij (slika 85): med pomiki, izpisani po vozliščih elementov ( Member Displacements): Slika 85: Pomiki, izpisani po vozliščih elementov in pomiki, izpisanimi zaporedno po vozliščih ( Joints Displacements, slika 86 na naslednji strani). Če imamo več kot pet elementov ali enajst vozlišč, lahko s pomočjo drsnika pregledamo tudi rezultate, ki (zaradi omejitve prostora) niso izpisani. 68 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 86: Pomiki, izpisani zaporedno po vozliščih Okno zapremo s klikom na OK (ali s tipko Esc). Slika 87: Izpis notranjih statičnih količin v visečem meniju Analyze z opcijo Member Forces Za izpis notranjih statičnih količin v visečem meniju Analyze izberemo opcijo Member Forces. Tako izvedemo izpis (slika 87) notranjih statičnih količin po vozliščih elementov v skladu s predznaki MKE (izvede se torej izpis sekundarnih spremenljivk): . Zgledi uporabe 69. Slika 88: Izpisane in izrisane vrednosti izbrane notranje statične količine elementa Medtem ko opcija Member Forces v visečem meniju Analyze izvede izpis notranjih statičnih količin po vozliščih elementov, opcija Inner Forces odpre okno Inner Forces Analyse (ki ga lahko premikamo po ekranu) (slika na 88). V njemu so za izbrani element izpisane (v skladu s predznaki iz mehanike) in izrisane vrednosti izbrane notranje statične količine v več točkah znotraj končnega elementa (seveda za izbrani obtežni primer, definiran v okencu LC). Slika 89: Drsnika Scale za povečanje faktorja izrisa Izpisana sta tudi približka največjega negativnega (rdeče) in pozitivnega momenta (modro), ki sta izpisani v notranjih vozliščih interne delitve elementa. S premikanjem drsnika Scale lahko sliko tudi povečamo za faktor največ 5 (slika 89). Izbrana povečava ostane veljavna tudi za ostale izrise odprtega okna Inner Forces Analyse. 70 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 90: Izpis in izris vrednosti prečnih sil Poleg momentov ( Bending Moment) lahko izrišemo in izpišemo tudi vrednosti prečnih sil ( Shear Forces, slika spodaj),. . Slika 91: Izpis in izris vrednosti osnih sil ali osnih sil (slika 91). Okno Inner Forces Analyse zapremo s klikom na OK (ali s tipko Esc). . Zgledi uporabe 71. Slika 92: Izpis in izris osnih in prečnih pomikov v več točkah znotraj končnega elementa V visečem meniju Analyze je lahko zanimiva še opcija Deformed Shapes, ki odpre okno Deformed Shapes Analyse (ki ga lahko premikamo po ekranu) (slika 92). V njem so za izbrani element izrisane in izpisane vrednosti osnih in prečnih pomikov v več točkah znotraj končnega elementa. Izpisane vrednosti imajo predznake v skladu s koordinatnim sistemom, ki je izrisan na sliki in ga definirata začetno in končno vozlišče elementa. Tudi ta izris je mogoče povečati z uporabo drsnika Scale. Slika 93: Izrisana upogibnica konstrukcije Okno Deformed Shapes Analyse zapremo s klikom na OK (ali s tipko Esc). V tem oknu torej opazujemo vrednosti pomikov znotraj posameznega končnega elementa, če pa želimo opazovati pomike znotraj cele konstrukcije, visečem meniju Diagrams uporabimo opcijo Deformed Shapes, ki izriše upogibnico konstrukcije (slika 93). 72 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 94: Skalirani izris upogibnice konstrukcije Zaradi majhnosti pomikov je tak izris precej nepregleden, vendar ga lahko skaliramo z že znanim ukazom Scale menija View, in tako s povečanjem parametra Deformation Scale pridobimo nazornejši izris pomikov (slika 94). 1.5 Shranjevanje podatkov Če želimo (t.i. »vhodne«) podatke analize shraniti, lahko to storimo s klikom na ikono diskete, pri čemer program samostojno uporabi interno določeno ime. Če pa želimo podatke shraniti pod izbranim imenom, uporabimo opcijo Save as .. v visečem meniju File. Presledki v imenu niso dovoljeni, končnica take datoteke pa je dat. Rezultati se (po avtomatično izvedeni ponovni analizi) shranijo v datoteko enakega imena, le da s končnico lis. Pri tem je potrebno opozoriti, da so rezultati za notranje statične količine podani v zapisu MKE, kar pomeni, da je v začetnem vozlišču vsakega končnega elementa potrebno spremeniti predznak osne sile in upogibnega momenta, v končnem vozlišču pa prečne sile. . Zgledi uporabe 73. Shranjene datoteke se (običajno, odvisno od verzije operacijskega sistema Windows) nahajajo v mapi c:\ AlfaCAD.32\data, in jih je (predvsem izkušenim uporabnikom) mogoče popravljati izven programa (npr. z urejevalnikom besedil). 1.6 Spreminjanje števila podelementov Kot je bilo že omenjeno, program med analizo vsak posamezni končni element samostojno razdeli na 10 podelementov (t.i. »segmentov«). To predoločeno vrednost lahko uporabnik tudi spremeni. Po kliku na drugo ikono (ob levem robu ekrana) pod ikono praznega lista (prva ikona je puščica, kar pomeni Add), druga pa je krivulja in puščica (kar pomeni Modify), je v visečem meniju Member omogočena uporaba opcije Segments (slika 95 na naslednji strani). 74 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 95: Opciji za spreminjanje števila podelementov Po izbiri te opcije se oblika kurzorja spremeni v kvadratek, ki ga vodimo na končni element, ki mu želimo spremeniti število podelementov, npr. prvi končni element (slika 96). Slika 96: Okno Modify Member Segment za spreminjanje števila podelementov Po kliku nanj se pojavi okno Modify Member Segment (slika 96), kjer v okencu spremenimo obstoječo vrednost segmentov – podelementov v želeno vrednost, pri čemer je maksimalno število segmentov po končnem elementu 20. Pri izbiri prevelikega števila poddelementov sledi opozorilo o neprimernosti vrednosti: Number of segments must be in range from 1 to 20. Če podamo liho število segmentov, ga program med analizo avtomatično nadomesti s sodim. . Zgledi uporabe 75. Slika 97: Graf upogibnih momentov, izrisan z izbranim številom točk Po ponovni izvedbi analize z ukazom S olve in zahtevi za izris upogibnih momentov sledi kvalitetnejši graf upogibnih momentov, izrisan z izbranim (običajno gostejšim) številom točk (slika 97). Slika 98: Približek največjega negativnega momenta Izbira večjega števila segmentov vpliva tudi na oceno približka ekstremnih momentov. Če izberemo opcijo Inner Forces menija Analyze, ki odpre okno Inner Forces Analyse, vidimo, da se približek največjega negativnega momenta (izpisan rdeče) ni spremenil (slika 98). 76 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 99: Uporaba vertikalnega drsnika za prikaz vrednosti v ostalih točkah Prav tako opazimo, da niso prikazane vrednosti vseh izrisanih točk. Za izpis ostalih vrednosti moramo zato uporabiti vertikalni drsnik (slika 99), kar privede do prikaza vrednosti v ostalih točkah, med katerimi se v obravnavanem primeru nahaja maksimalni pozitivni moment (izpisan modro). Ker so vrednosti izpisane v notranjih vozliščih sedaj gostejše interne delitve elementa, je rezultat sedaj nekoliko kvalitetnejši (in večji kot prej). 1.7 Spreminjanje podanih podatkov Če želimo (po potrebi) odstranjevati ali spreminjati nekatere podatke, kliknemo (že omenjeno) drugo ikono pod ikono praznega lista (prva ikona je puščica, kar pomeni Add), druga pa je krivulja in puščica (kar pomeni Modify) (slika 100 na naslednji strani). Kadar želimo spreminjati obtežbe, v visečem meniju Load nato izberemo bodisi Remove (slika 100 na naslednji strani), kar vodi do odstranjevanja vseh obtež posameznega obtežnega slučaja, ali pa izberemo zgolj posamezno vrsto obtežbe ( Member, Dead Load,...), ki jo lahko nato spreminjamo. . Zgledi uporabe 77. Opomba: kadar gre samo za spremembo obtežbe (kot sta dva različna posedka oz. premika podpore, ali pa dodajanje ali odstranitev obtežb,...), lahko take spremembe določimo v različnih obtežnih slučajih. V obravnavanem primeru pa moramo, zaradi spremembe načina podpiranja, izvesti še spremembo konstrukcije. 78 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 100: Ukaz Remove v visečem meniju Load Za izbiro spremembe pomika desne podpore izberemo opcijo Displacement, in nato kliknemo na desno podporo, se pojavi meni Modify Joint Displacement, kjer lahko predpisane vrednosti pomika spremenimo, ali dodamo nove (slika 101). Slika 101: Meni Modify Joint Displacement za spremenjanje predpisanih vrednosti pomika Spreminjamo lahko tudi vozlišča in lastnosti ter tipe končnih elementov. . Zgledi uporabe 79. Slika 102: Opcija Releases v meni Joint Če želimo desno podporo narediti horizontalno nepomično, izberemo meni Joint in opcijo Releases (slika 102). Ponovno se v desnem zgornjem vogalu prikaže neaktiven meni Joint Release. Slika 103: Nova slike konstrukcije in izrisani diagram osnih sil S kurzorjem kliknemo na desno podporo in nato v meniju Joint Release izberemo ustrezno ikono, kar takoj vodi do nove slike konstrukcije (slika 103). Ko zaključimo z vsemi spremembami, moramo z ukazom Solve izvesti ponovno analizo, pri čemer je vpliv spremembe desne podpore viden pri diagramov osnih sil (slika 103). 80 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. . Zgledi uporabe 81. Primer 2 – ravninska konstrukcija 2.1 Podatki o analizirani konstrukciji Izračunaj vozliščne pomike, reakcije in razporeditve notranjih statičnih količin za ravninsko konstrukcijo na sliki 104: 6.0 m 10 kN/m' vodoravna greda gredi 0.25/0.4 m steber 0.25/0.25 m 5.0 m diagonala diagonala 0.1/0.1 m er steb poševna greda 2.0 m 4.0 m 4.0 m Slika 104: Predstavitev 2. primera Prerez stebra je b/h = 0.25/0.25 m, prerez vodoravne in poševne grede je b/h = 0.25/0.4 m, prerez členkasto priključene diagonale pa b/h = 0.1/0.1 m. Vsi elementi so iz betona, ki ima modul elastičnosti E=30 GPa. Analizo ponovi še za konstrukcijo brez desnega elementa (poševne grede). 82 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Uporabili bomo mininalni računski model s štirimi končnimi elementi (slika 105): Y1 Y2 Φ2 Φ1 X1 X2 2 1 1 4 2 3 Y Y5 3 Y4 Φ Φ5 3 Φ4 X X5 3 X4 3 4 5 Slika 105: Označbe vozlišč, elementov in prostostnih stopenj 2.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu. Po zagonu programa se lahko pojavi okno, ki pripada prejšnji analizi (slika 106 na slednji strani) in za novo analizo ni zanimivo. . Zgledi uporabe 83. Slika 106: Prikaz konstrukcije, ki pripada prejšnji analizi Za modeliranje novega projekta je potrebno klikniti z miško na ikono belega lista (slika 107), ki je znana že iz mnogih drugih programov (npr. Worda); alternativo predstavlja kombinacija tipk Ctrl + N. Slika 107: Ikona belega lista za modeliranje novega projekta Po kliku na Yes (slika 107), slika konstrukcije iz predhodnega analiziranega problema izgine, pojavi pa se okno, kamor v polje Structure Name lahko vpišemo ime konstrukcije, ki jo bomo analizirali (to ime bo izpisovano v levem zgornjem delu ekrana, kot je razvidno na sliki 107). Predefinirano ime je »New project – «, ki mu sledijo številka dneva v mesecu, tekoči mesec in tekoče leto. Ta predlog imena lahko nadomestimo s svojim ter potrdimo s klikom na OK. Izberemo npr. ime »primer 2« (slika 108), ki ga potrdimo s klikom na OK. 84 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 108: Izbira in potrditev imena primera Polje Structure Name lahko pustimo tudi prazno. Slika 109: Izpis imena problema na ekranu Izbrano ime problema se izpiše na ekranu (slika 109). . Zgledi uporabe 85. Slika 110: Opcija Constants menija Structure Naslednji korak je določitev konstrukcije (področja, za katerega se bodo reševale diferencialne enačbe), ter (po želji) pripadajočih konstant. Čeprav lahko modul elastičnosti določimo vedno neposredno pri določitvi lastnosti posameznega tipa (kot v prejšnjem zgledu), je v primeru večjega števila elementov z enakimi mehanskimi lastnosti, smiselno njegova predoločitev oz. predefiniranje. V ta namen uporabimo meni Structure in izberemo (trenutno edino razpoložljivo) opcijo Constants (slika 110). Slika 111: Okno za definiranje lastnosti materialov Po izbiri se pojavi okno za definiranje lastnosti materialov (slika 111). Modul elastičnosti (in tudi strižni modul ali vrednost game za lastno težo, če želimo) lahko izberemo iz predoločenih možnosti za različne materiale, ali pa njihove vrednost podamo. Na voljo so podatki za različne predefinirane materiale (slika na naslednji strani): beton (» Concrete«), jeklo (» Steel«) in les (» Wood«). Predefinirani material je beton (» Concrete«). 