Posouzení a stabilizace nosníku náchylného k vybočení při prostorovém vzpěru podle Eurokódu 3 a AISC

Odborný článek

Prostý nosník s vidlicovým uložením posoudíme v souladu s doporučeními Eurokódu 3 a následně podle AISC. Jestliže nosník nedosáhne požadované únosnosti, bude třeba ho stabilizovat.

Konstrukce a zatížení

Průřez: symetrický svařovaný I-profil z oceli s mezí kluzu fy = 355 MPa (což odpovídá S355, případně Grade 50)

Obr. 01 - Průřez

Obr. 02 - Zatěžovací stav 1: stálé zatížení (vlastní tíha deaktivována)

Obr. 03 - Zatěžovací stav 2: proměnné zatížení

Kombinace zatížení:
LC1 = 1.35 LC1 + 1.50 LC2 (posouzení podle Eurokódu)
LC2 = 1.20 LC1 + 1.60 LC2 (posouzení podle AISC)

Posouzení podle Eurokódu 3

Pro posouzení podle Eurokódu 3 [1] jsme vytvořili kombinaci zatížení 1, kterou vybereme k posouzení v modulu RF-/STEEL EC3. Protože se má postupovat v souladu s doporučeními normy, zvolíme CEN jako národní přílohu (NP) v dialogu 1.1 Základní údaje.

V dalších dialozích není potřeba provádět žádné změny. Posouzení lze přímo spustit. Výsledkem je 145 % využití, a posouzení tak není splněno. Vlastní tvar konstrukce ukazuje kritický tvar vybočení při prostorovém vzpěru.

Obr. 04 - Výsledky a vlastní tvar v případě posouzení podle EC 3

Posouzení podle AISC

Pro posouzení podle AISC [2] jsme vytvořili kombinaci zatížení 2, kterou obdobně jako v prvním případě vybereme v dialogu pro zadání základních údajů v modulu RF-/STEEL AISC. Posouzení se má provést podle LRFD 2016.

V následujících vstupních tabulkách můžeme nastavené údaje ponechat beze změny. Pouze v dialogu 1.7 Hodnoty pro návrh je třeba pro modifikační součinitel Cb vybrat tabulku F1-1.Výsledek posouzení v modulu RF-/STEEL AISC je 117 % využití, a posouzení tak rovněž není splněno.

Obr. 05 - Výsledky posouzení podle AISC

Ani v jednom z obou modulů nebylo posouzení úspěšné. Nosník bychom proto nyní měli na horní pásnici uprostřed opatřit boční podporou.

Stabilizace a posouzení podle Eurokódu 3

Nosník můžeme v modulu RF-/STEEL EC3 stabilizovat jak bočními mezilehlými podporami, tak uzlovou podporou. Protože v modulu RF-/STEEL AISC lze zadat pouze excentrickou uzlovou podporu a postup by měl být stejný, použijeme v našem příkladu toto řešení. v prvním kroku rozdělíme samotný prut vnitřním uzlem a zadáme ho jako sadu prutů.

Danou sadu prutů posoudíme v modulu RF-/STEEL EC3 podle Eurokódu 3 (CEN). Pro posouzení sad prutů je předem nastavena obecná metoda podle EN 1993-1-1, článku 6.3.4. Pro zadání excentrického podepření horní pásnice je třeba v dialogu 1.7 Uzlové podpory definovat podporu uY' s excentricitou ez' -250 mm (horní pásnice) na vnitřním uzlu.

Obr. 06 - Zadání uzlové podpory

Posouzení je při využití 56 % splněno. Součinitel kritického zatížení αcr,op je 3,067. Kritický tvar vybočení nosníku je po stabilizaci zvlněný.

Obr. 07 - Výsledky a vlastní tvar při posouzení podle EC 3

Stabilization and Design According to AISC

Nosník je v modulu RF-/STEEL AISC stabilizován obdobně jako v modulu RF-/STEEL EC3 excentrickou uzlovou podporou na vnitřním uzlu. Také v modulu RF-/STEEL AISC je posouzení splněno, využití přitom činí 44 %, součinitel kritického zatížení má hodnotu 3,003. I v tomto případě je kritický tvar vybočení nosníku zvlněný.

Obr. 08 - Výsledky a vlastní tvar při posouzení podle AISC

Summary

Při jednotném zadání dat v přídavných modulech lze bez důkladnější průpravy provést posouzení podle různých předpisů. Možnost grafického zadání přitom usnadňuje kontrolu dat. v obou modulech lze posuzovanou konstrukci bez problému stabilizovat, a dosáhnout tak ekonomického výsledku.

Literatura

[1]  ČSN EN 1993-1-1:2006-12. Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby.. Český normalizační institut, Praha: 2006.
[2]  ANSI/AISC 360-10. Specification for Structural Steel Buildings American Institute of Steel Construction, Chicago: (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.

Cena za první licenci
3 540,00 USD
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.

Cena za první licenci
2 550,00 USD
RFEM Ocelové a hliníkové konstrukce
RF-STEEL EC3 5.xx

Přídavný modul

Posouzení ocelových prutů podle EC 3

Cena za první licenci
1 480,00 USD
RSTAB Ocelové a hliníkové konstrukce
STEEL EC3 8.xx

Přídavný modul

Posouzení ocelových prutů podle EC 3

Cena za první licenci
1 480,00 USD
RFEM Ocelové a hliníkové konstrukce
RF-STEEL AISC 5.xx

Přídavný modul

Posouzení ocelových prutů podle americké normy ANSI/AISC 360

Cena za první licenci
1 480,00 USD