V tomto příspěvku vám na příkladu desky z drátkobetonu popíšeme, jaký vliv má na výsledek výpočtu použití různých integračních metod a různý počet integračních bodů.
Novinkou v programu RFEM 6 pro posouzení betonových sloupů je možnost generovat momentové interakční diagramy podle ACI 318-19 [1]. Při posouzení železobetonových prutů je momentový interakční diagram zásadním nástrojem. Momentový interakční diagram představuje vztah mezi ohybovým momentem a normálovou silou v libovolném bodě podél vyztuženého prutu. Hodnotné informace, jako např. pevnost, jsou znázorněny vizuálně a ukazují chování betonu při různých podmínkách zatížení.
Se zavedením normy ACI 318-19 byly nově upraveny dlouhodobě používané vztahy pro stanovení smykové únosnosti betonu Vc.
Při novém postupu se nyní uvažuje vliv výšky stavebního dílce, stupeň podélného vyztužení i vliv normálového napětí na únosnost ve smyku Vc. V následujícím textu podrobněji popíšeme změny při posouzení na smyk a postup si ukážeme na názorném příkladu.
Pro správné posouzení průhybu je důležité program „informovat“ o přesných podporových podmínkách analyzovaného prvku. Zadání návrhových podpor v programu RFEM 6 předvedeme pro sadu prutů z železobetonu.
V souladu s čl. 6.6.3.1.1 a čl. 10.14.1.2 normy ACI 318-19 a CSA A23.3-19 zohledňují redukci tuhosti betonových prutů a ploch pro různé typy prvků. Mezi typy komponent na výběr patří stěny s trhlinami i bez trhlin, ploché desky a stropy lokálně podepřené, nosníky nebo sloupy. Součinitele násobení v programu jsou převzaty přímo z tabulek 6.6.3.1.1 (a) a 10.14.1.2.
Posouzení železobetonu v požární situaci se provádí zjednodušenou metodou podle EN 1992-1-2, čl. 4.2. Používá se „zónová metoda“ popsaná v příloze B.2: Průřez je rozdělen do několika paralelních oblastí stejné tloušťky a stanovuje se jejich pevnost v tlaku v závislosti na teplotě. Sníženou únosnost při účincích požáru tak představuje redukovaný průřez konstrukčních prvků se sníženou pevností.
Při použití pomalu tuhnoucího betonu (obvykle u konstrukčních prvků s velkou tloušťkou) může být vypočítaná minimální výztuž pro vynucené přetvoření redukována součinitelem 0,85 podle EN 1992-1-1, 7.3.2. Podmínkou však je, aby charakteristická hodnota pro vývoj pevnosti r = fcm2/fcm28 nebyla větší než 0,3. Kromě toho musí být v projektové dokumentaci výslovně definovány obecné podmínky pro použití této redukce výztuže.
Při konstantním spojitém zatížení je možné podle EN 1992‑1‑1 (Eurokód 2) zadat návrhový řez pro smykovou výztuž ve vzdálenosti d od přední hrany podpory. Přitom se redukuje použitá posouvající síla pro smykovou výztuž na VEd,red. Pro posouzení maximální přenesené tlakové síly v betonu VRd,max je ale použita úplná posouvající síla.
Samotný beton se vyznačuje pevností v tlaku. K tlakové a především k tahové pevnosti betonu přispívá přidaná ocelová výztuž. Tato výztuž se zpravidla umisťuje v tažených oblastech nosníků nebo plošných prvků (železobetonové desky, stropy, stěny) pro přenos tahových sil vyvolaných vnějším namáháním.
Se zavedením normy ACI 318-19 byly nově upraveny dlouhodobě používané vztahy pro stanovení smykové únosnosti betonu Vc. Při novém postupu se nyní uvažuje vliv výšky stavebního dílce, stupeň podélného vyztužení i vliv normálového napětí na únosnost ve smyku Vc. V následujícím textu podrobněji popíšeme změny při posouzení na smyk a postup si ukážeme na názorném příkladu.
V našem článku popíšeme postup při posouzení mezního stavu použitelnosti základové desky z drátkobetonu. Ukážeme si, jak se při těchto posouzeních uplatňují výsledky iteračního výpočtu MKP.
Drátkobeton se v současnosti používá především v konstrukcích podlah průmyslových staveb, případně hal, u základových desek s menším zatížením, suterénních stěn a podlah. Od roku 2010, kdy německý výbor pro železobetonové konstrukce (DAfStb) zveřejnil první směrnici týkající se drátkobetonu, mají statici k dispozici normu pro posouzení tohoto kompozitního materiálu, přičemž vláknobeton se ve stavební praxi těší stále větší oblíbenosti. V tomto článku popíšeme postup při nelineárním výpočtu základové desky z drátkobetonu v mezním stavu únosnosti v programu RFEM pro výpočty metodou konečných prvků.
Drátkobeton se v současnosti používá především v konstrukcích podlah průmyslových staveb, případně hal, u základových desek s menším zatížením, suterénních stěn a podlah. Od roku 2010, kdy německý výbor pro železobetonové konstrukce (DAfStb) zveřejnil první směrnici týkající se drátkobetonu, mají statici k dispozici normu pro posouzení tohoto kompozitního materiálu, přičemž vláknobeton se ve stavební praxi těší stále větší oblíbenosti. V našem příspěvku se budeme zabývat jednotlivými materiálovými charakteristikami drátkobetonu a také zohledněním těchto parametrů v programu RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků.