86 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 112: Predoločeni materiali Pri betonu lahko s puščicama gor in dol spreminjamo trdnostni razred C, hkrati s tem pa se spreminjata pripadajoči vrednosti modula elastičnosti (» Elastic modul«) in strižnega (» Shear modul«) modula, slika 113 zgoraj na naslednji strani. Vrednost Poissonovega količnika (» Poisson«) lahko s puščicama spreminjamo neodvisno od trdnostnega razreda betona (v korakih 0.01 med 0.15 in 0.35), njegova sprememba pa avtomatično povzroči še spremembo strižnega modula. Vrednost specične teže (» Gama«) lahko spreminjamo, neodvisno od trdnostnega razreda betona, s podajanjem njene vrednosti. Vsi podatki imajo predefinirane enote. Pri jeklu razredi ne obstajajo, lahko pa s puščicama spreminjamo vrednost Poissonovega količnika, kot tudi podamo nove vrednosti modula elastičnosti in strižnega modula, kot tudi specifične teže, slika na sredini na naslednji strani. . Zgledi uporabe 87. Slika 113: Meniji za podajanje konstant betona, jekla in lesa Tudi pri lesu obstajajo razredi in zanje predefinirane vrednosti modula elastičnosti in strižnega modula, slika 113 spodaj. Direktno podajanje (s pomočjo tipkovnice) vrednosti modula elastičnosti, strižnega modula ali specične teže povzroči, da se ime materiala spremeni v Custom (slika 114 na naslednji strani). S pomočjo tipkovnice moramo podati tudi strižni modul in specifično težo, če ju želimo uporabiti v analizi. Ker za obravnavani primer nista zanimiva, polji pustimo prazni. Program predvideva, da sta modul elastičnosti ter strižni modul podana v kN/m2, specifična teža pa v kN/m3. Podajanje podatkov zaključimo s klikom na OK. Ko so vrednosti konstant podane, jih preko menija ne moremo več popravljati, saj uporaba ukaza Constants v meniju Structure okenca za definiranje konstant ne odpre več. 88 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 114: Meni za podajanje konstant uporabniško definiranega materiala - diskretizacija konstrukcije: definiranje vozlišč Za definiranje vozlišč uporabimo meni Joint in opcijo Coordinate. Ker še ni podano nobeno vozlišče, je na volj zgolj opcija Input X,Y (slika 115). V desnem zgornjem vogalu ekrana se pojavi okence Joint Coordinate (slika 116 na naslednji strani), ki ga je mogoče prestavljati po ekranu), kurzor pa dobi obliko nitnega križa. Slika 115: Opcija Input X,Y v opciji Coordinate menija Joint Koordinati vozlišča lahko natipkamo v pripadajoči okenci ali pa na ekranu izberemo z miško (pri premikanju miške se koordinati spreminjata samodejno, predefinirani meji za koordinato x sta med 0 m in 5.5 m, za koordinato y pa med 0 m in 3 m, razvidni pa sta iz vodoravnega in navpičnega ravnila). Pri tem je potrebno paziti na to, da če z miško zapustimo okence za vpis koordinat ( Joint Coordinate), se aktivira spreminjanje koordinat in se morebitni že vpisani koordinati spremenita v skladu s premikanjem miške. Ker se v primeru, ko je y koordinata od 0 različna, njena vrednost ohranja, je priročneje, če se vozlišča večetažnih okvirov podajajo po etažah. . Zgledi uporabe 89. Slika 116: Določitev koordinat prve točke s pomočjo okenca Če koordinate izbiramo z miško, jih potrdimo s klikom na izbranem mestu; pri določitvi koordinat s pomočjo okenca pa podatke definiramo s klikom na polje Accept (slika 116). Slika 117: Določitev koordinat druge točke s pomočjo okenca Ker se podana točka nahaja izven predefiniranih meja ekrana, se ne izriše. Če želimo takoj spremeniti izris tako, da bodo prikazane vse točke, lahko uporabimo rdečo ikono (slika 117). Opisani postopek ponovimo še drugo točko (slika 117). Tudi ta točka se nahaja izven predefiniranih meja ekrana in se zato ne izriše. 90 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 118: Določitev koordinat tretje točke s pomočjo okenca Nato podamo tretjo točko (slika 118). Slika 119: Določitev koordinat četrte točke s pomočjo okenca ki pa se izriše na ekranu (slika 119). Sledi četrta točka (slika 119). ki se ne izriše na ekranu. . Zgledi uporabe 91. Slika 120: Določitev koordinat tretje točke s pomočjo okenca Podajanje zaključimo s peto točko (slika 120). ki se na ekranu ne izriše. Definiranje ponovimo tolikrat, koliko imamo vozlišč, vozlišča pa se sproti izrisujejo na ekranu v okviru predefiniranih meja (slika 121). Slika 121: Izgled ekrana po določitvi vseh koordinat Ko so podana vsa vozlišča, s tipko ESC prekinemo podajanje vozlišč in okence Joint Coordinate izgine (slika 121). 92 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 122: Možnosti za izris vseh vozlišč na ekranu Če katero vozlišč pade izven predefiniranih mej ekrana (kot v obravnavanem primeru), za izris vseh vozlišč na ekranu uporabimo meni View ter opciji Zoom in Al (slika 122). Alternativno lahko uporabimo tudi ikono belega lista, ki se nahaja ob levem robu ekrana. Slika 123: Možnosti za izris vseh vozlišč na ekranu Nato se slika spremeni tako, da so prikazane vse podane koordinate (slika 123). . Zgledi uporabe 93. Slika 124: Določitev lege elementov z menijem Topology in opcijo Start Joint - diskretizacija konstrukcije: definiranje končnih elementov Sledi določitev lege elementov, ki so definirani z začetnim in končnim vozliščem. Za njihovo enostavno določitev uporabimo meni Topology in opcijo Start Joint (slika 124). Slika 125: Označba izbranega vozlišča z nitnim križem Oblika kurzorja se iz nitnega križa spremeni v kvadratek, ki ga vodimo na začetno vozlišče elementa, ki ga želimo definirati, in izbiro potrdimo s klikom z miško. V izbranem vozlišču se poleg rdečega pojavi še svetlo moder nitni križ (slika 125). 94 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 126: Izrisana linija med definiranim začetnim vozliščem in trenutno lego kurzorja Nato kurzor vodimo do končnega vozlišča končnega elementa, ki ga želimo definirati, med premikanjem kurzorja v obliki kvadratka pa se se izrisuje linija med definiranim začetnim vozliščem in trenutno lego kurzorja (slika 126). Ko s kurzorjem dosežemo končno vozlišče elementa, ga potrdimo s klikom. Končno (kot tudi začetno) vozlišče elementa se lahko nahaja le v definirani točki. Slika 127: Izpisana zaporedna številka elementa brez določenega tipa elementa Ko potrdimo končno vozlišče, je tako definirana lega nevtralne osi končnega elementa. Njeno lego nakazujeta lomljena oklepaja < >, med katerima je izpisana zaporedna številka elementa in ?, ki nakazuje, da tip elementa še ni določen (slika 127). . Zgledi uporabe 95. Slika 128: Definiranje drugega končnega elementa Postopek ponovimo za ostale elemente, ne da bi morali ponovno aktivirati ukaz Start Joint iz menija Topology . Na enak način definiramo še drugi končni element (slika 128): Slika 129: Slika konstrukcije po definiranju vseh končnih elementov ter nato še tretji in četrti (slika129). 96 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 130: Ukaz Properties menija Member - diskretizacija konstrukcije: definiranje posameznih tipov geometrijsko-mehanskih lastnosti Lastnosti definiranih končnih elementov določimo v meniju Member, kjer izberemo ukaz Properties (slika 130). Slika 131: Okence Add Member Properties za podajanje geometrijskih podatkov Pojavi se okence Add Member Properties, slika 131, ki omogoča, da podamo geometrijske podatke o prerezu posameznega tipa. Za izračun geometrijskih karakteristik nekaterih pravilnih presekov lahko izberemo (pod)meni Cross Section. . Zgledi uporabe 97. Slika 132: Drsnik za izbiro oblike prereza Ker smo modul elastičnosti, ter strižni modul in specifično težo že definirali, so te vrednosti sedaj že izpisane v ustreznih okencih (slika 131 na prejšnji strani). Za določitev geometrijskih karakteristik preseka so na voljo različni preseki, kjer obliko preseka spreminjamo z desnim drsnikom (slika 132). 98 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 133: Meniji za pravokotni prerez, I profil in in votli elipsasti prerez Izbiramo lahko med pravokotnikom, polnim in votlim elipsastim presekom ter različnimi tankostenskimi profili. Hkrati z izbiro tipa preseka se spremeni tudi oblika menija za podajanje podatkov. Nekatere tipično oblike so prikazane na spodnji 133. Zahtevane podatke zapišemo v bela polja levega stolpca. Za izbrani prvi presek obravnavanega primera nato podamo potrebne dimenzije (širino in višino) pravokotnega preseka (slika 134 na naslednji strani). Ko podatke za izbrani tip preseka potrdimo s klikom na gumb Calculate, ki postane aktiven šele, ko so podani vsi potrebni podatki, program izvede analizo geometrijskih lastnosti preseka in rezultate izpiše ob desnem robu okenca, slika 134 na naslednji strani. . Zgledi uporabe 99. Slika 134: Rezultati izvedbe analize geometrijskih lastnosti prereza Slika 135: V okence Add Member Properties prenesene geometrijske karakteristike Dimenzije lahko tudi spremenimo ter ponovimo izračun. Tako izračunane geometrijske karakteristike se s klikom na OK prenesejo v okence Add Member Properties (slika 135). Mehanske in geometrijske lastnosti tipa potrdimo z OK. 100 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 136: Okno za določitev lastnosti za morebitni novi tip Nato se pojavi okno (slika 136), v katerem določimo lastnosti za morebitni novi tip (npr. za stebre). Ker vsi elementi nimajo enakih presekov, moramo postopek ponoviti še za ostale vrste presekov. Slika 137: (Pod)meni Cross Section za izračun geometrijskih karakteristik kvadrata Drugi tip elementa je kvadrat in za izračun njegovih geometrijskih karakteristik spet izberemo (pod)meni Cross Section, slika 136, ter podamo dimenziji (slika 137). . Zgledi uporabe 101. Slika 138: Izpisani rezultati analize geometrijskih lastnosti prereza S klikom na gumb Calulcate, ki postane aktiven šele, ko so podani vsi potrebni podatki oz. dimenzije (širina in višina), podatke za izbrani tip preseka potrdimo. Nato program izvede analizo geometrijskih lastnosti preseka in rezultate izpiše ob desnem robu okenca (slika 138). Slika 139: V meni Add Member Properties prenešene izračunane vrednosti Po kliku na gumb OK, ki nadomesti gumb Caluculate (slika 138), se izračunane vrednosti prenesejo iz menija Cross Section v meni Add Member Properties (slika 139). Definirane lastnosti (geometrijske in mehanske) potrdimo z OK. 102 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 140: Okno za določitev lastnosti za morebitni novi tip Nato se pojavi okno (slika 140), v katerem določimo lastnosti za morebitni zadnji tip (npr. za diagonalo). Slika 141: Podani dimenziji kvadrata zadnjega tipa elementa Tudi zadnji tip elementa je kvadrat in za izračun njegovih geometrijskih karakteristik ponovno izberemo (pod)meni Cross Section (slika 140), ter podamo dimenziji (slika 141). . Zgledi uporabe 103. Slika 142: Izpisani rezultati analize geometrijskih lastnosti prereza Podatke za izbrani tip preseka potrdimo S klikom na gumb Calculate. Po izvedeni analizi geometrijskih lastnosti preseka program rezultate izpiše ob desnem robu okenca (slika 142). Slika 143: V meni Add Member Properties prenešene izračunane vrednosti Izračunane vrednosti se prenesejo iz menija Cross Section v meni Add Member Properties (slika 143), s klikom na gumb OK. 104 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 144: Okno za določitev lastnosti za morebitni novi tip Nato se ponovno pojavi okno, ki omogoča določitev lastnosti za morebitni novi tip (slika 144). Ko so vsi tipi določeni, podajanje lastnosti tipov elemetnov zaključimo s klikom na Cancel (slika zgoraj), ali s tipko Esc. - diskretizacija konstrukcije: definiranje lastnosti posameznih končnih elementov Podatke o definiranih elementih (v topologiji) in podane geometrijske in mehanske lastnosti (v tipih) je sedaj potrebno medsebojno povezati, četudi je npr. za celo konstrukcijo definiran zgolj en tip geometrijsko-mehanskih lastnosti. Zato uporabimo meni Member in ukaz Types (slika 145 na naslednji strani), ki omogoči, da podane elemente povežemo z geometrijskimi lastnostmi. . Zgledi uporabe 105. Slika 145: Ukaz Types menija Member Slika 146: Okno Add Members Types Kurzor, ki spet dobi obliko kvadratka, zapeljemo na vsak posamezni končni element in kliknemo nanj. Nato se pojavi okno Add Members Types (slika 146), kjer so številke vseh definiranih tipov shranjene v visečem meniju. 