Ocelový rám se zohledněním tuhosti spoje

Odborný článek z oblasti statiky za použití softwaru Dlubal

  • Databáze znalostí

Odborný článek

V tomto příspěvku analyzujeme vliv tuhosti spoje na stanovení vnitřních sil a také posouzení spojů na příkladu dvoupodlažního ocelového rámu.

Model v našem článku vychází z příkladu 5.5.3 v odborné literatuře [1]. Na příkladu dvoupodlažního ocelového rámu vysvětlujeme vliv tuhosti spoje na stanovení vnitřních sil a také posouzení spojů.

Zatížení

Zatížení vyplývající ze zatěžované šířky 4 m se uvažují podle [1]. Nezohledníme pouze posun kloubů na koncích prutů o 0,1 m od osy sloupů. Globální počáteční naklonění se vypočítá ze vztahu 5.5 v [2]:

$\mathrm\Phi\;=\;{\mathrm\Phi}_0\;\cdot\;{\mathrm\alpha}_{\mathrm h}\;\cdot\;{\mathrm\alpha}_{\mathrm m}$
kde
${\mathrm\alpha}_{\mathrm h}\;=\;\frac2{\sqrt{\mathrm h}}\;=\;\frac2{\sqrt{9,50}}\;=\;0,649\;<\;0,667$
${\mathrm\alpha}_{\mathrm m}\;=\;\sqrt{0,5\;\cdot\;\left(1\;+\;\frac13\right)}\;=\;0,816$
takže
$\mathrm\Phi\;=\;\frac1{200}\;\cdot\;0,667\;\cdot\;0,816\;=\;\frac1{367}$

Obr. 01 - Návrhová zatížení a imperfekce pro statickou analýzu

Geometrie spojů a momentově-rotační charakteristiky

Spoje příčlí v mezilehlém stropě i ve střeše jsou modelovány pomocí čelních desek s přesahem bez výztuh ve sloupech. Takové provedení přináší v daném případě ekonomické výhody.

Obr. 02 - Geometrie spojů

Podle [1] je zpravidla třeba zohlednit vliv momentově-rotačních charakteristik spojů na rozdělení vnitřních sil v konstrukci u deformovatelných spojů. Metodou komponent, kterou upravuje norma EN 1993-1-8, lze pro spoje spočítat počáteční tuhost Sj,ini. K tomu lze využít přídavný modul RF-/JOINTS Steel - Rigid.

Obr. 03 - Výpočet počáteční tuhosti S,j,ini pro přípoj IPE 240

Obr. 04 - Výpočet počáteční tuhosti S,j,ini pro přípoj IPE 300

Rotační tuhost lze v modelu uvažovat zjednodušeně podle EN 1993-1-8, čl. 5.1.2 (4) pro rychlé úpravy v systému v případě změn pomocí parametrizace.

IPE 240: Sj,model = Sj,ini / η = 16,304 / 2 = 8,152 kNm/rad

IPE 300: Sj,model = Sj,ini / η = 26,372 / 2 = 13,186 kNm/rad

Obr. 05 - Zadání parametrů pro klouby na koncích prutů

Obr. 06 - Přiřazení parametru „S_j_ini_IPE240“ kloubu 1

Vnitřní síly a posouzení spojů

Výsledkem stanovení prvního vlastního tvaru v rovině rámu pomocí přídavných modulů RSBUCK nebo RF-STABILITY je součinitel kritického zatížení acr 12,6. Lineární statickou analýzou tak můžeme vypočítat vnitřní síly pomocí rovnice 5.1 v [2].

Z výpočtu zatěžovacího stavu s poddajně modelovanými klouby na koncích prutů vyplývají následující vnitřní síly.

Obr. 07 - Průběh vnitřních sil M,y s poddajnými spoji

Na základě těchto vnitřních sil se provede posouzení podle EN 1993-1-8 v přídavném modulu RF-/JOINTS Steel - Rigid.

Obr. 08 - Posouzení spojů v systému s poddajnými přípoji

Při výpočtu zatěžovacího stavu s ohybově tuhými klouby se stanoví následující vnitřní síly.

Obr. 09 - Průběh vnitřních sil M,y s ohybově tuhými spoji

Při těchto vyšších vnitřních silách na spojích mezi příčlí a sloupem již posouzení spojů není možné.

Obr. 10 - Posouzení spojů v systému s ohybově tuhými spoji

Závěr

Zohlednění tuhosti spojů při statickém posouzení umožňuje spoje bez výztuh a rovněž homogenní využití příčlí u daného dvoupodlažního ocelového rámu ve skeletové konstrukci.

Autor

Dipl.-Ing. (FH) Frank Sonntag, M.Sc.

Dipl.-Ing. (FH) Frank Sonntag, M.Sc.

Prodej a péče o zákazníky

Ing. Sonntag je zodpovědný za koordinaci pobočky společnosti Dlubal Software v Lipsku a je kontaktní osobou pro prodej a péči o zákazníky.

Klíčová slova

Tuhost přípoje Statický výpočet Tuhost v kroucení Poddajnost

Literatura

[1]   Kindmann, R.; Kraus, M.: Finite-Elemente-Methoden im Stahlbau. Berlin: Ernst & Sohn, 2007
[2]   ČSN EN 1993-1-1:2011-08. Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukcí - Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Český normalizační institut, Praha 2011.

