9156x

001468

Dipl.-Ing. (FH) Robert Vogl

15.8.2017

Sloup namáhaný tahem v modulu RF-/JOINTS Steel – Column Base

V nabídce programů společnosti Dlubal Software najdeme řadu přídavných modulů, které umožňují posoudit spoje v ocelových a dřevěných konstrukcích. Přídavný modul RF‑/JOINTS Steel - Column Base slouží k posouzení patek kloubově uložených nebo vetknutých ocelových sloupů. Rozhodující úlohu pro hospodárný a bezpečný návrh patky sloupu má výběr upevnění, geometrie základu a materiálů.

V našem příspěvku předvedeme posouzení vetknutého sloupu s patní deskou se zaměřením na tahovou oblast spoje. Model přebíráme z příkladu v níže uvedené literatuře [1].

Systém

Sloup má průřez HEB 280 a je zhotoven z oceli S 235 JR.

Konstrukce a zatížení podle [1]

V dialogu 1.4 modulu RF-/JOINTS stanovíme pro základ rozměry 140 ∙ 120 ∙ 80 cm a vybereme třídu betonu C20/25.

Parametry patní desky zadáme v dialogu 1.5 podle obr. 02.

Dialog „1.5 Patní deska a svary“ v modulu RF-/JOINTS

V dialogu 1.6 zadáme rozměry a polohu kotev (viz obr. 03).

Dialog „1.6 Kotvy“ v modulu RF-/JOINTS

Vnitřní síly

V modulu RF-/JOINTS máme možnost zadat vnitřní síly ručně, a tím nezávisle na modelu v programu RFEM či RSTAB.

V dialogu 1.3 stanovíme následující návrhové vnitřní síly:

N_Ed = -396,0 kN
V_Ed = 21,5 kN
M_Ed = -110,0 kN

Kotevní síly

Pro výpočet relevantních kotevních sil je nezbytné rozlišovat následující případy:

Jednotlivé stavy podle [1]

Pro posouzení spoje v tahové oblasti je rozhodující „stav F1

F_{1} = \frac{N_{Ed}}{2} - \frac{M_{y, Ed}}{2 \cdot a_{D}} = \frac{396}{2} - \frac{11000}{2 \cdot 13, 1} = - 221, 84 kN

Vzorec 1

Z_{1} = \frac{- 2 \cdot F_{1}}{1 + \frac{a_{Z}}{a_{D}}} = \frac{- 2 \cdot - 221, 84}{1 + \frac{24, 0}{13, 1}} = 156, 7 kN

Vzorec 2

Níže si ukážeme posouzení spoje v tahové oblasti s ohledem na kotvení a beton.

Namáhání kotvy v tahu

V našem modelu jsme použili kotvu M30 (pevnost 5.6, A_S = 5,61 cm²). Posouzení se tak podle [2], tabulky 3.4 provede následovně:

F_{t, Rd} = \frac{k_{2} \cdot f_{ub} \cdot A_{S}}{γ_{M 2}} = \frac{0, 9 \cdot 50, 0 \cdot 5, 61}{1, 25} = 201, 96 kN

Vzorec 3

Dialog „3.1 Posouzení – shrnutí“ s podrobnými údaji o posouzení kotvy v tahu

Vytržení kotvy

Odolnost kotvy proti vytržení se stanoví podle [4], kap. 15.1.2.3 takto:

F_{t, bond, Rd} = 11 \cdot f_{ck} \cdot \frac{d_{h} \cdot l_{h} - \frac{π \cdot d^{2}}{4}}{γ_{Mc}} = 11 \cdot 20, 0 \cdot \frac{80 \cdot 80 - \frac{π \cdot 30^{2}}{4}}{1, 50} = 834, 99 kN

Vzorec 4

Dialog „3.1 Posouzení – shrnutí“ s podrobnými údaji o posouzení odolnosti kotvy proti vytržení

Vytržení betonového kužele

Při tomto porušení se od konce kotvícího prvku vytrhne kužel betonu. Posouzení na odolnost proti vytržení betonového kužele se provede podle [4], kap. 9.2.4.

F_{t, kužel, Rd} = \frac{N_{Rk, c}}{γ_{Mc} \cdot γ_{M_{2}}} = \frac{290, 09}{1, 5 \cdot 1, 2} = 161, 16 kN

Vzorec 5

Dialog „3.1 Posouzení – shrnutí“ s podrobnými údaji o posouzení na vytržení betonového kužele

Rozlomení betonového základu

Lomové síly způsobují trhliny v betonu, které vznikají paprskovitě okolo kotvy, čili kolmo k tahové síle. Možnost rozlomení betonového základu se vyšetří rovněž podle [4], kap. 9.2.4.

F_{t, sp, Rd} = \frac{N_{Rk, sp}}{γ_{Mc} \cdot γ_{M_{2}}} = \frac{278, 05}{1, 5 \cdot 1, 2} = 154, 47 kN

Vzorec 6

Dialog „3.1 Posouzení – shrnutí“ s podrobnými údaji o posouzení na porušení základu rozlomením

Únosnost betonu v tahu je mírně překročena. Rozlomení betonového základu je tak rozhodující pro posouzení spoje v tahové oblasti.

Pro kompletní vyšetření tahové oblasti se v programu vyšetří přenos tahové síly do sloupu, v našem příspěvku však toto posouzení již ponecháme stranou. Dále je třeba posoudit části spoje v tlačené oblasti, únosnost spoje v ohybu a ve smyku a také svary.

Závěr

V modulu RF-/JOINTS Steel – Column Base se posuzují patky kloubově uložených i vetknutých sloupů. U sloupu namáhaného tahem s patní deskou je třeba uvážit tahová napětí, která v betonu vyvolává přenos zatížení přes upevňovací prostředky. Ukazuje se, že únosnost betonu v tahu je často rozhodující pro zatížení, která se mohou přes spoj přenášet.

Literatura

[1]	Kahlmeyer, E.; Hebestreit, K.; Vogt, W.: Stahlbau nach EC 3, 6. vydání. Kolín nad Rýnem: Werner, 2012
[2]	Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1-8: Navrhování styčníků; ČSN EN 1993-1-8:2006-12
[3]	Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Český normalizační institut, 2006
[4]	Comité euro-international du béton (CEB): Design of Fastenings in Concrete - DesignGuide. Londýn: ICE Publishing, 1997
[5]	Manuál RF-/JOINTS. Tiefenbach: Dlubal Software, říjen 2020 (v angličtině). Stáhnout

Autor

Ing. Vogl vytváří a spravuje technickou dokumentaci.

Odkazy

Ocelové spoje

Reference

Eduard Kahlmeyer and Karin Hebestreit and Werner Vogt. Stahlbau nach EC 3. Werner Verlag, Köln, edition = 6. 2012.
EN 1993-1-8 Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1-8: Posouzení styčníků. (2010). Berlín: Beuth Verlag GmbH
EN 1992-1-1: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Nakladatelství Beuth GmbH

Stahování

Model v programu RSTAB

220 KB

;