106 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 147: Okno Add Members Types s številkami vseh definiranih tipov Želeni tip izberemo (ne moremo ga natipkati) v visečem meniju (slika 147), izbiro pa potrdimo z OK. Če številke tipa ne potrdimo v visečem meniju, tega tipa meni ne sprejme, kar pomeni, da moramo potrditi tudi tip 1. Slika 148: Zaporedna številka elementom z izpisanim tipom elementa Pod elementom se nato v < > izpiše njegova zaporedna številka (znana že iz topologije) in nova številka, ki pove, kateri tip elementa je (slika 148). . Zgledi uporabe 107. Slika 149: Izbira četrtega končnega elementa Tako moramo definirati vse končne elemente konstrukcije, ki jo analiziramo. Zato kliknemo npr. na četrti končni element (slika 149), Slika 150: Izbira tipa četrtega končnega elementa ter v visečem meniju ponovno potrdimo tip 1 (slika 150). 108 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 151: Izbira tretjega končnega elementa Nato kliknemo npr. na tretji končni element (steber) (slika 151), Slika 152: Izbira tipa tretjega končnega elementa ter v visečem meniju zanj izberemo tip 2 (slika 152), kjer smo premaknili okno menija Add Members Types (zgolj zaradi preglednosti). . Zgledi uporabe 109. Slika 153: Izpis tipa tretjega končnega elementa Zraven tretjega elementom se nato v < > poleg njegove zaporedne številka izpiše še številka, ki pove, kateri tip elementa je (slika 153). Slika 154: Izbira drugega končnega elementa Postopek ponovimo še za drugi končni element (slika 154). 110 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 155: Izbira tipa drugega končnega elementa Zanj izberemo tip 3 (slika 155), kjer smo zgolj zaradi preglednosti premaknili okno menija Add Members Types. Slika 156: Definirani tipi vseh elementov konstrukcije Ko se zraven drugega elementa v < > poleg njegove zaporedne številka izpiše še številka, ki pove, kateri tip elementa je (slika 156), so tako geometrijsko mehanske lastnosti določene za vso konstrukcijo. . Zgledi uporabe 111. Slika 157: Določitev podpor z ukazom Supports menija Joint - diskretizacija konstrukcije: definiranje kinematičnih robnih pogojev Pri statični analizi mora biti konstrukcija stabilno podprta vsaj v eni točki oz. vozlišču. Za določitev podpor uporabimo meni Joint in ukaz Supports (slika 157). Slika 158: Okence Add Support za definiranje podatkov prve podpore Ponovno se aktivira kurzor v obliki kvadratka, ki ga zapeljemo nad točko konstrukcije, kjer želimo definirati podporo (podpore lahko definiramo izključno v vozliščih, ne pa znotraj elementov). Izbrano vozlišče potrdimo s klikom, kar aktivira okence Add Support (slika 158), kjer izberemo še morebitni kot naklona podpore ter podatke potrdimo z OK. 112 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 159: Polnovpeta definirana podpora Definirana podpora se nato izriše kot polnovpeta podpora (slika 159). Slika 160: Okence Add Support za definiranje podatkov druge podpore Definiranje ponovimo (ukaz Supports menija Joint je še vedno aktiven) za drugo podporo (vozlišče 3) (slika 160). . Zgledi uporabe 113. Slika 161: Okence Add Support za definiranje podatkov tretje podpore Definiranje ponovimo še za tretjo podporo (vozlišče 4) (slika 161), Slika 162: Okence Add Support za definiranje podatkov četrte podpore kot tudi za četrto podporo (vozlišče 5) (slika 162). Vse podpore so predefinirano določene kot polno vpete. 114 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 163: Opcija Releases menija Joint za sproščanje podpor Če katera izmed podpor ni polno vpeta podpora, kot podpora v vozlišu 1, moramo uporabiti meni Joint in opcijo Releases (slika 163). Slika 164: Okno Joint Releases s simboli možnih sproščenih podpor V desnem zgornjem vogalu se izriše (osenčeno) okno Joint Releases (ki ga lahko premikamo), v katerem so prikazani simboli možnih sproščenih podpor (slika 164). . Zgledi uporabe 115. Slika 165: Izbira podpore omogoči uporabo okna Joint Releases Nato premaknemo kurzor na izbrano podporo, ki jo potrdimo s klikom, kar omogoči uporabo okna Joint Releases, ki postane aktivno oz. odklenjeno (slika 165). Če izberemo vozlišče, ki ni definirano kot podpora, uporaba okna Joint Releases ni mogoča. Slika 166: Izris sproščene podpore V okencu Joint Releases nato izberemo ustrezni tip podpore, ki se po kliku nanjo takoj izriše sliki konstrukcije (slika 166). 116 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 167: Izbira podpore omogoči uporabo okna Joint Releases Nato postopek spreminjanja tipa podpore uporabimo še za tretje vozlišče (slika 167). Slika 168: Izris sproščene podpore Po izbiri ustreznega tipa v okencu Joint Releases, se nato po kliku nanjo takoj spremeni slika konstrukcije (slika 168). . Zgledi uporabe 117. Slika 169: Izbira podpore omogoči uporabo okna Joint Releases Postopek spreminjanja tipa podpore uporabimo še za zadnje, peto vozlišče (slika 169). Slika 170: Izris sproščene podpore Tudi sedaj se po izbiri ustreznega tipa podpore takoj spremeni slika konstrukcije (slika 170). Po defiranju vseh podpor s tipko ESC deaktiviramo meni Joint Releases. 118 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 171: Opcija Releases menija Member za členkaste sprostitve koncev elementov Kadar pa želimo členakasto sprostiti en ali pa oba konca končnih elementov, uporabimo meni Member in opcijo Releases (slika 171). Slika 172: Okno Member Releases s simboli možnih sprostitev koncev elementov V desnem zgornjem vogalu se nato izriše (osenčeno oz. neaktivno) okno Member Releases (ki ga lahko premikamo po ekranu), v katerem so prikazani simboli možnih sprostitev koncev elementov (slika 172). . Zgledi uporabe 119. Slika 173: Izbira tipa, kjer členek nastopi v desnem oz. končnem vozlišču elementa Nato premaknemo kurzor na izbrani končni element, ki ga potrdimo s klikom, kar omogoči uporabo okna Member Releases (slika 173). Izbiramo lahko med različnimi lokacijami členkov. Ker smo za drugi element členek že definirali v podpori v začetnem vozlišču, izberemo tip, kjer členek nastopi v desnem oz. končnem vozlišču elementa (slika 173). Slika 174: Izrisani členek na elementu oz. konstrukciji Po končani izbiri se členek izriše na elementu oz. konstrukciji (slika 174). 120 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 175: Definiranje področja za natančnejši pregled Če nismo prepričani oz. zaradi kompleksnosti konstrukcije ni jasno vidno, ali je bil členek sproščen na pravem mestu, si lahko povečamo želeni detajl konstrukcije. To storimo tako, da najprej kliknemo na ikono lupe s znakom + na sredini lupe (ob levem robu ekrana) (slika 175), nato pa z miško kliknemo (in zadržimo pritisk na miški) na mestu, ki predstavlja prvi vogal področja, ki ga želimo natančneje pregledati. Nato miško vlečemo na mesto, ki predstavlja diagonalno nasprotni vogal pravokotnika, Slika 176: Povečani izris izbranega področja in ko spustimo pritisk na miško, program izriše izbrano površino (slika 176). Če želimo povrniti sliko cele konstrukcije, kliknemo na (že omenjeno) ikono belega lista pod ikono lupe (slika 176), ali pa uporabimo meni View ter opciji Zoom in All. . Zgledi uporabe 121. Slika 177: Določitev obtežb v meniju Load z ukazom Create - določitev obtežb Za izvedbo analize potrebujemo še obtežbe. Kreiramo jih v meniju Load z ukazom Create (slika 177). Slika 178: Izbira številke obtežnega slučaja v okencu Create Pojavi se meni Create Loading Case, kjer v okencu Create izberemo številko obtežnega slučaja, npr. 1 (slika 178), ki ga potrdimo z OK. 122 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 179: Okno Structure za podajanje imena obtežnega slučaja Sledi okno Structure, kjer podamo ime obtežnega slučaja (polje lahko pustimo tudi prazno), ki ga potrdimo s klikom na OK. Ko ime potrdimo, se pojavi izpisano pod imenom primera (slika 179). Slika 180: Določitev vrste obtežbe v visečem meniju Load Vrsto obtežbe določimo v visečem meniju Load (slika 180). Izbiramo lahko med obtežbo končnega elementih (» Member«), lastno težo (» Dead load«), vozliščno obtežbo (» Joint«) ter premikom podpore (» Displacement«). . Zgledi uporabe 123. Slika 181: Okno Member Load za izbiro želene obtežbe Če izberemo obtežbo končnega elementa (» Member«), se v desnem vogalu pojavi neaktivno okno Member Load (ki ga pa lahko premikamo), v katerem izberemo želeno obtežbo (slika 181). Slika 182: Aktiviranje okna Member Load po izbiri elementa Ko nato s kurzorjem v obliki kvadratka kliknemo izbrani element, katerega obtežbo želimo definirati, postane okno Member Load aktivno (slika 182), in po premiku miške na posamezno ikono (brez klika nanjo) se pod ikono izpiše kratko besedilo, ki opiše vrsto obtežbe, ki jo je mogoče definirati s to ikono. Mogoče je tudi določiti smer delovanja obtežbe (v osni ali prečni smeri, predefinirana smer je prečno na os elementa). 124 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 183: Določitev parametra enakomerne zvezne obtežbe po celem elementu Ko izberemo tip obtežbe, se odpre novo okno, v katerem določimo ustrezne parametre obtežbe, ki smo jo izbrali. V primeru enakomerne zvezne obtežbe po celem elementu je to zgolj njena velikost, paziti pa je potrebno tudi na njeno usmeritev, kar podamo z ustreznim predznakom. Ker smo modul elastičnosti podali v kN/m2, moramo zvezno obtežbo tako podati v kN/m (slika 183). Slika 184: Izris definirane obtežba na sliki konstrukcije Definirana obtežba se na sliki tudi izriše (slika 184). . Zgledi uporabe 125. Slika 185: Izbira vrste zvezne obtežbe, ki deluje prečno na os elementa Če želimo kot obremenitev izvesti pomik vozlišča, mora to biti definirano kot podpora (če podpor še ni definiranih, takega pomika ni mogoče definirati kot obtežbe). Zvezno obtežbo, ki deluje na četrti končni element, podamo z dvema njenima komponentama: v smeri lokalne osi in prečno nanjo. Najprej označimo končni element in izberemo vrsto zvezne obtežbe, ki deluje prečno na os elementa (slika 185). Slika 186: Določitev velikosti zvezne obtežbe, ki deluje prečno na os elementa Nato podamo velikost ( kN − 3.902 ) te komponente (slika 186). m 126 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 187: Označitev končnega elementa Nato za določitev preostale komponente ponovno označimo ta končni element (slika 187). Slika 188: Izbira vrste zvezne obtežbe, ki deluje vzdolž osi elementa in nato spremenimo smer delovanja obtežbe na vzdolžno smer (v smeri lokalne osi x) (slika 188), ter izberemo obliko obtežbe: . Zgledi uporabe 127. Slika 189: Določitev velikosti zvezne obtežbe, ki deluje vzdolž osi elementa Na koncu podamo še velikost ( kN 4.878 ) te komponente (slika m 189). Slika 190: Izris definirane obtežba na sliki konstrukcije Tudi ta definirana obtežba se izriše na sliki (slika190). 128 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 191: Opciji za izbiro analiza podanih podatkov 2.3 Analiza podanih podatkov Sedaj je definiran ves problem (konstrukcija oz. vozlišča, končni elementi, robni pogoji, ter vse obtežbe). Zato je mogoče izvesti analizo podatkov. Za analizo uporabimo meni Solve, ki nima podmenijev (slika 191), ali pa ikono ob levem robu ekrana. Slika 192: Povzetek kontrole podatkov v meniju Project CheckOut Program preveri podane podatke in njihov povezetek po preverbi vseh podatkov izpiše v meniju Project CheckOut (slika 192). V kolikor program najde napako v podatkih (npr. nepovezano vozlišče), to informacijo izpiše. . Zgledi uporabe 129. Slika 193: Meni Diagrams za izris notranjih statičnih količin Za nadaljevanje analize kliknemo OK (slika 192 na prejšnji strani), kar sproži analizo. Če je analiza končana brez napake, postanejo aktivne v zgornji vrstici z ikonama tri barvne ikone (» Diagrams«, »Envelopes« in » Reactions«). Za izris notranjih statičnih količin: osnih sil (» Axial Forces«), prečnih sil (» Shear Forces«) in upogibnih momentov (» Bending Moments«), uporabimo meni » Diagrams«. Ta meni ponuja še opcijo Deformed Shapes, ki pripada izrisu upogibnice (slika 193). 