V následujícím článku popíšeme, jaké vstupní údaje je k tomu třeba zadat. Dále si ukážeme, jaký mají exportované výsledky vliv na další posouzení (například posouzení stability železobetonových sloupů).
Posuzovaná konstrukce
V našem příkladu posoudíme železobetonový sloupový systém znázorněný na obr. 01. Jedná se o systém sestávající ze čtyř stojek, jejichž vetknutí v patě brání otáčení okolo osy X a Y. Všechny čtyři vetknuté stojky jsou navzájem propojeny kloubově připojenými příčlemi (nosníky s klouby na koncích prutů). V bodech připojení je systém zajištěn bodovým podepřením v globálním směru Y, protože v tomto příkladu budeme posuzovat pouze vzpěr v globálním směru X. Vybrané průřezy a další údaje lze najít v souboru, který připojujeme k tomuto článku.
Zatížení a kombinace zatížení
Při posouzení budeme uvažovat 4 zatěžovací stavy:
Zatěžovací stav 1 = vlastní tíha
Zatěžovací stav 2 = vítr v + X
Zatěžovací stav 3 = sníh
Zatěžovací stav 4 = imperfekce v + X
V programu RFEM lze automaticky vytvářet kombinace zatížení podle EN 1990 pro posouzení mezního stavu únosnosti, použitelnosti a statické rovnováhy. V našem příkladu je nezbytné kombinace zatížení vytvořit, protože se mají železobetonové sloupy počítat podle teorie druhého řádu s uvážením účinných tuhostí ve stavu porušení trhlinami. U kombinací zatížení pro posouzení mezního stavu použitelnosti se účinky analýzy druhého řádu a imperfekce deaktivují.
Zatížení v jednotlivých zatěžovacích stavech si můžeme prohlédnout v připojeném souboru.
Posouzení železobetonových sloupů
V prvním kroku se spočítají vnitřní síly jednotlivých kombinací zatížení (lineárně-pružný výpočet vnitřních sil). Tyto vnitřní síly se následně budou uvažovat při posouzení v přídavném modulu RF-CONCRETE Members. V modulu RF-CONCRETE Members se vytvoří návrhový případ, v němž se posoudí železobetonové sloupy. Pro posouzení v mezním stavu únosnosti přitom vybereme možnost „Nelineární výpočet (stav II)“.
V nastavení pro nelineární výpočet označíme možnost „Obecná návrhová metoda pro pruty namáhané osovým tlakem podle teorie 2. řádu (EN 1992-1-1, odst. 5.8.6)“.
Při uvedeném nastavení modul RF-CONCRETE Members nejdříve stanoví staticky nutnou výztuž na základě posouzení průřezu s vnitřními silami z kombinací zatížení (lineárně-pružné posouzení). Následně program na základě nutné výztuže a údajů, které pro základní nebo minimální výztuž zadal uživatel, stanoví návrh výztuže, z něhož se bude vycházet při nelineárním posouzení.
V tomto příkladu jsou sloupy opatřeny výztuží 4 Ø 20 po obou stranách průřezu.
Výsledný návrh výztuže se bude uvažovat při nelineárním posouzení. RF-CONCRETE Members nyní vypočítá návrhovou spolehlivost Gamma ve stavu porušeném trhlinami a případně také využití prutů 1/Gamma.
Je potřeba si přitom uvědomit, že při nelineárním výpočtu se vycházelo z návrhové výztuže. Ze stanoveného využití a návrhové podélné výztuže nelze ovšem vyvozovat, že by při snížení počtu podélných výztužných prutů bylo využití větší. Pokud upravíme počet, umístění nebo průřez podélné výztuže, bude nutné nelineární posouzení znovu přepočítat.
Návrh základových desek
Nyní je třeba posoudit základové desky pro vetknuté stojky. Toto posouzení provedeme v přídavném modulu RF-FOUNDATION Pro. Základové desky mají následující rozměry:
- Délka = 1,75 m
- Šířka = 1,75 m
- Výška = 0,50 m
Únosnost základu se stanoví podle EN 1997-1, přílohy D. Při výpočtu únosnosti základu budeme vycházet z podloží ze štěrkopísku s prachovitými částicemi, které bývá v modulu RF-FOUNDATION Pro předem nastaveno v parametrech půdního profilu.
Stanovení únosnosti základu v přídavném modulu RF-FOUNDATION Pro popisujeme v tomto příspěvku.