Ke stažení

Odkazy

Napište komentář...

Napište komentář...

  • Navštíveno 1594x
  • Aktualizováno 7. dubna 2021

Kontakt

Kontaktujte Dlubal Software

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

Online školení | Anglicky

RFEM pro studenty | 2. část

Online školení 17. května 2021 14:00 - 16:30 CEST

Online Training | Czech

RFEM | Bezplatné základní školení

Online školení 18. května 2021 9:00 - 11:30 CEST

Online školení | Anglicky

Eurokód 5 | Dřevěné konstrukce podle DIN EN 1995-1-1

Online školení 20. května 2021 8:30 - 12:30 CEST

Online školení | Anglicky

RFEM | Dynamika konstrukcí a posouzení zemětřesení podle EC 8

Online školení 2. června 2021 8:30 - 12:30 CEST

Návrh skla pomocí programů Dlubal Software

Návrh skla pomocí programů Dlubal Software

Webinář 8. června 2021 14:00 - 14:45 CEST

Online školení | Anglicky

RFEM pro studenty | 3. část

Online školení 15. června 2021 14:00 - 16:30 CEST

Online školení | Anglicky

RFEM | Základní školení | USA

Online školení 17. června 2021 9:00 - 13:00 EDT

Pozvání na konferenci

Statika stavieb 2021 - 25. konference statiků

Konference 14. října 2021 - 15. října 2021

Časová analýza při výbuchu v programu RFEM

Časová analýza při výbuchu v programu RFEM

Webinář 13. května 2021 14:00 - 15:00 EDT

Dřevěné konstrukce | 2. část: Posouzení

Prutové a plošné konstrukce ze dřeva | 2. část: Posouzení

Webinář 11. května 2021 14:00 - 15:00 CEST

Efektivní výměna dat mezi RFEM/RSTAB a Tekla Structures

Efektivní výměna dat mezi RFEM/RSTAB a Tekla Structures

Webinář 5. května 2021 9:00 - 10:00 CEST

Membránové konstrukce a \n CFD simulace zatížení větrem

Membránové konstrukce a CFD simulace zatížení větrem

Webinář 6. dubna 2021 13:00 - 14:00 CEST

Boulení stěn a skořepin s využitím softwaru Dlubal

Boulení stěn a skořepin s využitím softwaru Dlubal

Webinář 30. března 2021 14:00 - 14:45 CEST

Návrh oceli podle CSA S16:19 v programu RFEM

Návrh oceli podle CSA S16:19 v programu RFEM

Webinář 10. března 2021 14:00 - 15:00 EDT

Nejčastější chyby uživatelů v programech RFEM a RSTAB

Nejčastější chyby uživatelů v programech RFEM a RSTAB

Webinář 4. února 2021 14:00 - 15:00 BST

Řešení problémů a optimalizace MKP v programu RFEM

Řešení problémů a optimalizace MKP v programu RFEM

Webinář 26. ledna 2021 13:00 - 14:00 BST

Posouzení prutů podle ADM 2020 v programu RFEM

Posouzení prutů podle ADM 2020 v programu RFEM

Webinář 19. ledna 2021 14:00 - 15:00 EDT

Dlubal seminář

Dlubal online seminář | 15. prosince 2020

Webinář 15. prosince 2020 9:00 - 16:00 BST

Návrh dřevěné obloukové konstrukce dle EC5

Návrh dřevěné obloukové konstrukce dle EC5

Webinář 25. listopadu 2020 13:00 - 14:00 BST

Řešení problémů a optimalizace MKP v programu RFEM

Řešení problémů a optimalizace MKP v programu RFEM

Webinář 11. listopadu 2020 14:00 - 15:00 EDT

Interakce konstrukce s podložím v programu RFEM

Interakce konstrukce s podložím v programu RFEM

Webinář 27. října 2020 14:00 - 14:45 BST

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 Ocelové a hliníkové konstrukce
RF-STEEL 5.xx

Přídavný modul

Analýza napětí ploch a prutů

Cena za první licenci
1 030,00 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
RFEM Ostatní
RF-STABILITY 5.xx

Přídavný modul

Stabilitní analýza podle metody vlastních tvarů

Cena za první licenci
1 030,00 USD
RFEM Přípoje
RF-JOINTS Steel - Rigid 5.xx

Přídavný modul

Přídavný modul RFEMu pro posouzení tuhých přípojů podle EN 1993-1-8

Cena za první licenci
1 030,00 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
RSTAB Ocelové a hliníkové konstrukce
STEEL 8.xx

Přídavný modul

Analýza napětí prutů

Cena za první licenci
760,00 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
RSTAB Ostatní
RSBUCK 8.xx

Přídavný modul

Stabilitní analýza prutových konstrukcí

Cena za první licenci
670,00 USD
RSTAB Přípoje
JOINTS Steel - Rigid 8.xx

Přídavný modul

Posouzení tuhých přípojů podle EN 1993-1-8

Cena za první licenci
1 030,00 USD