2.4 Poprocesiranje - predstavitev rezultatov v grafični obliki. V meniju (» Diagrams«) izberemo želeno veličino za izris s klikom miške in program izriše zahtevane diagrame. Diagrami so šrafirani, pri čemer so pozitivne vrednosti šrafirane s polnimi črtami, negativne vrednosti pa s črtkanimi črtami (slika 194 na naslednji strani). Diagrame osnih sil dobimo tako, da v meniju » Diagrams« izberemo Axial Forces (slika 193). Njihovi diagrami imajo naslednjo obliko (slika 194 na naslednji strani): 130 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 194: Diagrami osnih sil Slika 195: Izbira opcije Shear Forces v meniju Diagrams Diagrame prečnih sil dobimo tako, da v meniju » Diagrams« izberemo Shear Forces (slika 195), . Zgledi uporabe 131. Slika 196: Diagrami prečnih sil kar vodi do izrisa njihovih diagramov (slika 196). Slika 197: Izbira opcije Bendindg Moments v meniju Diagrams Diagrame upogibnih momentov pa dobimo tako, da v meniju » Diagrams« izberemo Bendindg Moments (slika 197), 132 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 198: Diagrami upogibnih momentov kar vodi do izrisa njihovih diagramov (slika s198). Slika 199: Ukaz Copy Image v meniju Edit z opcijama Extend in Window Če želimo grafe posameznih izrisanih notranjih statičnih količin prenesti v drug program z uporabo odložišča ( clipboarda), lahko to storimo z ukazom Copy Image v meniju Edit (slika 199). Na voljo sta dve opciji: Extend in Window. . Zgledi uporabe 133. Slika 200: Slika ekrana brez orodnih vrstic in ikon (ter morebitnih ravnil) Pri izbiri opcije Extend v odložišče shranimo sliko ekrana brez orodnih vrstic, ikon in morebitnih ravnil. To sliko lahko nato z ukazom Prilepi oz. Ctrl+ V odložimo v drug program, npr. Word (slika 200), ali urejevalnik slik (npr. PhotoShop in podobno). Slika 201: Opcija Reactions v visečem meniju Analyze Pri izbiri opcije Extend v odložišče shranimo sliko ekrana, pri čemer lahko zajamemo tudi del orodnih vrstic, ikon in morebitnih ravnil. Izpis reakcij, kot tudi notranjih statičnih količin, dobimo z ikono Analyze (ikona popisanega lista). V visečem meniju Analyze zato za izpis reakcij izberemo opcijo Reactions (slika 201). 134 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 202: Izpis vrednosti reakcijskih sil in momentov po podporah v oknu Reactions Vrednosti reakcijskih sil in momentov so nato po podporah za posamezni obtežni slučaj izpisane v formi/oknu Reactions (slika 202). Slika 203: Izris smeri reakcij z uporabo ikone Reactions Okno Reactions lahko zapremo s klikom na OK, ali pa uporabimo tipko ESC. Če nas zanimajo še smeri reakcij, jih lahko izrišemo z uporabo ikone Reactions – stikajoča rdeča in črna puščica desno zraven ikone Envelopes, desno zraven ikone Diagrams. Prikazane reakcije so izrisane proporcionalno po velikosti (slika 203). . Zgledi uporabe 135. Slika 204: Opcija Deformed Shapes v meniju Diagrams S ponovno uporabo ikone Reactions se izriše konstrukcija z obravnavanimi obtežbami, a brez izrisanih reakcij. Za izris deformirane lege konstrukcije uporabimo opcijo Deformed Shapes v meniju » Diagrams« (slika 204). Slika 205: Slika deformirane konstrukcije Nato sledi deformirana slika konstrukcije, ki pa se (zaradi majhnih pomikov in izrisa v merilu 1:1) praktično ne razlikuje od nedeformirane lege (slika 205). 136 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 206: Okno Deformed Shapes Analyse Preglednejšo informacijo o pomikih dobimo, če opazujemo posamezni končni element. V visečem meniju Analyze zato izberemo opcijo Deformed Shapes, ki odpre okno Deformed Shapes Analyse (slika 206), ki ga lahko za boljšo preglednost premikamo po ekranu. V njemu so za izbrani element in obtežni slučaj izrisane in izpisane vrednosti osnih in prečnih pomikov v več točkah znotraj končnega elementa. Izpisane vrednosti imajo predznake v skladu z lokalnim koordinatnim sistemom, ki je izrisan na sliki in ga definirata začetno in končno vozlišče elementa. Slika 207: Izbira povečave izrisa z uporabo drsnika Scale Izris je mogoče povečati z uporabo drsnika Scale (slika 207). . Zgledi uporabe 137. Slika 208: Opcija Members za odstranitev elementa 2.5 Analiza spremenjene konstrukcije Dodatno je potrebno analizirati še konstrukcijo brez desne grede. V ta namem moramo ta konstrukcijski element odstraniti in zato kliknemo na ikono puščice v črtkanem kvadratku (slika 208). Ker bomo odstranili element, izberemo Members (slika 208). Slika 209: Izbrani desni element Nato z miško izberemo desni element (slika 209). 138 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 210: Izbira ukaza Delete/Cut v meniju Edit V meniju Edit izberemo ukaz Delete/Cut (slika 210), ali pa uporabimo tipko Del. Slika 211: Okence Erasing – Members s podatki o izbranem elementu Nato se pojavi okence Erasing – Members (slika 211), kjer je izpisano, kaj se bo izbrisalo (poleg številke izbranega elementa so izpisani še podatki o začetnem in končnem vozlišču, dolžini elementa, tipu in sprostitvah). . Zgledi uporabe 139. Slika 212: Izrisana spremenjena konstrukcija Po potrditvi brisanja s klikom na OK, se izriše spremenjena konstrukcija (slika 212). Slika 213: Poročilo o analizi podatkov v oknu Project CheckOut Zanjo lahko izvedemo analizo z ukazom Solve ali s klikom na pripadajočo ikono (slika 213). Program naredi analizo podatkov ter izpiše poročil v oknu Project CheckOut. 140 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 214: Izrisani grafi upogibnih momentov Po končani analizi podatkov lahko izvedemo poprocesiranje in naredimo izrise notranjih statičnih količin, npr. upogibnih momentov (slika 214). Slika 215: Označitev leve diagonale Z odstranjevanjem elementov lahko tudi nadaljujemo. Če želimo odstraniti levo diagonalo, jo najprej označimo (slika 215), . Zgledi uporabe 141. Slika 216: Potrditev odstranitve elementa nato pa potrdimo njeno odstranitev (slika 216). Slika 217: Izrisana spremenjena konstrukcija Sledi izris spremenjene konstrukcije (slika 217). 142 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 218: Poročilo po kontroli podatkov v oknu Project CheckOut Po izvedbi ukaza Solve sledi kontrola podatkov (slika 218), Slika 219: Izrisana spremenjena konstrukcija s preštevilčenimi elementi nato pa se (po kliku na OK) izvede analiza. Slika analizirane konstrukcije je prikazana na sliki 219. Opazimo lahko, da je prišlo do preštevilčenja vozlišč (četrto vozlišče je postalo tretje) in elementov (tretji končni element je postal drugi). . Zgledi uporabe 143. Primer 3 – ravninsko paličje 3.1 Podatki o analizirani konstrukciji Izračunaj pomike, reakcije in notranje statične količine za ravninsko palično konstrukcijo na sliki 220. Vsi elementi so iz jeklenega profila IPE 200, ki ima modul elastičnosti E=210 GPa. Analizo dodatno izvedi še za slučaj, ko sila v desnem vozlišču deluje vodoravno namesto vertikalno. A 1.5 m 10000 N profil IPE 200 A = 28.5 cm2 2.0 m Iz = 1943 cm4 20000 N E = 210 GPa B 2.0 m 2.0 m Slika 220: Predstavitev 3. primera Uporabili bomo minimalni (in hkrati popolnoma zadosten) računski model s štirimi končnimi elementi (slika na naslednji strani). 144 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Y1 Y2 X 1 1 2 X2 1 Y4 2 4 4 X4 4 3 Y3 X3 3 Slika 221: Označbe vozlišč, elementov in prostostnih stopenj 3.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu. Po zagonu programa se pojavi okno, ki pripada prejšnji analizi, in zato moramo z miško za modeliranje novega projekta klikniti na ikono belega lista (slika 222), ki je znana že iz mnogih drugih programov (npr. Worda), ali kombinacijo tipk Ctr + N. Odločitev potrdimo s klikom na OK. . Zgledi uporabe 145. Slika 222: Okno, ki pripada prejšnji analizi Slika 223: Predefinirano ime nove analize Po kliku se pojavi okno Structure, kamor v polje Structure Name lahko vpišemo ime konstrukcije, ki jo bomo analizirali (pri nadaljnji analizi bo to ime izpisovano levo nad izrisano konstrukcijo). Predefinirano ime je »New project – «, ki mu sledijo številka dneva v mesecu, tekoči mesec in tekoče leto, slika 223. Ta predlog imena lahko nadomestimo s svojim ter potrdimo s klikom na OK (slika 224 na naslednji strani). Polje Structure Name lahko pustimo tudi prazno. 146 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 224: Izbira imena »primer 3«, ki ga potrdimo s klikom na OK Izberemo ime » primer 3« (slika 224), ki ga potrdimo s klikom na OK. Slika 225: Ukaz Ruler menija View, ki ima dve opciji: Horizontal in Vertical Naslednji korak je določitev konstrukcije (torej področja, za katerega bodo reševane diferencialne enačbe). Če želimo, lahko iz ekrana umaknemo sliki ravnil, ki sta pomembni samo, če se odoločimo, da bomo koordinate vozlišč podajali z miško. Za odstranitev prikazov meril uporabimo meni View ter nato ukaz Ruler, ki ima dve opciji: Horizontal in Vertical (slika 225). Če želimo odstraniti obe merili, moramo to storiti v dveh ločenih korakih. . Zgledi uporabe 147. Slika 226: Opcija Coordinate meni Joint za definiranje vozlišč - diskretizacija konstrukcije: definiranje vozlišč Za definiranje vozlišč uporabimo meni Joint in opcijo Coordinate. Ker še ni podano nobeno vozlišče, je na voljo zgolj opcija Input X,Y (slika 226). Slika 227: Podajanje koordinat začetnega vozlišča Po potrditvi ukaza se v desnem zgornjem vogalu ekrana pojavi okence Joint Coordinate (slika 227), ki ga je mogoče prestavljati po ekranu, in najprej podamo koordinati začetnega, levega zgornjega vozlišča (slika 227). 148 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 228: Podajanje koordinat drugega vozlišča Nato podamo še koordinati drugega zgornjega vozlišča (slika 228). Slika 229: Podajanje koordinat tretjega vozlišča Definiranje koordinat nadaljujemo s tretjim vozliščem (slika 229). Definiranje ponovimo tolikrat, koliko imamo vozlišč, vozlišča pa se sproti izrisujejo na ekranu znotraj predefinirah meja. . Zgledi uporabe 149. Slika 230: Podajanje koordinat četrtega vozlišča Definiranje koordinat zaklučimo s četrtim vozliščem (slika 230). Če slučajno podamo vozlišče s koordinatama, ki že pripadata obstroječemu vozlišču, nas program na to opozori. Slika 231: Prikaz vseh podanih koordinat Ko so podana vsa vozlišča, lahko s tipko ESC prekinemo podajanje vozlišč in okence Joint Coordinate izgine. Na ekranu so sedaj prikazane vse podane koordinate (saj prej spremenjene meje ustrezajo) (slika 231). 150 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 232: Opcija Layer v meniju View Če so nam izpisane koordinate vozliš odveč, jih lahko odstranimo. V meniju View zato izberemo opcijo Layer (slika 232). Slika 233: Okence Layers, s prikazom že določenih parametrov konstrukcije Pojavi se okence Layers, kjer lahko izbiramo med prikazi že določenih parametrov konstrukcije (slika 233). V tej fazi lahko izbiramo samo med izpisovanjem imena konstrukcije ( Strucure Name), izpisovanjem številke vozlišča ( Joint Numbers) ter izpisovanjem koordinat vozlišča ( Joint Coordinates). Če kliknemo na kljukico pred opcijo Joint Coordinates, se koordinate vozlišč ne izpisujejo več. . Zgledi uporabe 151. Slika 234: Določitev končnih elementov z opcijo Start Joint menija Topology - diskretizacija konstrukcije: definiranje končnih elementov Sledi določitev končnih elementov, ki jo izvedemo izključno z miško. Za njihovo enostavno določitev uporabimo meni Topology in opcijo Start Joint (slika 234). Slika 235: Definirani prvi končni element S pomočjo kurzorja izberemo začetno vozlišče elementa, ki ga želimo definirati, in izbiro potrdimo s klikom z miško. Nato kurzor vodimo do končnega vozlišča končnega elementa vozlišča, ki ga želimo definirati, in element potrdimo s klikom na miško (slika 235). Pod definiranim končnim elementom se v lomljenih oklepajih < > izpiše njegova številka. 