Podle čl. 6.6.3.1.1 normy ACI 318-14 a čl. respektive čl. 10.14.1.2 normy CSA A23.3-14 se v programu RFEM zohledňuje redukce tuhosti u různých typů betonových prutových i plošných prvků. Mezi typy komponent na výběr patří stěny s trhlinami i bez trhlin, ploché desky a stropy lokálně podepřené, nosníky nebo sloupy. Součinitele násobení v programu jsou převzaty přímo z tabulek 6.6.3.1.1 (a) a 10.14.1.2.
Při posouzení předpjatých betonových dílců je třeba zohlednit časově závislé ztráty předpětí vyplývající z dotvarování, smršťování betonu a relaxace předpínací oceli. V následujícím příspěvku se budeme podrobněji věnovat zohlednění relaxačních ztrát při posouzení předpjatého betonu v přídavných modulech RF-TENDON a RF-TENDON Design.
Účinné posouzení předpjatých konstrukčních prvků vyžaduje další kroky, které přesahují standardní posouzení železobetonových konstrukcí počínaje modelováním předpínacích prvků přes výpočet náhradních zatížení až po posouzení únosnosti průřezu. Software pro návrh předpjatého betonu by proto měl mít jasnou strukturu a snadnou navigaci. RFEM 5 se dvěma přídavnými moduly RF-TENDON a RF-TENDON Design tyto potřeby splňuje a umožňuje projektantům plně posoudit předpjaté nosníky, rámy, desky, budovy a mosty podle EN 1992-1-1 s národními přílohami a SIA 262.
Spřažené průřezy lze v programu RFEM modelovat různými způsoby. V následujícím příkladu si ukážeme a vysvětlíme tři různé možnosti modelování spřaženého průřezu, který se skládá z válcovaného ocelového profilu HEA 300 a obdélníkového průřezu z betonu w/l = 100/30 cm.
Betonové dílce se často musí v průběhu stavby budovat po částech. Klasickým příkladem je použití prefabrikovaných průvlaků, k nimž se až na místě stavby dobetonuje deska. Dobetonování průřezu vede ke vzniku styčných ploch mezi již ztvrdlým a čerstvým betonem. Při posouzení je pak třeba uvážit přenos podélných smykových sil, které mezi dílčími průřezy vznikají.
Kromě posouzení železobetonu podle EN 1992-1-1 lze v přídavném modulu RF-/FOUNDATION Pro provést geotechnická posouzení podle EN 1997-1. V přídavném modulu RF-/FOUNDATION Pro se provede posouzení přípustného tlaku v základové spáře jako posouzení únosnosti při porušení základové půdy. Wird als Nationaler Anhang CEN ausgewählt, stehen dem Anwender zwei Möglichkeiten für die Definition des Grundbruchwiderstandes zur Verfügung. Zum einen kann der zulässige charakteristische Wert der Sohlspannung σRk vom Benutzer direkt vorgegeben werden. Zum anderen besteht auch die Möglichkeit der analytischen Ermittlung der zulässigen Bodenpressung nach [1] Anhang D.
V programech RFEM 5.6.1103 a RSTAB 8.6.1103 je k dispozici vylepšený výstup výsledků pro nelineární výpočet posouzení železobetonu v přídavných modulech RF-CONCRETE Members a CONCRETE. Nové výsledkové tabulky obsahují tabulky s širokou škálou výsledků zatížení; například rozhodující zatížení s maximálním využitím. Kromě toho je nyní možné graficky zobrazit obálkové výsledky pro maximální využití.
Od verze programu 5.06 je možné nastavit účinnou pevnost betonu v tahu fct,eff,wk v okamžiku vzniku trhlin. Zu Beginn der GZG-Nachweise wird geprüft, ob die einwirkenden Schnittgrößen den Beton aufreißen lassen. Hierfür wird die wirksame Betonzugfestigkeit zum Zeitpunkt der Rissbildung angesetzt. Der Anwender kann die Festigkeit via Faktor anpassen. In den Berechnungsdetails wird der angepasste Wert ausgegeben.
U stropů s velkým rozpětím je často rozhodující posouzení kmitání desek z křížem lepeného dřeva. Výhoda lehčího materiálu dřeva oproti betonu se mění v nevýhodu, protože materiál s vysokou hmotností je výhodný pro nízkou vlastní frekvenci.
Od verze programu RFEM 5.06 je v přídavném modulu RF-CONCRETE Surfaces možnost upravit účinnou pevnost betonu v tahu v okamžiku vzniku trhlin. Zu Beginn der GZG-Nachweise wird geprüft, ob die einwirkenden Schnittgrößen den Beton aufreißen lassen. Hierfür wird die effektive Betonzugfestigkeit zum Risszeitpunkt angesetzt. Der Anwender kann die Festigkeit via Faktor anpassen. In den Berechnungsdetails wird der angepasste Wert ausgegeben.
Od verze X.06 lze v přídavném modulu RF-CONCRETE Members nebo CONCRETE nastavit, zda se má posouzení šířky trhlin provést v každém případě nebo pouze při překročení účinné pevnosti betonu v tahu.
Návrhová únosnost ve smyku styčné plochy v zásadě závisí na druhu resp. drsnosti spoje. Při výpočtu únosnosti se zohledňují dva součinitele µ (tření) a c (dílčí soudržnost betonu).
V modulu RF‑LAMINATE je možná vlastní definice materiálu. Lze tak kombinovat libovolné skladby různých materiálů. Je také možná kombinace betonu a dřeva. Při definici se ale musí dát pozor, aby bylo zajištěno tuhé spřažení. Im RF-LAMINATE kann mit vollem Schubverbund oder ohne Schubverbund gerechnet werden.