Pro stanovení tuhostí pružin u základových desek v přídavném modulu RF-FOUNDATION Pro je nejdříve třeba aktivovat výpočet sedání v dialogu [Detaily]. V nastavení pro výpočet sedání můžeme zvolit buď metodu výpočtu pro ohybově pružný základ anebo pro tuhou desku. Pro výpočet tuhostí pružin a jejich export do modelu v programu RFEM vybereme výpočet pro tuhý základ.
Po aktivaci výpočtu sedání budeme mít ve vstupním dialogu „1.4 Zatěžování“ k dispozici záložku „Sedání“. Kromě vygenerovaných kombinací zatížení pro mezní stavy STR, GEO a EQU je třeba zadat v dialogu „1.4 Zatěžování“ v záložce „Sedání“ zatížení, pro které se má sedání vypočítat. V tomto případě se budou uvažovat kombinace zatížení z charakteristické návrhové situace. Pro výpočet pootočení základu, respektive rotační tuhosti pružiny potřebuje program znát také příslušnou vodorovnou sílu nebo podporový moment. To je třeba vzít v úvahu při výběru příslušných kombinací zatížení.
Po výpočtu najdeme ve výstupním dialogu „2.2 Rozhodující posouzení“ vedle všech ostatních posouzení (statická rovnováha, porušení únosnosti, zatížení jádra s velkými excentricitami, porušení desky ohybem atd.) také výsledky výpočtu sedání. V tabulkách s podrobnými údaji lze nyní u každého uzlu i každé vypočítané kombinace zatížení zkontrolovat tuhost pružiny ve směru z a také konstantu rotační tuhosti Cφ,x a Cφ,y.
Z obr. 10 je zřejmé, že konstantu tuhosti Cφ,x nebylo možné určit. Důvodem je, že v našem příkladu nebylo stanoveno žádné pootočení okolo osy X (2D rámová konstrukce, pouze momenty okolo osy Y).
Výsledné konstanty tuhosti z výpočtu sedání můžeme exportovat z hlavní nabídky Soubor v modulu RF-FOUNDATION Pro.
Po exportu tuhostí pružin jsou v programu RFEM k dispozici nové uzlové podpory s příslušnými tuhostmi. Při vytvoření těchto nových uzlových podpor se výsledky z programu RFEM i z přídavných modulů RF-CONCRETE Members a RF-FOUNDATION Pro smažou.
Přepočítání železobetonových sloupů na základě konstant tuhosti z modulu RF-FOUNDATION Pro
Protože výsledky se při exportu tuhostí pružin smazaly, je třeba spustit nový výpočet v modulu RF-CONCRETE Members. Údaje zadané v přídavném modulu (specifikace výztuže a podobně) se zpočátku nemění.
Výsledkem nového nelineárního výpočtu sloupů je při předem nastavené návrhové výztuži (4 Ø 20 na každé straně) využití > 1,00. Rozdíl ve využití železobetonových sloupů vyplývá z tuhostí pružin exportovaných z modulu RF-FOUNDATION Pro do modelu v programu RFEM a také z redistribuce při nelineárním výpočtu.
V dalším kroku nyní můžeme v modulu RF-CONCRETE Members vytvořit novou sadu výztuže u prutů s využitím > 1,00 a v této sadě například zvýšit počet nebo průměr podélných výztužných prutů.
Další možností ovšem také je zvýšit počet podélných výztužných prutů o n = 1 u všech sloupů. Výsledkem by pak bylo v našem příkladu následující využití.
Export tuhostí sloupů ve stavu porušeném trhlinami
Program dále nabízí také možnost exportovat do modelu v programu RFEM tuhosti z posouzení sloupů v modulu RF-CONCRETE Members ve stavu porušeném trhlinami. Tuhosti ze stavu II tak lze spolu s tuhostmi pružin z posouzení základu použít pro výpočet vnitřních sil a další posouzení.
Exportem tuhostí ve stavu porušeném trhlinami se v našem příkladu již nebudeme zabývat. Další informace lze najít na této stránce v databázi znalostí.
Shrnutí
Jak jsme ukázali v našem příkladu, export tuhostí pružin z výpočtu sedání v modulu RF-FOUNDATION Pro může mít rozhodující vliv na další posouzení. Při návrhu konstrukce tak doporučujeme uvažovat u uzlových podpor realistické hodnoty tuhostí pružin místo tuhého podepření.
RFEM nabízí statikovi možnost pohodlně ověřit a analyzovat takové vlivy v příslušném modelu.
Poznámka: Náš příspěvek se týká posouzení v programu RFEM 5. Možnost exportovat konstanty tuhosti z modulu FOUNDATION Pro je samozřejmě k dispozici také v programu RSTAB 8. Postup je přitom v programu RSTAB 8 stejný.
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