152 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 236: Definirana celotna konstrukcija Postopek ponovimo še za drugi, tretji in četrti končni element (slika 236), ne da bi morali vmes ponovno aktivirati ukaz Start Joint iz menija Topology. Slika 237: Ukaz Properties v meniju Member - diskretizacija konstrukcije: definiranje posameznih tipov geometrijsko-mehanskih lastnosti Lastnosti tipov definiranih končnih elementov določimo v meniju Member, kjer izberemo ukaz Properties (slika 237). . Zgledi uporabe 153. Slika 238: Okence Add Member Properties za podajanje podatkov o prerezu Pojavi se okence Add Member Properties (slika 238), ki omogoča, da podamo geometrijske in mehanske podatke o prerezu posameznega tipa. Slika 239: Podajanje geometrijskih podatkov in modul elastičnosti Za izračun geometrijskih karakteristik nekaterih pravilnih presekov lahko izberemo (pod)meni Cross Section (slika 238), ki odpre okence enakega imena. Ker pa sta geometrijska podatka ter modul elastičnosti že znani, vrednosti zapišemo v ustrezna okenca (slika 239). Modul elastičnosti podamo v kN/m2, ker program pri izpisu notranjih statičnih količin izpisuje kN. Seveda lahko modul elastičnosti podamo v drugih enotah, vendar bo pri izrisu notranjih statičnih količin še vedno izpisana enota kN. 154 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 240: Okno za določitev lastnosti za morebitni naslednji Podane podatke in lastnosti (geometrijske karakteristike) potrdimo z OK. Nato se pojavi okno, v katerem določimo lastnosti za morebitni naslednji tip (če bi obstajal) (slika 240). Ker so v obravnavanem primeru vsi tipi elementov določeni, podajanje zaključimo s klikom na Cancel ali tipko Esc. - diskretizacija konstrukcije: definiranje lastnosti posameznih končnih elementov Definirane elemente je sedaj potrebno povezati s podanimi geometrijsko-mehanskimi lastnostmi tipov. To moramo storiti tudi kadar je definiran zgolj en tip geometrijsko-mehanskih lastnosti in so tako vsi elementi istega tipa. Zato uporabimo meni Member in ukaz Types (slika 241 na naslednji strani), ki omogoči, da podane elemente povežemo z geometrijskimi lastnostmi. . Zgledi uporabe 155. Slika 241: Ukaz Types menija Member Slika 242: Okno Add Members Types in izbira številke tipe izbranega končnega elementa Kurzor, ki spet dobi obliko kvadratka, zapeljemo na posamezni končni element in kliknemo nanj. Nato se pojavi okno Add Members Types (slika 242). V visečem meniju nato izberemo (ne moremo je natipkati) številko tipa izbranega končnega elementa (slika 242), izbiro pa potrdimo z OK. Če številke tipa ne potrdimo v visečem meniju, tega tipa meni ne sprejme in tip elementa ostane nedefiniran. Proces potrditve številke tipa moramo izvesti tudi, če imamo samo en tip. 156 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 243: Definirani element z zaporedno številko in označbo tipa elementa Pod tako definiranim elementom se v < > izpiše njegova zaporedna številka in tudi številka, ki pove, za kateri tip elementa gre (slika 243). Slika 244: Definiranje tipa drugega elementa Tako moramo definirati vse končne elemente konstrukcije, ki jo analiziramo, saj drugače ne moremo izvesti analize. Zato izberemo še drugi končni element, in mu določimo tip (slika 244). Tako so za oba končna elementa definirane mehansko- geometrijske lastnosti (slika 245 na naslednji strani), in nadaljujem s tretjim končnim elementom. . Zgledi uporabe 157. Slika 245: Definiranje tipa tretjega elementa Slika 246: Definiranje tipa četrtega elementa Definiranje zaključimo s četrtim končnim elementom (slika 246), ki je prav tako prvega tipa. 158 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 247: Ukaz Supports menija Joint za določitev podpor - diskretizacija konstrukcije: definiranje kinematičnih robnih pogojev Pri statični analizi mora biti konstrukcija stabilno podprta. Za določitev podpor uporabimo meni Joint in ukaz Supports (slika 247). Slika 248: Okence Add Support za definiranje podpor Kurzor ponovno dobi obliko kvadratka. Zapeljemo ga nad vozlišče, kjer želimo definirati podporo (podpor ne moremo definirati izven vozlišč). Izbrano vozlišče potrdimo s klikom, kar aktivira okence Add Support (slika 248), kjer izberemo še morebitni kot naklona podpore ter podatke potrdimo z OK. . Zgledi uporabe 159. Slika 249: Izrisana definirana podpora Definirana podpora se nato izriše kot polno vpeta podpora (slika 249): Slika 250: Definiranje druge podpore Ukaz Supports menija Joint je še vedno aktiven in zato definiranje ponovimo še za drugo podporo (slika 250), ki bo prav tako definirana kot polno vpeta. Po potrditivi druge podpore se le-ta izriše (slika 251 na naslednji strani). 160 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 251: Izrisani definirani podpori Slika 252: Opcija Releases menija Member Če katera izmed podpor ni polno vpeta podpora, lahko uporabimo meni Joint in opcijo Releases, ali pa sprostimo konec elementa, ki se nahaja v tej podpori. V posamezni podpori imamo torej dve možnosti, kako modelirati členek. V vozlišču 4, kjer pa se trije elementi stikujejo členkasto, pa imamo celo tri enakovredne možnosti za modeliranje. V obravnavanem primeru imamo najmanj dela, če členkasto sprostimo oba konca treh končnih elementov, za kar uporabimo meni Member in opcijo Releases (slika 252). . Zgledi uporabe 161. Slika 253: Prikazani simboli možnih kombinacij sprostitev koncev elementov V desnem zgornjem vogalu se izriše neaktivno (osenčeno) okno Member Releases (ki ga lahko premikamo), v katerem so prikazani simboli možnih kombinacij sprostitev koncev elementov (slika 253). Slika 254: Izbira obojestransko členkastega elementa Nato premaknemo kurzor na prvi končni element, ki ga potrdimo s klikom, kar omogoči uporabo okna Member Releases, ki postane aktivno (slika 254). Če izberemo obojestransko členkasti element, dokončno opišemo stanje v vozlišču 2. 162 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 255: Obojestransko sproščanje drugega končnega elementa Kot drugega izberemo drugi končni element, in v oknu Member Releases ponovno izberemo obojestransko členkasti element, dokončno opišemo stanje v podpori v vozlišču 1 (slika 255). Slika 256: Obojestransko sproščanje tretjega končnega elementa Kot zadnjega izberemo tretji končni element, in v oknu Member Releases tudi sedaj izberemo obojestransko členkasti element, dokončno opišemo stanje v podpori v vozlišču 3, kot tudi v stiku v vozlišču 4 (slika 256). Tako so korektno opisani vsi členki konstrukcije (slika 257 na naslednji strani), možni pa so še drugi načini njihovega modeliranja. . Zgledi uporabe 163. Slika 257: Konstrukcija s sproščenimi vozlišči Slika 258: Ukaz Create v meniju Load za kreiranje obtežnih slučajev Zato modeliranje členkov na elementih prekinemo s tipko ESC, in okno Member Releases izgine (slika 257). - določitev obtežb Za izvedbo analize potrebujemo še obtežne slučaje. Kreiramo jih v meniju Load z ukazom Create (slika 258). 164 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 259: Meni Create Loading Case za določitev številke obtežnega slučaja Pojavi se meni Create Loading Case (slika 259). V njemu določimo številko obtežnega slučaja, npr. 1 (slika 259), ki ga potrdimo z OK. Slika 260: Okno Structure v katerega lahko vpišemo ime obtežnega primera Pojavi se okno Structure (slika 260), v katerega lahko vpišemo ime obtežnega primera ( Loading Case Name). Izbrano ime obtežnega slučaja (polje lahko pustimo tudi prazno) potrdimo s klikom na OK. Ko ime potrdimo, se pojavi izpisano pod imenom primera. . Zgledi uporabe 165. Slika 261: Opcija Load za definiranje vrste obtežbe Vrsto obtežbe izberemo v visečem meniju Load (slika 261). Izbiramo lahko med obtežbo končnega elementih ( Member), lastno težo ( Dead load), vozliščno obtežbo ( Joint) ter premik podpore ( Displacement). Ker gre za koncentrirani vozliščni sili, izberemo opcijo Joint. Slika 262: Definiranje vertikalne sile v vozlišču 4 Ko izberemo vozlišče 4, se pojavi okence Add Joint Load, kjer najprej kliknemo na okence Force Y (saj gre za vertikalno delujočo silo), nato pa v polje Force Y zapišemo velikost sile (slika 262). Ker sila deluje navzdol, jo zapišemo z negativnim predznakom (slika 262); kot enoto pa uporabimo kN, saj smo modul elastičnosti definirali v kN/m2. 166 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 263: Definiranje vertikalne sile v vozlišču 2 Po potrditvi podatkov s klikom na OK se sila izriše, nadaljujemo pa z analognim definiranjem sile v vozlišču 2 (slika 263). Slika 264: Slika konstrukcije z definiranimi obtežbami Po potrditvi te sile se tudi ta izriše (slika 264), meni za definiranje obtež pa zapustimo s tipko ESC, saj smo določili vse obtežbe, in kurzor se iz kvadrata spremeni nazaj v puščico. . Zgledi uporabe 167. Slika 265: Povzetek preverjenih podanih podatkov 3.3 Analiza podanih podatkov Ko je definirana konstrukcija in vse obtežbe, je mogoče izvesti analizo podatkov. Za analizo uporabimo meni Solve (ali ikono), ki nima podmenijev. Program vse podane podatke preveri in njihov povzetek izpiše v meniju Project CheckOut (slika 265). Analizo izvedemo s klikom na gumb OK. Slika 266: Tri barvne ikone in ikona popisanega lista Analiza se izvede v DOSu, analiza pa je končana, ko (po nekaj trenutkih) črno okence izgine. V zgornji orodni vrstici z ikonama postanejo aktivne tri barvne ikone in ikona popisanega lista (slika 266). Po končani analizi lahko pričnemo s poprocesiranjem rezultov analize. 168 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 267: Ukaz Layer v meniju View 3.4 Poprocesiranje - predstavitev rezultatov v grafični obliki. Pred izrisom rezultatov bomo naredili slike preglednejše, kar bomo dosegli z deaktiviranjem označevanja elementov in koordinat vozlišč. V meniju View zato izberemo ukaz Layer ali uporabimo kombinacijo tipk Ctrl + L (slika 267). Slika 268: Opciji Joint Coordinates in Member Numbers Pojavi se okence Layers (slika 268), v katerem kliknemo v kvadratka pred opcijama Joint Coordinates in Member Numbers (slika 268). Po kliku v kvadratka kljukici izgineta. . Zgledi uporabe 169. Slika 269: Izris kontrukcije brez označenih elementov in koordinat vozlišč Ko izbiro potrdimo s klikom na OK, dobimo precej preprostejšo sliko (slika 269), kar bo omogočilo preglednejši izris grafov. Slika 270: Meni Diagrams z možnostmi predstavitev notranjih statičnih količin Prva izmed ikon (leva zeleno-rdeča ikona) aktivira viseči meni Diagrams, kjer so na voljo tri možnosti, ki pripadajo notranjim statičnim količinam: osne sile ( Axial Forces), prečne sile ( Shear Forces) in upogibni momenti ( Bending Moments), ter opcija Deformed Shapes, ki pripada izrisu upogibnice (slika 270). 170 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 271: Izrisani diagrami osnih sil V meniju izberemo želeno količine za izris s klikom miške in program izriše zahtevane diagrame, npr. za osne sile (slika 271). Slika 272: Zaporedje ukazov za izris rezultatov na dejanski širini ekrana Če želimo za izris notranjih statičnih količin ali pa pomikov (npr. zaradi boljše preglednosti) izkoristiti vso dejansko širino ekrana, lahko uporabimo meni File, ukaz Prereferences in opcijo View, kjer predefinirano izbiro Proportional (kjer je razmerje med dimenzijama v X in Y smeri enako 1), spremenimo v Normal (slika 272). . Zgledi uporabe 171. Slika 273: Neproporcionalni izris slik oz. grafov Posledično se izris slik oz. grafov neproporcionalno razširi po celi širini ekrana (slika 273). Slika 274: Izrisani diagrami prečnih sil Ko pa meniju Diagrams izberemo Shear Forces, program izriše diagram prečnih sil, ki so pričakovano enake 0, saj gre za paličje (slika 274). 172 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 275: Izrisani diagrami upogibnih momentov Diagram momentov pa sledi po izbiri opcije Bending Moments (slika 275). Tudi ti so pričakovano enaki 0. Slika 276: Izrisane reakcije Smeri reakcij lahko tudi izrišemo z uporabo ikone Reactions – stikajoča rdeča in črna puščica desno zraven ikone Envelopes, desno zraven ikone Diagrams (slika 276). Reakcije so izrisane proporcionalno. . Zgledi uporabe 173. Slika 277: Opcija Reactions v meniju Analyze Izpis reakcij (ali notranjih statičnih količin) dobimo z ikono Analyze (ikona popisanega lista). V visečem meniju Analyze nato izberemo opcijo Reactions (slika 277). Slika 278: V formi Reactions izpisane vrednosti reakcijskih sil in momentov po podporah V formi/oknu Reactions, ki se pojavi in ga lahko premikamo po ekranu, so nato za posamezni obtežni slučaj ( Loading Case) izpisane vrednosti reakcijskih sil in momentov po podporah (slika 278). Okno Reactions lahko zapremo s klikom na OK ali s tipko ESC. 174 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 279: Pomiki, izpisani po elementih Izpis vozliščnih pomikov pa sledi, ko v visečem meniju Analyze izberemo opcijo Displacements. Izbiramo lahko med dvema oblikama izpisa: med pomiki, izpisani po elementih ( Member Displacements), kar je predefinirana izbira (slika 279): Slika 280: Pomiki, izpisani po vozliščih in pomiki, izpisanimi po vozliščih ( Joints Displacements) (slika 280). Okno zapremo s klikom na OK ali s tipko ESC. V obeh izpisih so izpisane enake vrednosti, ki pa so za obravnavani primer manjše od 1 mm oz. 0.001 rad, in so zato izpisane kot nične vrednosti. . Zgledi uporabe 175. Slika 281: Skaliranje izrisa z ukazom Scale menija View Da so pomiki resnično od nič različni, se lahko prepričamo tako, da v meniju Diagrams izberemo opcijo Deformed Shapes, ki izvede izris deformirane konstrukcije, kjer pa deformirana linija zaradi majhni pomikov ponovno ni razvidna. Skaliranje izrisa zato izvedemo z ukazem Scale menija View (slika 281), kjer vrednost v okencu Deformation Scale ustrezno povečamo, npr. na 100 (slika 281). Slika 282: Izrisani skalirani pomiki konstrukcije Po potrditvi spremembe s klikom na OK sledi izris, iz katerega je jasno, da vrednosti pomikov resnično niso enake 0 (slika 282). 