Definice úlohy
Obecně platí, že budovy nejsou postaveny najednou, ale postupně. Z konstrukčního hlediska se jednotlivé konstrukční části během stavby spojí do budovy. Konstrukce navržená pro konečný stav je k dispozici nejpozději po dokončení výstavby. Konstrukce prochází různými fázemi, než dosáhne konečného stavu.
Pokud jsou konstrukční části při stavbě přidány do konstrukce, je jejich vlastní tíha aktivní. Účinná vlastní tíha musí být odvozena buď od samotné konstrukce nebo od pomocných konstrukcí a implementována do základu budovy. To platí také pro časově omezená zatížení, která mohou nastat v důsledku způsobu výstavby nebo podmínek prostředí během výstavby. To, které konstrukční části jsou účinné a v kterém konstrukčním systému, závisí také na metodách a postupu výstavby. V závislosti na tom, zda se konstrukce nebo její jednotlivé části používají pro zatížení během stavby, jsou konstrukční části budovy již před konečnou fází zatíženy, což vede k deformacím.
Možnosti v programu RFEM
RFEM nabízí dvě základní možnosti pro zobrazení nebo zohlednění jednotlivých fází výstavby. Nejdříve je k tomu k dispozici přídavný modul RF-STAGES. Zadruhé nabízí RFEM možnost deaktivovat jednotlivé konstrukční prvky v zatěžovacích stavech a kombinacích zatížení.
Přídavný modul RF-STAGES analyzuje konstrukci v jednotlivých fázích výstavby pomocí nelineárního výpočtu MKP. Tato metoda umožňuje zohlednit nelinearity a redistribuce v důsledku odstranění konstrukčních prvků. Vytvoří se systém rovnic, který se následně upraví a vypočítá v jednotlivých fázích v závislosti na provedeném nastavení. Toto je iterační výpočet. Rovnovážné podmínky musí být splněny pro každou fázi.
[K (u)] ∙ {u} = {F}
K ... matice tuhosti
{u} ... deformační vektor
{F} ... vektor sil
V programu RFEM lze deaktivovat jednotlivé konstrukční prvky (pruty, plochy, tělesa, uzlové podpory, liniové podpory, plošné podpory) pro určitý zatěžovací stav nebo kombinaci zatížení. Tato volba umožňuje zobrazit jednoduché fáze výstavby; například lineární stavební systém. Pro každou fázi výstavby je třeba vytvořit samostatný zatěžovací stav nebo zatěžovací stav s trvalými zatíženími. V programu RFEM lze v parametrech výpočtu zatěžovacího stavu zaškrtnout políčko "Deaktivovat". V poslední záložce je možné deaktivovat jednotlivé konstrukční prvky, které v době výstavby nebudou účinné.
Výsledky jednotlivých fází lze později kombinovat do kombinace výsledků. U tohoto přístupu je třeba si uvědomit, že se jedná o lineární superpozici výsledků jednotlivých stupňů, které se počítají na nedeformovaném systému.
Porovnání obou možností v příkladu
Na obecném příkladu pozemního stavitelství si nyní ukážeme srovnání obou metod. Příkladem je čtyřpodlažní železobetonová konstrukce, která byla navržena ve čtyřech fázích. Jednotlivá podlaží se postupně staví a během výstavby se neodstraní žádná konstrukční část.
Výsledek (max uZ [mm] | Model):
7,06 | Model v RF-STAGES
7,06 | RFEM model s fázemi výstavby
7,89 | RFEM model bez fází výstavby
Závěr a výhled
Příklad ukazuje, že lze deaktivovat konstrukční prvky v programu RFEM. I přes v zásadě rozdílné metody jsou v programech RFEM a RF-STAGES stejné deformace konstrukce. Kromě toho příklad ukazuje, že zohlednění fází výstavby čtyřpodlažní budovy má evidentní vliv na deformace vlivem vlastních a stálých zatížení. Při zohlednění fází výstavby jsou výsledné deformace asi o 10% nižší než deformace, které vznikly při výpočtu na celém modelu.
Databáze znalostí