Návrh vetknutého sloupu v modulu RF-/JOINTS Steel – Column Base

Odborný článek

Při statickém posouzení konstrukce se nepočítají a nevyhodnocují pouze vnitřní síly a deformace. Je také třeba zajistit, aby se síly a momenty v konstrukci spolehlivě přenášely dále do základů. V nabídce programů společnosti Dlubal Software najdeme řadu modulů, které umožňují posoudit spoje ocelových i dřevěných konstrukcích. Přídavný modul RF‑/JOINTS Steel – Column Base slouží k posouzení patek kloubově uložených nebo vetknutých ocelových sloupů. Patní desky sloupů lze přitom navrhnout s výztuhami či bez výztuh.

V našem příspěvku předvedeme posouzení průřezu u sloupu, který je zabetonován do kalichového základu. Tento příklad najdeme také v níže uvedené literatuře [1].

Konstrukce

Sloup bude mít průřez HEB 280 a bude zhotoven z oceli S 235 JR.

Obr. 01 - Konstrukce a zatížení podle [1]

V dialogu 1.4 modulu RF‑/JOINTS zadáme geometrii patky sloupu podle [1]. Pro hloubku vetknutí nastavíme 65 cm.

Obr. 02 - Dialog „1.4 Patka sloupu” v modulu RF‑/JOINTS

Parametry patní desky se definují v dialogu 1.5.

Obr. 03 - Dialog „1.5 Sloup” v modulu RF‑/JOINTS

Vnitřní síly

Návrhové vnitřní síly dosahují následujících hodnot:

NEd  396,0 kN
NEd  21,5 kN
MEd  -118,0 kN

Posouzení požadované hloubky kalichu

Rozhodující je minimální hloubka vetknutí, která je dána pevností betonu.

Obr. 04 - Dialog „3.1 Posouzení - shrnutí” s podrobnými údaji o požadované hloubce kalichu

Minimální požadovaná hloubka vetknutí činí 54,86 cm, která je při zvolené hloubce 65 cm zajištěna.

Posouzení průřezu sloupu na únosnost

Průběh sil a momentů v patce sloupu odpovídá podle [1] následujícímu rozložení.

Obr. 05 - Rozložení sil a momentů v patce sloupu podle [1]

Normálové napětí od maximálního momentu se stanoví následovně:

     σEd = N / A + max Me,d / Wy = 396,0 / 131,0 + 11 818,7 / 1 380,0 = 11,6 kN/cm²

Pro maximální smykové napětí platí:

     τEd = (max Ve,d ⋅ Sy) / (Iy ⋅ t) = (310,18 ⋅ 767,00) / (19 270,00 ⋅ 1,05) = 11,76 kN/cm²

Odpovídající napětí a posouzení lze najít také v údajích o únosnosti průřezu.

Obr. 06 - Dialog „3.1 Posouzení - shrnutí” s podrobnými údaji o únosnosti průřezu sloupu

Posouzení sloupu v kalichu

Na Obr. 05 jsou znázorněna místa relevantní pro posouzení. Jako rozhodující lze určit řez B‑B na straně namáhané ohybem a tlakem (místo b na Obr. 05):

Normálové napětí ve směru osy X se vypočítá následovně:

     σX,d = −N / A − Me,b,d / Iy ⋅ z1 = −396,0 / 131,0 − 3 897,3 / 19 720,0 ⋅ 9,8 = -5,0 kN/cm²

Ve směru osy Z působí následující normálové napětí:

     σZ,d = 0,45 ⋅ pRd / t ⋅ αb = 0,45 ⋅ 12,34 / 1,05 ⋅ 0,55 = 2,90 kN/cm²

Pro maximální smykové napětí platí:

     τEd = (max Ve,d ⋅ Sy,1) / (Iy ⋅ t) = (310,18 ⋅ 716,58) / (19 270,00 ⋅ 1,05) = 10,99 kN/cm²

V detailech posouzení v dialogu 3.1 lze najít příslušná napětí a využití:

Obr. 07 - Dialog „3.1 Posouzení - shrnutí” s podrobnými údaji o posouzení sloupu v kalichu

Posouzení v programu se doplní o analýzu spoje v tlačené oblasti a o posouzení svarů, v našem příspěvku je ovšem ponecháme stranou.

Shrnutí

V modulu RF-/JOINTS Steel – Column Base se posuzují patky kloubově uložených i vetknutých sloupů. V případě sloupu zabetonovaného do kalichového základu prověří modul požadovanou hloubku kalichu, únosnost průřezu sloupu a také únosnost sloupu v patce s ohledem na působící tahová a tlaková napětí. Analýza je doplněna o posouzení únosnosti betonu v tlaku pod patní deskou a o posouzení svarů mezi patní deskou a sloupem.

Literatura

[1]   Kahlmeyer, E.; Hebestreit, K.; Vogt, W. Stahlbau nach EC 3, 6. vydání. Kolín nad Rýnem: Werner, 2012.
[2]   ČSN EN 1993-1-1. Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1‑1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Praha: Český normalizační institut, 2006.
[3]   ČSN EN 1993-1-8. Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1‑8: Navrhování styčníků. Praha: Český normalizační institut, 2006.
[4]   ČSN EN 1992-1-1. Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1‑1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Praha: Český normalizační institut, 2006.
[5]   Manuál RF-/JOINTS. Tiefenbach: Dlubal Software, 2015. Stáhnout...

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.

RSTAB Hlavní program
RSTAB 8.xx

Hlavní program

Program pro statický výpočet a navrhování prutových a příhradových konstrukcí, provedení lineárních a nelineárních výpočtů vnitřních sil, deformací a podporových reakcí.

RFEM Přípoje
RF-JOINTS Steel - Column Base 5.xx

Přídavný modul

Posouzení kloubových a vetknutých patek sloupů

RSTAB Přípoje
JOINTS Steel - Column Base 8.xx

Přídavný modul

Posouzení kloubových a vetknutých patek sloupů