176 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 283: Izpis notranjih statičnih količin po elementih V visečem meniju Analyze lahko izberemo tudi opcijo Member Forces in tako izvedemo izpis notranjih statičnih količin obravnavanega obtežnega slučaja po elementih, ki so izpisani glede na predznake MKE (slika 283): Slika 284: Ikona Modify za spremembo obtežbe Tudi to okno zapremo s klikom na OK ali s tipko ESC. 3.4 Analiza konstrukcije s spremenjeno obtežbo Za spremembo obtežbe (ali tudi drugih parametrov), najprej kliknemo ikono Modify, ki se nahaja ob levem robu ekrana (slika 284). . Zgledi uporabe 177. Slika 285: Ukaz Loads v meniju Joint V meniju Joint nato izberemo ukaz Loads (ukaz mora biti odkljukan, slika 285). Slika 286: Okence Modify Joint Load z izpisano trenutno definirano obtežbo vozlišča Kurzor v obliki kvadratka zapeljemo na drugo vozlišče ter kliknemo vanj. Pojavi se okence Modify Joint Load, v katerem je izpisana trenutno definirana obtežba tega vozlišča (slika 286). 178 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 287: Vnos vrednosti horizontalne sile v polje Force X Najprej v polje Force X vpišemo vrednost horizontalne sile (slika 287). Slika 288: Nadomestitev obstoječe vertikalne sile s silo velikosti 0 nato pa kliknemo v okvirček Force Y, ki nam omogoči, da obstoječo vertikalno silo izbrišemo oz. v polju Force Y nadomestimo z 0 (slika 288). Popravljanje podatkov zaključimo s klikom na OK ali s tipko ESC. . Zgledi uporabe 179. Slika 289: Izris konstrukcije s spremenjeno obtežbo Sledi izris konstrukcije s spremenjeno obtežbo (slika 289), pri čemer je ikona Modify še vedno aktivna. Slika 290: Kontrolni izpis podanih vrednosti Kljub temu lahko izvedemo analizo (slika 290), ki jo aktiviramo z ukazom Solve. 180 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 291: Izris konstrukcije po končani analizi Po končani analizi je ponovno aktivna ikona Add (slika 291). 3.5 Shranjevanje podatkov Podatke, uporabljene za analizo (trenutno stanje, torej z aktualnim stanjem konstrukcije in obtežb), lahko vedno shranimo s klikom na ikono diskete, pri čemer program uporabi interno določeno ime. Pri naslednjem zagonu programa AlfaCAD bo program avtomatično včital to datoteko in analiziral vanjo vpisane podatke. Če pa želimo podatke shraniti pod izbranim imenom, uporabimo opcijo Save as . v visečem meniju File ter nato v okencu Save file as (slika 292 na naslednji strani) vtipkamo izbrano ime. Presledki v imenu niso dovoljeni, končnica take datoteke pa je dat. Rezultati se (po ponovni analizi) shranijo v datoteko enakega imena, le da s končnico lis. Neglede na način shranjevanja ( Save ali Save as), program predhodno opravi kontrolo podatkov z uporabo rutine Project CheckOut. . Zgledi uporabe 181. Slika 292: Podajanje izbranega imena za shranjevanje podatkov Slika 293: Mapa v kateri se nahajajo shranjeni podatki Shranjene datoteke se (običajno, odvisno od verzije operacijskega sistema) nahajajo v mapi c:\ AlfaCAD.32\data (slika 293), in jih je mogoče popravljati izven programa (kar je namenjeno predvsem izkušenim uporabnikom). 182 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. . Zgledi uporabe 183. Primer 4 – analiza s kombiniranjem obtežb 4.1 Podatki o analizirani konstrukciji Za konstrukcijo s slike 294 določi upogibne momente, merodajne za mejno stanje nosilnosti. Nosilci imajo prerez dimenzij b/h=0.3/0.5 m. Modul elastičnosti znaša E=32 GPa. Enakomerna zvezna obtežba qd=30 kN/m' se lahko pojavlja bodisi hkrati v vseh poljih ali pa ločeno v posameznih poljih. gd= 20 kN/m’ q d= 30 kN/m’ A EI D B C 5 m 6 m 5 m Slika 294: Predstavitev 4. primera Uporabili bomo minimalni računski model s tremi končnimi elementi (slika spodaj). y,v Y3 Y Y4 2 Φ Φ Φ 1 Y1 2 4 1 2 Φ3 2 3 3 4 M 1 A 4 m 5 m MD 4 m VA VB V V C D Slika 295: Označbe vozlišč, elementov in prostostnih stopenj 184 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 296: Okno, ki pripada prejšnji analizi 4.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu Po zagonu programa se pojavi okno, ki pripada prejšnji analizi (slika 296), in zato uporabimo kombinacijo tipk Ctr + N, da lahko začnemo podajati podatke za novo analizo. . Zgledi uporabe 185. Slika 297: Definiranje prve točke Najprej (sledeč že v prejšnjih zgledih opisane korake) definiramo prvo točko (slika 297), ki jo postavimo v izhodišče koordinatnega sistema. Slika 298: Zaporedje ukazov za definiranje niza vozlišč Ker imajo vsa vozlišča enako koordinato y, lahko za njihovo generiranje uporabimo tudi ukaz Series (slika 298), s katerim definiramo niz vozlišč (tudi takšna, ki niso ekvidistančna). Najdemo ga v meniju Joint, kjer izberemo ukaz Coordinate, na to pa Generate (na voljo je še širši ukaz Matrix). 186 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 299: Okence Series za definiranje niza vozlišč Po izbiri ukaza se pojavi okence Series (slika 299). Z ukazom enostavno tvorimo vozlišča, ki ležijo na daljici, čeprav ga je mogoče (z uporabo kotov) uporabiti tudi za določitev vozlišč, katerih veznice tvorijo poljuben poligon. Niz vozlišč program smatra kot serijo vozlišč, ki imajo različne koordinate, številke vseh vozlišč pa se razlikujejo za enako vrednost oz. korak. Razdalje med dvema zaporedno podanima vozliščema (t.i. odseki) so lahko različne in jih moramo določiti za vsak par vozlišč oz. odsek posebej. Za odsek podamo dolžino in naklonski kot (v decimalnih stopinjah, merjen protiurno), ki ga oklepa z globalno X osjo. Za generiranje niza potrebujemo začetno oz. referenčno vozlišče, katerega koordinati morata biti že podani. Skupno število vozlišč niza je tako sestavljeno iz referenčnega vozlišča ter generiranih vozlišč, ki jih generiramo iz referenčnega. V okencu Start joint moramo podati začetno (referenčno) vozlišče niza, ki že mora biti definirano. V obravnavanem zgledu je začetno vozlišče niza kar prvo (in hkrati tudi edino definirano) vozlišče, in zato v okencu Start joint ne spreminjamo ničesar. . Zgledi uporabe 187. Vrednost v polju Computation pa povečamo na 4, ker bomo definirali 4 vozlišča (od 1 do 4), poleg referenčnega torej še tri. Posledično se v okencu End joint vrednost poveča na štiri (številka končnega vozlišča generiranega niza), pojavijo pa se tudi tri okenca, v katera bomo podali (tri) dolžine segmentov (in pripadajače kote). Ker bomo vozlišča številčili zaporedno, v okencu Step ne spreminjamo ničesar, s čimer dosežemo, da bomo tvorili vozlišča z zaporednimi številkami 2, 3 in 4 (slika 300 na naslednji strani). 188 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 300: Podatki za definiranje niza vozlišč Slika 301: Podajanje prve razdalje med vozlišči Sedaj moramo podati razdalje med vozlišči. Začnemo s prvo razdaljo (med vozliščema 1 in 2), in v polje DX vpišemo vrednost, ki se sproti izpiše tudi v polju, ki pripada prvemu segmentu (slika 301). . Zgledi uporabe 189. Slika 302: Opozorilo, da vse razdalje še niso podane Ko podamo razdaljo med referenčnim vozliščem in prvim generiranim vozliščem, ne kliknemo na gumb OK, saj to to sproži izpis opozorila, ker vse razdalje še niso podane (slika 302). Slika 303: Polje, ki pripada segmentu 2 Kot naslednji podatek bomo podali drugo razdaljo. Zato moramo klikniti v polje, ki pripada segmentu 2 (slika 303), s čemer se omogoči podajanje te razdalje v okence DX. 190 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 304: Podajanje druge razdalje med vozlišči Nato podamo še drugo razdaljo (slika 304). Slika 305: Polje, ki pripada segmentu 3 Nato kliknemo še v polje segmenta 3 (slika 305), s čemer omogočimo podajanje te razdalje v okence DX. . Zgledi uporabe 191. Slika 306: Podajanje druge razdalje med vozlišči ter podamo še zadnjo razdaljo (slika 306). Slika 307: Izris vseh definiranih vozlišč Definiranje vozlišč zaključimo (vsi koti so enaki 0 in jih zato ne spreminjamo) s klikom na OK, kar vodi do izrisa vseh definiranih vozlišč (slika 307). 192 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 308: Definiranje prvega elementa Sledi definiranje končnih elementov, ki ga izvedemo s pomočjo ukaza Topology, ki je bil že opisan pri prejšnjih zgledih. Najprej definiramo prvi element (slika 308). Slika 309: Okence Cross Section za izračun geometrijskih lastnosti prerezov Pričakovan naslednji korak bi bilo definiranje preostalih končnih elementov, vendar je sedaj primerneje definiranje mehansko geometrijskih lastnosti presekov z ukazom Properties menija Member, kjer si pri njihovm izračunu lahko pomagamo z okencem Cross Section (slika 309). . Zgledi uporabe 193. Slika 310: Definiranje modula elastičnosti Definiramo še modul elastičnosti (slika 310), ki ga podamo v kN/m2. Slika 311: Dodelitev definiranega tipa prerezov prvemu končnemu elementu Tako je definiran prvi tip mehansko geometrijskih lastnosti presekov, ki je enak za vse končne elemente modela. Dodelimo ga tudi prvemu, že definiranemu končnemu elementu (slika 311). 194 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 312: Tvorbo nizov (Series) ali matrik (Matrix) v meniju Topology Sedaj, ko je že definiran prvi končni element, imamo tudi pri generiranju elementov podobni možnosti kot pri generiranju vozliš, torej tvorbo nizov ( Series) ali matrik ( Matrix), ki ju najdemo v meniju Topology (slika 312). Slika 313: Okno Series za generiranje niza elementov Ker modeliramo nosilec, uporabimo ukaz Series, kar odpre okno Series, ki je pogovorno okno za generiranje niza elementov (slika 313). . Zgledi uporabe 195. Slika 314: Podatki za generiranje niza elementov V okencu Start Member moramo podati začetni (referenčni) element niza, ki že mora biti definiran. V okencu Computation vrednost povečamo na 3, saj bomo tvorili niz elementov, ki ga bodo tvorili referenčni (torej prvi) končni element ter še dva elementa, generirana v nizu (elementa 2 in 3) na osnovi referenčnega elementa (slika 314). Pri podajanju števila elementov niza moramo torej upoštevati tudi element (začetni element niza), iz katerega generiramo ostale elemente niza. V okencu Step podamo korak med številkami elementov niza. Ker bomo definirali elementa s številkama 2 in 3, ohranimo privzeto vrednost 1. V okencu Type lahko izberemo številko tipa, ki bo veljala za vse elemente niza. Privzeta vrednost je 0 (nič), vendar je v situaciji, ki so vsi na tak način generirani elementi istega tipa, smiselno podati številko tipa. Ker so v obravnavanem zgledu vsi končni elementi istega (oz. prvega) tipa, podamo vrednost 1. Če pa definiranja tipa oz. tipov še ne bi izvedli, bi lahko izbrali samo vrednost 0. 