Singularity při posouzení železobetonových ploch

Ve skutečnosti se singularity, respektive z nich plynoucí koncentrace napětí nevyskytují v takové míře jako v modelu. Vyhodnocování výsledků v oblasti výskytu singularit v zásadě postrádá smysl. Prověřování a zjišťování výskytu singularit je ovšem zcela namístě, protože singularity mohou poukázat na problémy ve skutečném modelu. Praktickým příkladem při posouzení železobetonových konstrukcí může být případ, kdy potřebujeme ověřit, zda nehrozí protlačení v oblasti výskytu singularit.

Při návrhu železobetonových konstrukcí v programu RFEM a RF‑CONCRETE jsou singularity často příčinou neúspěšného průběhu posouzení.

Co může způsobovat singularity?

• Bodové podpory nebo do bodu soustředěná zatížení
• Konvexní rohy, respektive rohy otvorů
• Skoky v tuhosti (například skok v tloušťce desky)
• Počátek a konec žeber
• Počátek a konec liniových podpor nebo stěn

Rozpoznání singularit

Při analýze metodou konečných prvků lze místa výskytu singularit rozpoznat tak, že zjemníme na příslušném místě v modelu síť pomocí funkce zahuštění sítě KP. Pokud výsledná napěťová hodnota ve sledované oblasti narůstá, zatímco oblast, ve které působí, se zmenšuje, jedná se s velkou pravděpodobností o singularitu.

Zamezení vzniku singularit

V programu RFEM a při posouzení železobetonové konstrukce v přídavném modulu RF‑CONCRETE máme různé možnosti, jak zamezit vzniku singularit, a předejít tak neúspěšnému průběhu posouzení.

Oblast průměrování
V programu RFEM máme k dispozici oblasti průměrování, pomocí nichž můžeme vrcholové hodnoty buď vyhladit anebo nastavit na nulu. Danou funkci můžeme vyvolat v panelu nástrojů v nabídce „Výsledky“. Oblast pro průměrování přitom musí stanovit uživatel. Pokud chceme použít volbu „Vynulovat hodnoty výsledků v celé oblasti“, můžeme například jako příslušnou oblast stanovit průřez připojeného sloupu (viz obr. 01).

Integrovaná plocha
Jako další možné řešení vedle zadání oblasti průměrování o rozměrech průřezu sloupu lze modelovat plochy a integrovat je do stávající plochy. Dané plochy budou pak z posouzení v přídavném modulu RF‑CONCRETE Surfaces vyloučeny (viz obr. 01).

Názorný příklad výskytu singularity a příslušných protiopatření

Chceme-li použít funkci pro průměrování vnitřních sil, případně pro jejich nastavení na nulu, je třeba příslušnou možnost aktivovat v detailním nastavení v přídavném modulu RF‑CONCRETE Surfaces (viz obr. 02).

Aktivace průměrovaných vnitřních sil v modulu RF-CONCRETE Surfaces

Obě uvedené metody (oblast průměrování a integrovanou plochu) lze použít jak v případě sloupů tak u konvexních rohů. Obecně představují oblasti průměrování dostatečné řešení. V případě nelineárního výpočtu postrádají ovšem oblasti průměrování požadovaný efekt, protože během výpočtu dochází k redistribuci vnitřních sil a mohou vznikat nové singularity.

Metoda posouzení v případě stěn
Při posouzení stěn mohou vznikat singularity vlivem vysoké normálové síly, například v důsledku uzlového podepření. Také metoda posouzení může přispívat ke vzniku singularit, respektive k neúspěšnému průběhu posouzení. V případě stěn proto doporučujeme deaktivovat optimalizaci návrhových vnitřních sil v přídavném modulu RF‑CONCRETE Surfaces (viz obr. 03).

Metoda posouzení v modulu RF-CONCRETE Surfaces

Rozdělení zatížení
Abychom se vyhnuli vzniku singularit, můžeme osamělá nebo liniová zatížení převést na zatížení na plochu. Příslušnou funkci lze vyvolat například z místní nabídky (viz obr. 04).

Převedení uzlového zatížení na zatížení na plochu

Zaoblení konvexních rohů
Konvexní rohy i rohy otvorů můžeme v případě potřeby zaoblit pomocí funkce „Vytvořit zaoblený roh nebo roh s úkosem…“, kterou vyvoláme v nabídce „Nástroje“ v panelu nástrojů. Obecně lze ovšem mnohdy singularitám dostatečně zamezit zadáním oblastí průměrování.

Podpory
Jak lze předcházet vzniku singularit na uzlových a liniových podporách, vysvětlujeme v tomto odborném příspěvku.

Literatura