Vytvoření modelu a stanovení vnitřních sil v deskovém nosníku podpírajícím zděnou stěnu

Odborný článek

Při modelování železobetonového žebra podpírajícího zděnou stěnu existuje nebezpečí, že žebro bude poddimenzováno, pokud nebude správně zohledněno chování zdiva a dostatečně přesně namodelováno spojení mezi zděnou stěnou a průvlakem. Tento článek se zabývá touto problematikou a ukazuje možnosti modelování podobných konstrukcí. V našem příkladu stanovíme výztuž pouze z vnitřních sil a zcela bez minimální konstrukční výztuže.

Modelování zdiva lineárním materiálovým modelem

Plné smykové spřažení
Průvlak nebo žebro v 3D modelu nese dvojici sil. Při klasickém ohybovém namáhání se vytvoří ve stojině tahové a v desce tlakové napětí. Pokud je v takovém případě zděná stěna nad průvlakem spojena s deskou plným smykovým spřažením, působí celá konstrukce společně. To ale neodráží realitu. Existuje zde nebezpečí, že žebro bude výrazně poddimenzováno.

Obr. 01 - Nutná výztuž v žebru a průběh normálové síly ve stěně

Žádné smykové spřažení
Abychom vyloučili společné působení žebra a stěny, můžeme zadat liniové uvolnění. Uvolněn musí být stupeň volnosti Cux. Dále bychom měli zabránit tomu, aby se žebro vertikálně zavěsilo na stěnu.  Takové chování může být namodelováno použitím nelinearity (Pevný, je-li vz kladné). Možnost použití této nelinearity je také důvodem, proč místo liniového kloubu zvolit liniové uvolnění.

Obr. 02 - Parametry liniového uvolnění

Ve srovnání s plným smykovým spřažením bude nyní průvlak významně více zatížen.  Výztuž se téměř zčtyřnásobila.

Obr. 03 - Nutná výztuž v žebru a průběh normálové síly ve stěně

Nicméně zůstává otázka, zda je rozdělení vnitřních sil ve stěně blízké skutečnosti a zda v této souvislosti působí účinky, které mohou mít vliv na zatížení žebra.

Modelování zděné stěny pomocí nelinearity

Modelování pomocí "membrány bez tahu"
Touto metodou musí být zděná stěna definována jako plocha typu "Bez membránového tahu". Je třeba zajistit, aby stěna nemohla převzít žádné tahové síly. Při následujícím návrhu žebra dosáhneme přibližně stejných výsledků pro výztuž. Při zohlednění normálových sil lze zobrazit průběh tlakových diagonál ve stěně. Stojí za pozornost, že na spodní straně stěny se vytvořila horizontální tlaková diagonála.

Obr. 04 - Nutná výztuž v žebru a průběh normálové síly ve stěně

Modelování s materiálovým modelem "Izotropní zdivo 2D"
Pro kontrolu výsledků modelu s typem plochy "Bez membránového tahu" vytvoříme další model pomocí materiálového modelu "Izotropní zdivo 2D". Materiálový model je upraven tak, aby zdivo nemohlo přenášet žádné tahové síly.

Oba výsledky si přibližně odpovídají. Ale i v tomto modelu si můžeme povšimnout horizontální tlakové diagonály na dolním okraji zděné stěny.

Obr. 05 - Nutná výztuž v žebru a průběh normálové síly ve stěně

Modelování zohledňující postup stavby

Podle toho, kdy se průvlak a připojená deska odbední, se může pojevit vliv postupu stavby. Pokud se deska odbední před tím, než je postavena na ní stojící zděná stěna, nemůže se vytvořit žádné zatížení v horním patře nebo ve zděné stěně v důsledku stálých zatížení spodního patra.  Zděná stěna v tuto chvíli ještě neexistuje. Pro ověření správného postupu je třeba provést výpočet se zohledněním stavebních fází. Na Obrázku 06 je zřejmé, že na dolním okraji stěny není žádná tlaková diagonála (srovnej s Obrázkem 05).

Obr. 06 - Nutná výztuž v žebru a průběh normálové síly ve stěně při zohlednění stavebních fází

Při návrhu žebra na základě vnitřních sil získaných při zohlednění stavebních fází dochází v našem příkladu k nárůstu výztuže asi o 20%.

Shrnutí

Při modelování zděné stěny nad žebrem je třeba zajistit, aby žebro neodvádělo stěnou žádné zatížení. To lze částečně zajistit pomocí liniových kloubů a uvolnění. Dále je nutné posoudit, zda je třeba zohlednit stavební fáze. Je třeba zabránit tomu, aby zděná stěna v modelu přenášela zatížení v okamžiku, kdy ještě neexistuje.

Klíčová slova

Celý model Zdivo Průvlak Žebro Návrh BIM

Ke stažení

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte prosím kdykoli naši bezplatnou technickou podporu e-mailem, na chatu nebo na fóru anebo se podívejte do sekce často kladených dotazů (FAQ).

+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
RFEM Železobetonové konstrukce
RF-CONCRETE 5.xx

Přídavný modul

Posouzení železobetonových prutů a ploch (desky, stěny, skořepiny)

Cena za první licenci
810,00 USD
RFEM Ostatní
RF-MAT NL 5.xx

Přídavný modul

Zohlednění nelineárních materiálových vlastností

Cena za první licenci
1 300,00 USD
RFEM Ostatní
RF-STAGES 5.xx

Přídavný modul

Zohlednění stavebních fází v RFEM

Cena za první licenci
850,00 USD