196 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. V okencu 'Segments' določimo število odsekov generiranih elementov znotraj posameznega končnega elementa. Privzeta vrednost je 10 (deset), kar omogoča dovolj dober izris funkcij notranjih statičnih količin. Ker pa je cilj naloge določiti ekstremne momente, bomo število segmentov povečali na maksimum, torej 20, s čemer bomo dobili kvalitetnejši približek pozitivnih momentov. Pri tem je smiselno opozoriti, da tako definirano število segmentov velja samo za generirane elemente, ne pa tudi za referenčni element. . Zgledi uporabe 197. Slika 315: Izrisana konstrukcija z generiranim nizom elementov Po kliku na gumb OK program preveri, če obstajajo vsa za generiranje niza potrebna vozlišča in v primeru napake izpiše opozorilo, drugače pa izriše konstrukcijo (slika 315). Definirani so tudi tipi vseh elementov. Slika 316: Vse podpore najprej definiramo kot polnovpete Sledi modeliranje podpor (slika 316), ki jih najprej vse definiramo kot polnovpete (uporabimo ukaz Supports menija Joint), 198 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 317: Členkasto podprti druga in tretja podpora nato pa spremenimo drugo in tretjo podporo v členkasto podprto (uporabimo ukaz Releases menija Joint) (slika 317). Slika 318: Definiranje obtežb z ukazom Create menija Load Sledi definiranje obtežb, kjer uporabimo ukaz Create menija Load (slika 318). Podali bomo štiri osnovne obtežne primere: stalni vpliv gd, delujoč na vse končne elemente; ter tri ločene spremenljive vplive qd, delujoče na posamezni končni element. . Zgledi uporabe 199. V okence Primary, kjer vpišemo število novih osnovnih obtežnih primerov, vpišemo vrednost 4. Ker bomo tako imeli več kot eden (oziroma vsaj dva) osnovni obtežni primer, lahko sedaj podamo tudi kombinacije. Za obravnavani zgled potrebujemo (zaradi simetrije) samo dve kombinaciji za določitev maksimalnih pozitivnih upogibnih momentov v levem in sredinskem polju, ter eno kombinacijo za določitev maksimalnih negativnih upogibnih momentov nad podporama v polju, slike 319. qd= 30 kN/m’ A gd= 20 kN/m’ EI D B C 5 m 6 m 5 m qd= 30 kN/m’ A gd= 20 kN/m’ EI D B C 5 m 6 m 5 m qd= 30 kN/m’ A gd= 20 kN/m’ EI D B C 5 m 6 m 5 m Slika 319: Kombinacije za določitev maksimalnih upogibnih momentov 200 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 320: Skupno število analiziranih obtežnih primerov V okence Combine zato vpišemo vrednost 3 kot število novih kombinacijskih obtežnih primerov. Skupno število analiziranih obtežnih primerov, ki ga program izračuna sam, bo torej 7 (slika 320). . Zgledi uporabe 201. Slika 321: Poimenovanje prvega obtežnega slučaja Sledi imenovanje vsakega posameznega obtežnega slučaja. Prvega, ki zajame stalne vplive, zato tudi imenujemo »stalni vplivi« (slika 321). Slika 322: Poimenovanje drugega obtežnega slučaja Podano ime se pojavi izpisano na ekranu pod imenom primera. Drugi osnovni obtežni slučaj, ki zajame samo spremenljive vplive v prvem polju, imenujemo »spremenljivi vpliv 1« (slika 322). 202 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 323: Poimenovanje tretjega obtežnega slučaja Tretji osnovni obtežni slučaj, ki zajame samo spremenljive vplive v drugem polju, imenujemo »spremenljivi vpliv 2« (slika 323). Slika 324: Poimenovanje četrtega obtežnega slučaja Zadnji oz. četrti osnovni obtežni slučaj, ki zajame samo spremenljive vplive v tretjem polju, imenujemo »spremenljivi vpliv 3« (slika 324). . Zgledi uporabe 203. Slika 325: Poimenovanje petega obtežnega slučaja Peti obtežni slučaj predstavlja kombinacijo, ki zajame t.i. šahovsko obtežbo (vse stalne vplive ter spremenljiva vpliva v krajnih poljih), imenujemo »1 + 0 + 1« (slika 325). Slika 326: Poimenovanje šestega obtežnega slučaja Šesti obtežni slučaj predstavlja kombinacijo, ki zajame drugačno šahovsko obtežbo (vse stalne vplive ter spremenljivi vpliv v sredinskem polju), zato imenujemo »0 + 1 + 0« (slika 326). 204 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 327: Poimenovanje sedmega obtežnega slučaja Sedmi obtežni slučaj predstavlja kombinacijo, ki podaja obtežbo, ki vodi do maksimalnega negativnega momenta nad prvo vmesno podporo (vsi stalni vplivi ter spremenljiva vpliva v prvih dveh poljih), imenujemo »1 + 1 + 0« (slika 327). Slika 328: Aktiviranje menija Load za podajanje podatkov za prvi obtežni sluča Po imenovanju vseh obtežnih situacij sledi podajanje podatkov za prvi obtežni slučaj (slika 328). Aktiviramo ga z menijem Load, izvedemo ga s postopki, že opisanimi v prejšnjih zgledih, obtežbo podamo v kN/m', saj smo modul elastičnosti podali v kN/m2. . Zgledi uporabe 205. Slika 329: Izris konstrukcije in obtežb drugega osnovnega obtežnega slučaja Za podajanje obtežb drugega osnovnega obtežnega slučaja zamenjamo številko v polju LC, hkrati pa se tudi ustrezno spremeni ime obtežnega slučaja (slika 329). Obtežbe podajamo z menijem Load. Slika 330: Izris konstrukcije in obtežb tretjega osnovnega obtežnega slučaja Za podajanje obtežb tretjega osnovnega obtežnega slučaja zamenjamo številko v polju LC, hkrati pa se tudi ustrezno spremeni ime obtežnega slučaja (slika 330). Obtežbe podajamo z menijem Load. 206 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 331: Izris konstrukcije in obtežb četrtega osnovnega obtežnega slučaja Tudi za podajanje obtežb četrtega osnovnega obtežnega slučaja zamenjamo številko v polju LC, hkrati pa se tudi ustrezno spremeni ime obtežnega slučaja (slika 331). Obtežbe podajamo z menijem Load. Slika 332: Ukaz Combine v meniju Load za definiranje kombinacije osnovnih obtežb Peti obtežni slučaj predstavlja kombinacijo, in zato v meniju Load (slika 332) sedaj izberemo ukaz Combine (dodajanje obtežb po elementih ali vozliščih je celo onemogočeno). . Zgledi uporabe 207. Slika 333: Meni Add Combine Load za podajanje faktorjev kombiniranja Pojavi se okno menija Add Combine Load (slika 333), iz katerega je tudi razvidno, za kateri obtežni primer gre ( Comb. #5). Podati moramo faktorje, s katerimi bodo pomnoženi učinki (rezultati) posameznih osnovnih obtežnih primerov, ko bodo skupaj tvorili prvi kombinirani obtežni slučaj. Za dosego prve šahovske obtežbe podamo faktor 1 pri prvem, drugem in četrtem obtežnem slučaju. Slika 334: Podani faktorji petega obtežnega primera Podani faktorji se izpišejo na desni strani konstrukcije (slika 334). 208 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 335: Faktorji kombiniranja za drugo kombinacijo Šesti obtežni slučaj prav tako predstavlja kombinacijo, in zato v meniju Load ponovo izberemo ukaz Combine; za dosego druge šahovske obtežbe pa podamo faktor 1 pri prvem in tretjem obtežnem slučaju (slika 335). Slika 336: Podani faktorji šestega obtežnega primera Podani faktorji drugega kombiniranega obtežnega slučaja se izpišejo na desni strani konstrukcije (slika 336). . Zgledi uporabe 209. Slika 337: Faktorji kombiniranja za drugo kombinacijo Zadnji obtežni slučaj spet predstavlja kombinacijo, in zato v meniju Load ponovo izberemo ukaz Combine. Za dosego želene obtežbe pa podamo faktor 1 pri prvem, drugem in tretjem obtežnem slučaju (slika 337). Slika 338: Podani faktorji osmega obtežnega primera Tudi ti podani faktorji se izpišejo na desni strani konstrukcije (slika 338). 210 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 339: Kontrola podanih podatkov pred njihovo analizo Analiza podatkov se izvede z ukazom Solve, ki najprej izvede kontrolo podanih podatkov (slika 339). Slika 340: Razporeditev momentov za peti obtežni slučaj oz. prvo kombinacijo Ker ni bilo najdenih napak, se numerična analiza izvede s klikom na gumb OK. Za določitev diskretnih ekstremnih upogibni momentov nas zanimajo samo razporeditve momentov v kombinacijah, torej v 5., 6. in 7. obtežnem slučaju. Izberemo jih v okencu LC. Za 5. slučaj oz. prvo kombinacijo sledi (v prvem elementu je pri izrisu uporabljenih samo 10 segmentov) razporeditev momentov, prikazana na sliki 340. . Zgledi uporabe 211. Slika 341: Detajlni izpis vrednosti upogibnih momentov tretjega elementa da je maksimalni upogibni moment enak 119.755 kNm, vendar še detajl (ukaz Inner Forces v okencu Analyze) tretjega elementa (slika 341) pokaže, da je približek maksimalnega momenta v tretjem polju enak 60.653 kNm, maksimalni negativni moment v desni podpori pa -119.755 kNm. Zaradi simetrije enaki vrednosti veljata tudi za levo polje in levo podporo. Slika 342: Opcija Segments menija Member Če želimo tudi prvi končni element razdeliti na 20 segmentov, najprej kliknemo na ikono Modify - drugo ikono (ob levem robu ekrana), nakar v visečem meniju Member uporabimo opcijo Segments (slika 342). 212 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 343: Izbira števila segmentov Izberemo prvi končni element ter povečamo število segmentov na 20 (slika 344). Slika 344: Razporeditev momentov za šesti obtežni slučaj oz. drugo kombinacijo Za izris rezultatov moramo sedaj ponovno uporabiti ukaz Solve, in za 6. slučaj oz. drugo kombinacijo sledi naslednja razporeditev momentov (slika 344): . Zgledi uporabe 213. Slika 345: Detajlni izpis vrednosti upogibnih momentov drugega elementa Ukaz Inner Forces v okencu Analyze pokaže (slika 345), da je maksimalni moment v drugem polju enak 106.863 kNm, negativna momenta nad vmesnima podporama pa sta -118.137 kNm. Slika 346: Razporeditev momentov za sedmi obtežni slučaj oz. tretjo kombinacijo Za 7. slučaj oz. tretjo kombinacijo sledi naslednja razporeditev upogibnih momentov (slika 346): 214 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 347: Detajlni izpis vrednosti upogibnih momentov prvega elementa Ukaz Inner Forces v okencu Analyze pokaže (slika 347), da je maksimalni negativni moment nad prvo notranjo podporo enak - 144.690 kNm. Slika 348: Opcija Envelopes za izris ovojnice upogibnih momentov Ker imamo več obtežnih slučajev, lahko namesto proučevanja posameznih obtežnih slučajev pogledamo tudi ovojnice upogibnih momentov po posameznih elementih, za kar kliknemo na ikono Analyze in izberemo Envelopes (slika 348). . Zgledi uporabe 215. Slika 349: Izris ovojnice za upogibne momente prvega elementa Nato izrišemo upogibne momente za posamezni element, npr. prvi (slika 349). Slika 350: Izris ovojnice za upogibne momente drugega elementa Nato izberemo še drugi končni element (slika 350). 216 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 351: Izris ovojnice za upogibne momente tretjega elementa Čeprav ne prinaša dodatnih informacij, izberemo še tretji končni element (slika 351). Slika 352: Opcija Bending Moments za izris ovojnice za upogibne momente konstrukcije Namesto proučevanja posameznih elementov pa lahko pregledamo ovojnice upogibnih momentov (ali prečnih in osnih sil) celotne kontrukcije, za kar kliknemo na ikono Envelopes in izberemo Bending Moments (slika 352). in tako vizualiziramo mesta ekstremnih upogibnih momentov (slika353 na naslednji strani). . Zgledi uporabe 217. Slika 353: Izrisana ovojnica za upogibne momente celotne konstrukcije Analiza je tako pokazala, da v krajnih podporah nastopita ekstremna upogibna momenta 31.765 kNm in -119.755 kNm; medtem ko v vmesnih podporah nastopita ekstremna upogibna momenta 8.170 kNm in -144.690 kNm. Maksimalni pozitivni upogibni moment v prvem (in tretjem) polju znaša 60.653 kNm, medtem ko maksimalni pozitivni upogibni moment v drugem polju znaša 106.863 kNm. 218 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. . Zgledi uporabe 219. Primer 5 – analiza okvirja s podkonstrukcijama 5.1 Podatki o analizirani konstrukciji Za okvir s slike 354 določi vozliščne vrednosti notranjih statičnih količin (NSK) ter reakcije. Stebri imajo prerez dimenzij b/h=0.3/0.3 m, prečka pa b/h=0.3/0.45 m. Modul elastičnosti znaša E=33 GPa. Konstrukcija je obremenjena z enakomerno zvezno obtežbo q=20 kN/m' v prvem polju in s silo H = 10 kN na vrhu desnega stebra. q H EI2 EI EI 2 2 EI1 EI EI 4.2 m EI1 1 1 5.4 m 6.4 m 7.5 m Slika 354: Predstavitev 4. primera 220 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. 5.2 Izbira podkonstrukcij Konstrukcijo razdelimo z delitvijo sredinskega nosilca na polovico na naslednji podkonstrukciji (slika 355): q H EI2 EI2 EI EI 2 2 EI1 EI1 EI EI 4.2 m 1 1 5.4 m 3.2 m 3.2 m 7.5 m Slika 355: Izbrani podkonstrukciji 5.3 Iskanje členov mejne togostne matrike prve podkonstrukcije Uporabili bomo minimalni računski model s štirimi končnimi elementi (slika 356). Y3 Y4 Y5 Φ Φ4 3 X3 X4 X5 3 4 5 Φ5 1 2 5.4 m 3.2 m Slika 356: Označbe vozlišč, elementov in prostostnih stopenj prve podkonstrukcije . Zgledi uporabe 221. Slika 357: Horizontalni enotski pomik mejnega vozlišča prve podkonstrukcije Za pridobitev prve vrstice togostne matrike mejnega vozlišča prve podkonstrukcije prvo podkonstrukcijo obremenimo izključno z horizontalnim enotskim pomikom mejnega vozlišča (X5 = 1), ki ga modeliramo kot polnovpetega (slika 357): Slika 358: Izpisane reakcije v mejnem vozlišču zaradi horizontalnega enotskega pomika in po izvedeni analizi izpišemo reakcije (slika 358). Zanimajo nas samo reakcije v mejnem vozlišču, torej vozlišču 5. 