Posouzení stěnových nosníků v programu RFEM

Odborný článek

Při výpočtu konstrukčních prvků železobetonových konstrukcí je třeba často posuzovat stěnové nosníky. Řeší se jimi hlavně překlady nad okny a dveřmi, průvlaky, spojení odskoků stropních desek a rámové systémy. Pokud je modelujeme v programu RFEM jako plochy, budou při výsledném vyhodnocení nutné výztuže zapotřebí další kroky.

Nastínění problému

Při výpočtu vnitřních sil se vychází z pružného chování materiálu. Ohyb, který stěna přenáší, se odráží na nelineárním průběhu normálové síly. Tento průběh se přitom může lišit v závislosti na poměru výšky (h) a délky (l).

Obr. 01 - nx

Čím je poměr h/l menší, tím více se průběh blíží přímce. Pokud na základě daných vnitřních sil provedeme posouzení plochy, dostaneme průběh nutné podélné výztuže, který odpovídá znázorněnému klínu tahových sil.

Obr. 02 - Nutná podélná výztuž

Takové uspořádání výztuže ovšem není správné, protože při posouzení betonu se vychází z porušeného stavu. Protažení výztuže na dolním okraji může být již dávno překročeno, zatímco horní vrstvy výztuže zůstávají nedotčeny.

Obecně máme v programu RFEM dvě možnosti, jak provést posouzení:

  1. Vyhodnocení pomocí řezů
  2. Posouzení pomocí výsledkového prutu

Vyhodnocení pomocí řezů

Tato možnost by se měla použít vždy, když h/l > 0,5. Po výpočtu nutné výztuže v přídavném modulu RF‑CONCRETE Surfaces povedeme svislý řez na rozhodujících místech.

Při vyhodnocení smykové výztuže je třeba použít maximální hodnotu svislé výztuže, například z δs,2,-z a uvažovat ji bez oslabení až k horní hraně nosníku na obou stranách.

U ohybové výztuže můžeme v dialogu pro zadání řezu aktivovat v podrobném nastavení interpretaci výsledků. Obě vodorovné výztuže, například δs,2,-z, je třeba sečíst. Spočítaná celková podélná výztuž se soustředí na dolní okraj průřezu.

Obr. 03 - Výpočet nutné podélné výztuže

Podle [1] je při vyhodnocení pružného výpočtu desky třeba dbát na následující body:

  • Soustředěné uspořádání výztuže v poli na dolním okraji.
  • Výztuž v poli se má umístit po celé délce a zakotvit v uložení pro 80 % síly.
  • U nosníků o několika polích je třeba uspořádat přímé pruty betonářské výztuže s odpovídající délkou přesahu.
  • U nosníků o několika polích je třeba polovinu podporové výztuže uspořádat po celém rozpětí. Zbytek se má vést na obou stranách do délky L/3 přes okraj podpory bez přidané kotevní délky.
  • Zatížení v dolní části včetně vlastní tíhy, která působí v pomyslném půlkruhu o poloměru 0,5 L (L < H), má zcela přenášet smyková výztuž. Smyková výztuž se má vést do výšky L < H

Posouzení pomocí výsledkového prutu

Tuto možnost lze použít od poměru h/l ≤ 0,5, jinak se rameno sil uvažuje jako příznivé. Pro vyhodnocení výsledků a posouzení vložíme vodorovný výsledkový prut do těžiště plochy. Zadáme obdélníkový průřez s rozměry stěnového nosníku. V podrobném nastavení u výsledkového prutu je pak pouze třeba vybrat příslušnou plochu. V přídavném modulu RF‑CONCRETE Members nyní spustíme výpočet prutového prvku na výsledkovém prutu s integrovanými vnitřními silami stěnového nosníku.

Obr. 04 - Výsledky na výsledkovém prutu

Výklad a shrnutí

Výsledky obou postupů se mohou v závislosti na geometrii a zatížení značně lišit. Hlavní příčina spočívá v rozdílném rameni sil, které se při posouzení uvažuje. Při posouzení plochy dostáváme menší rameno sil v rozdělení přetvoření. Z toho pak vyplývá větší nutná výztuž.

Pokud zvolíme metodu posouzení pomocí výsledkového prutu, nebudeme muset zadávat několik řezů a ušetříme si také ruční výpočet ohybové výztuže. Výztuž bude přitom umístěna správně.

Literatura

[1]  Rombach G.: Anwendung der Finite-Elemente-Methode im Betonbau. Berlín: Wilhelm Ernst & Sohn, 2010

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte nás nebo využijte stránky s často kladenými dotazy.

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

RFEM Hlavní program
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.