222 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Reakcije v mejnem vozlišču shranimo. Zaradi kvalitete rezultatov je primerneje, da rezultate odčitamo iz izhodne datoteke, ki se običajno - odvisno od operacijskega sistema - nahaja v mapi c:\ AlfaCAD.32\data. Iz slike 359, ki prikazuje izsek iz izhodne datoteke, vidimo, da je v izhodni datoteki zapisanih nekoliko več decimalnih mest, kar povečuje kvaliteto oz. natančnost rezultatov. R E A C T I O N S JOINT FORCE X FORCE Y MOMENT 1 -2915828.48945 -1799448.07055 6587353.43445 2 -3364289.88036 459971.66314 7224125.39392 5 6280118.36981 1339476.40741 -1438325.75985 Slika 359: Izsek iz izhodne datoteke z izpisanimi reakcijami Te vrednosti tvorijo prvo vrstico (in prvi stolpec) togostne matrike mejnega vozlišča prve podkonstrukcije. . Zgledi uporabe 223. Slika 360: Meni Modify Joint Displacement za spreminjanje vrednosti pomika V mejnem vozlišču moramo sedaj izvesti vertikalni enotski pomik mejnega vozlišča Y5 = 1. Ker moramo najprej odstraniti podani horizontalni enotski pomik mejnega vozlišča, zapremo izpis reakcij in kliknemo ikono Modify, ki se nahaja pod ikono praznega lista ob levem robu ekrana (slika 360). Nato v visečem meniju Load izberemo opcijo Displacement, in nato kliknemo na vrh puščice v mejni podpori. Ko se pojavi meni Modify Joint Displacement, spremenimo predpisano vrednost horizontalnega pomika, ter definiramo vrednost vertikalnega pomika Y5 = 1 (slika 360). 224 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 361: Izpisane reakcije v mejnem vozlišču zaradi vertikalnega enotskega pomika Izvedemo analizo in izpišemo vse reakcije (slika 361), reakcije v mejnem vozlišču pa shranimo. V izhodni datoteki za vozlišče 5 prečitamo naslednje vrednosti reakcij: 5 1339476.40741 15000132.30873 -30318344.24450 ki tvorijo člene druge vrstice (in stolpca) togostne matrike mejnega vozlišča prve podkonstrukcije. Slika 362: Meni Modify Joint Displacement za spreminjanje vrednosti pomika V mejnem vozlišču moramo izvesti še enotski zasuk mejnega vozlišča Φ5 = 1. Najprej odstranimo podani vertikalni enotski pomik mejnega vozlišča, in definiramo enotsko vrednost zasuka (slika 362). . Zgledi uporabe 225. Slika 363: Izpisane reakcije v mejnem vozlišču zaradi enotskega zasuka Izvedemo analizo in izpišemo vse reakcije, reakcije v mejnem vozlišču pa shranimo (slika 363). V izhodni datoteki za vozlišče 5 prečitamo naslednje vrednosti reakcij: 5 -1438325.75985 -30318344.24450 78641192.61259 ki tvorijo člene tretje vrstice (in stolpca) togostne matrike mejnega vozlišča prve podkonstrukcije. Zbrane vrednosti reakcij (vrednosti, zapisane z več decimalnimi mesti, dobimo v izhodni datoteki) tvorijo mejno togostno matriko mejnih vozlišč prve podkonstrukcije (ki mora biti simetrična):  6280118.36981 741 1339476.40 −1438325.75985  [KIm]   =  1339476.40741 15000132.30873 −30318344.24450 −1438325.75985 − 30318344.24450 78641192.61259    226 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 364: Označbe vozlišč, elementov in prostostnih stopenj druge 5.4 Iskanje členov mejne togostne matrike druge podkonstrukcije Na enak način poiščemo mejno togostno matriko druge podkonstrukcije. Tudi zanjo bomo uporabili bomo minimalni računski model s štirimi končnimi elementi (slika 364). . Zgledi uporabe 227. Slika 365: Izpisane reakcije v mejnem vozlišču zaradi horizontalnega enotskega pomika Mejno vozlišče modeliramo kot polnovpeto. Za pridobitev prve vrstice togostne matrike mejnega vozlišča drugo podkonstrukcijo obremenimo z horizontalnim enotskim pomikom mejnega vozlišča (X3 = 1) (slika 365): Slika 366: Izpisane reakcije v mejnem vozlišču zaradi vertikalnega enotskega pomika V izhodni datoteki za vozlišče 3 prečitamo naslednje vrednosti reakcij: 3 6063264.55060 -1502043.27157 -1595211.25203 ki tvorijo člene prve vrstice (in stolpca) togostne matrike mejnega vozlišča druge podkonstrukcije. Drugo podkonstrukcijo obremenimo še z vertikalnim enotskim pomikom Y3 = 1 (slika 366): 228 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 367: Izpisane reakcije v mejnem vozlišču zaradi enotskega zasuka V izhodni datoteki za vozlišče 3 prečitamo naslednje vrednosti reakcij: 3 -1502043.27157 14122246.12206 29421712.17052 Drugo podkonstrukcijo obremenimo še z enotskim zasukom Φ3 = 1 (slika 367): V izhodni datoteki za vozlišče 3 prečitamo naslednje vrednosti reakcij: 3 -1595211.25203 29421712.17052 77725473.55373 Zbrane vrednosti reakcij (po vrsticah) tvorijo togostno matriko mejnega vozlišča druge podkonstrukcije:  6063264.55060 −1502043.27 157 −1595211.25  203 [KII m ]   = −1502043.27157 14122246.12206 29421712.17052 −1595211.25203 29421712.17052 77725473.55373   . Zgledi uporabe 229. Togostna matrika mejnih vozlišč konstrukcije je tako vsota togostnih matrik mejnih vozlišč posamezne podkonstrukcije:  2041 12.3433829 − 416 0.16256686 − 188 3.03353701  [K = K + K  = − 416 0.16256686 3079 29.1223784 − 398 0.89663207  ⋅10 m ] [ Im] [ IIm] 6   − 188 3.03353701 − 398 0.89663207 16632 156.366666  5.5 Iskanje reakcij v mejnih vozliščih prve podkonstrukcije Prvo podkonstrukcijo obremenimo z dejansko obtežbo (slika 368 na naslednji strani), pri čemer mejno vozlišče modeliramo kot polnovpeto. Izvedemo analizo in izpišemo reakcije, reakcije v mejnem vozlišču pa shranimo. Tudi sedaj reakcije odčitamo iz izhodne datoteke. 230 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 368: Izpisane reakcije v mejnem vozlišču zaradi dejanske obtežbe V izhodni datoteki za vozlišče 5 prečitamo naslednje vrednosti reakcij: 5 -2692.59102 -16377.84048 15897.06169 Slika 369: Izpisane reakcije v mejnem vozlišču zaradi dejanske obtežbe 5.6 Iskanje mejnih reakcij druge podkonstrukcije Še drugo podkonstrukcijo obremenimo z dejansko obtežbo (slika 369 spodaj). Izvedemo analizo in izpišemo reakcije, reakcije v mejnem vozlišču pa shranimo. V izhodni datoteki za vozlišče 3 prečitamo naslednje vrednosti reakcij: 3 9910.45973 -.91941 -.47719 . Zgledi uporabe 231. Tako sledita vektorja reakcij mejnega vozlišča obeh podkonstrukcij: − 2692.59102 9910.45973     {RI   RII = − m 0.91941 m}   =  −  8 16377.8404 in { }        15897.06169   − 0.47719  Rezultirajoči vektor obtežb {S je: m} 0  − 2692.59102    9910.45973 −  7217.86871 {S m} = {Pm}− {R Im }− {R IIm }         = 0 −  − 16377.84048 −  − 0.91941  =  9 16378.7598          0  9 15897.0616   − 0.47719  −15896.5845 Vektor {P je enak nič, saj nimamo koncentriranih obtežb, ki bi m } delovale v mejnem vozlišču. 232 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 370: Obremenitev prve podkonstrukcije z dejanskimi obtežbami in pomiki 5.7 Izračun končnih pomikov in zasukov mejnih vozlišč dejanske konstrukcije Vektor končnih pomikov mejnih vozlišč konstrukcije {S je tako: m}  − 4369448 6.04522040 ⋅10-4 m  {U m } = [Km ]−1 ⋅ {Sm }  -4  =  3007962 5.55643912 ⋅10 m   -4  − 29112483 1.10203899 ⋅10 rad 5.8 Končna analiza prve podkonstrukcije: pomiki, reakcije in NSK Prvo podkonstrukcijo sedaj obremenimo z dejanskimi obtežbami in izračunanimi pomiki {U mejnih vozlišč (slika 370). m} . Zgledi uporabe 233. Slika 371: Reakcije v dejanskih podporah prve podkonstrukcije Po izvedbi analize sledijo končni pomiki, notranje statične količine in reakcije za prvo podkonstrukcijo. Reakcije (zanimive so seveda zgolj reakcije v dejanskih podporah, torej vozliščih 1 in 2) so tako (slika 371): Slika 372: Diagrami upogibnih momentov za prvo podkonstrukcijo Diagrami upogibnih momentov za prvo podkonstrukcijo pa so (slika 372): 234 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 373: Vrednosti upogibnih momentov v točkah prvega končnega elementa Maksimalni pozitivni upogibni moment na gredi znaša 44418.073 Nm (slika 373). Slika 374: Vrednosti upogibnih momentov izpisane v 20 točkah elementa Rezultat lahko poskusimo izboljšati s povečanjem števila podelementov oz. segmentov. Pri uporabi 20 segmentov (namesto preddoločenih 10) sledi (slika 374) praktično identična vrednost 44418.072 (prava vrednost znaša 44580 Nm). . Zgledi uporabe 235. Slika 375: Izrisana slika pomikov prve podkonstrukcije Izrišemo lahko še sliko pomikov, da se prepričamo, da so v vozlišču 5 res upoštevani podani pomiki (slika 375). Slika 376: Izrisana skalirina slika pomikov prve podkonstrukcije Ker pa so pomiki majhni, deformirane linije (rdeča linija) praktično ni mogoče razlikovati od slike konstrukcije. Zato v meniju View izberemo ukaz Scale in faktor izrisa ( Deformation Scale) ustrezno povečamo, npr. na 100. Tako dobimo jasnejšo informacijo o pomikih (slika 376). 236 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. Slika 377: Obremenitev druge podkonstrukcije z dejanskimi obtežbami in pomiki 5.9 Končna analiza druge podkonstrukcije: pomiki, reakcije in NSK Tudi drugo podkonstrukcijo sedaj obremenimo z dejanskimi obtežbami in izračunanimi pomiki {U mejnih vozlišč (slika 377). m} Slika 378: Reakcije v dejanskih podporah druge podkonstrukcije Po izvedbi analize sledijo končni pomiki, notranje statične količine in reakcije za drugo podkonstrukcijo. Reakcije (zanimive so seveda zgolj reakcije v dejanskih podporah, torej vozliščih 1 in 2) so tako (slika 378): . Zgledi uporabe 237. Slika 379: Diagrami upogibnih momentov za drugo podkonstrukcijo Diagrami upogibnih momentov za drugo podkonstrukcijo pa so (slika 379): Slika 380: Diagrami upogibnih momentov za celotno konstrukcij 5.10 Primerjava rezultatov posameznih podkonstrukcij z rezultati celotne konstrukcije Dobljene diagrame upogibnih momentov posamezne podkonstrukcije lahko primerjamo z diagrami upogibnih momentov za celo konstrukcijo (slika 380). Prepričamo se lahko, da je ujemanje dobro. 238 ALFACAD: PRIROČNIK ZA OSNOVNO UPORABO. 5.11 Analiza togostne matrike in pomikov mejnega vozlišča Če za analizo pomikov mejnega vozlišča uporabimo programski paket Mathematica, analizo strnemo v naslednje korake, prikazane na sliki 381: Slika 381: Koraki analize pomikov mejnega vozlišča . Document Outline Predgovor I. Analiza konstrukcij z računalniškimi programi, ki uporabljajo metodo končnih elementov 1.1 Skupni podatki za vse računalniške programe (t.i. »vhodni podatki«) 1.2 Predprocesorji 1.3 Poprocesorji II. Predstavitev programa AlfaCAD 2.1 Uporaba programa AlfaCAD v operacijskih sistemih Windows 7 & Windows 10 2.2 Oblike pomoči uporabnikom pri analizi s programom AlfaCAD 2.3 Uporaba tega priročnika pri analizi s programom AlfaCAD III. Zgledi uporabe 1.1 Podatki o analizirani konstrukciji in računski model 1.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu. 2.1 Podatki o analizirani konstrukciji 2.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu. 3.1 Podatki o analizirani konstrukciji 3.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu. 4.1 Podatki o analizirani konstrukciji 5.1 Podatki o analizirani konstrukciji 5.2 Izbira podkonstrukcij 5.3 Iskanje členov mejne togostne matrike prve podkonstrukcije 5.11 Analiza togostne matrike in pomikov mejnega vozlišča Primer 1 – ravninska linijska konstrukcija Primer 2 – ravninska konstrukcija 2.3 Analiza podanih podatkov 2.4 Poprocesiranje - predstavitev rezultatov v grafični obliki. 2.5 Analiza spremenjene konstrukcije Primer 3 – ravninsko paličje 3.3 Analiza podanih podatkov 3.4 Poprocesiranje - predstavitev rezultatov v grafični obliki. 3.4 Analiza konstrukcije s spremenjeno obtežbo 3.5 Shranjevanje podatkov Primer 4 – analiza s kombiniranjem obtežb 4.2 Podajanje podatkov v AlfaCadu Primer 5 – analiza okvirja s podkonstrukcijama 5.4 Iskanje členov mejne togostne matrike druge podkonstrukcije 5.5 Iskanje reakcij v mejnih vozliščih prve podkonstrukcije 5.6 Iskanje mejnih reakcij druge podkonstrukcije 5.7 Izračun končnih pomikov in zasukov mejnih vozlišč dejanske konstrukcije 5.8 Končna analiza prve podkonstrukcije: pomiki, reakcije in NSK 5.9 Končna analiza druge podkonstrukcije: pomiki, reakcije in NSK 5.10 Primerjava rezultatov posameznih podkonstrukcij z rezultati celotne konstrukcije Blank Page Blank Page