Řešení singularit při stanovení zatížení v modulu RF-PUNCH Pro

Odborný článek z oblasti statiky za použití softwaru Dlubal

  • Databáze znalostí

Odborný článek

V přídavném modulu RF-PUNCH Pro lze provést posouzení na protlačení v rozích a na okrajích stěn. Při posouzení se přitom vychází z kritického zatížení pro protlačení, které se stanoví automaticky na základě vnitřních sil spočítaných v programu RFEM v připojené ploše. Vzhledem k tomu, že na vnitřní síly na plochách vypočítaných v programu RFEM mohou mít vliv místa singularity, může být negativně ovlivněno také stanovené zatížení pro protlačení v rohu nebo na okraji stěny. Cílem našeho příspěvku je ukázat možnosti optimalizace, kterými lze tento nepříznivý vliv minimalizovat.

Stanovení zatížení pro protlačení v rozích a na okrajích stěn

Na rozdíl od jednotlivých sloupů (nebo uzlových podpor) nelze zatížení pro protlačení na okrajích nebo v rozích stěn odvodit přímo z normálové síly ve sloupu (nebo podporové síly). V modulu RF-PUNCH Pro se přitom analyzuje průběh posouvající síly vmax,b v připojené desce a zatížení pro protlačení se stanoví z posouvající síly v základním kontrolovaném obvodu.

Tímto tématem a možnostmi nastavení v dialogu „1.5 Uzly protlačení“ a dále také obecným postupem při výpočtu zatížení se již zabýval samostatný odborný článek.

Vnitřní síly na plochách v programu RFEM

V zásadě je třeba si nejdříve uvědomit, že se zatížení pro protlačení VEd nestanoví z podporové síly liniové podpory ani z normálové či membránové síly stěny, ale vyhodnocují se posouvající síly v desce posuzované na protlačení.

Obr. 01 - Průběh hlavní vnitřní síly v_max,b ve stropní desce

Vychází se přitom z hlavní vnitřní síly vmax,b z programu RFEM, která se uvádí ve výsledcích zatěžovacích stavů, kombinací zatížení nebo kombinací výsledků. Definice vmax,b je popsána v [1], kap. 8.16. Výsledkem je:

${\mathrm v}_{\max,\mathrm b}\;=\;\sqrt{\mathrm v_{\mathrm x}^2\;+\;\mathrm v_{\mathrm y}^2}$

Tuto kapitolu lze najít také v online manuálu programu RFEM 5.

Vliv singularit

Pokud se v místě, které se má posoudit na protlačení, nachází místo singularity nebo vrcholová hodnota průběhu posouvající síly, má to také odpovídající vliv na vypočítané zatížení pro protlačení VEd v kontrolovaném obvodu.

V následujícím příkladu vyšetříme protlačení v základové desce na okraji stěny. RF-PUNCH Pro přitom vychází z hlavní vnitřní síly vmax,b v základové desce. Podívejme se na následující obr. 02.

Obr. 02 - Průběh posouvajících sil na koncích stěny u základové desky

Problém přitom představuje, že vygenerovaná síť KP je příliš hrubá a kontrolovaný obvod prochází vrcholovými hodnotami posouvající síly vmax,b.

Obr. 03 - Průběh posouvající síly v kontrolovaném obvodu s nevyhovující sítí KP

Modul rozpozná, že síť KP nevyhovuje a zobrazí v dialogu 2.1 příslušnou varovnou hlášku č. 56.

Obr. 04 - Dialog 2.1 modulu RF-PUNCH Pro s hláškou č. 56

Volbou pro zahuštění sítě konečných prvků opravíme příliš hrubou síť v oblasti bodu protlačení tak, aby se již hlášení č. 56 nezobrazovalo. V důsledku zahuštění sítě konečných prvků se ovšem může zvýšit vrcholová hodnota posouvající síly v kontrolovaném obvodu, což nakonec také negativně ovlivní a zvýší stanovenou hodnotu zatížení pro protlačení VEd.

Pokud zahuštění sítě KP negativně ovlivní vrcholovou hodnotu posouvající síly v základním kontrolovaném obvodu, je obvykle vhodné ověřit správnost zadaného modelu. V [2] se uvádí různé „zdroje chyb“, které významně ovlivňují průběh vnitřních sil na ploše, a tím i zatížení pro protlačení VEd počítané v modulu RF-PUNCH Pro.

Optimalizace modelu z hlediska geometrie

V našem příkladu budeme pro stanovení průběhu posouvajících sil v desce, a tudíž i v základním kontrolovaném obvodu „realističtěji“ modelovat základovou desku. V první variantě modelu jsme okrajové linie základové desky umístili do systémových os stěn. V jiné variantě se okraj základové desky nenachází v systémových osách stěn, ale byl zadán podle „skutečného“ okraje desky. Lze tak výrazně ovlivnit průběh posouvajících sil v kontrolovaném obvodu.

Na obr. 05 si lze prohlédnout porovnání obou zmíněných variant.

Obr. 05 - Porovnání posouvající síly v kontrolovaném obvodu v závislosti na modelování

Ve srovnání s první variantou má druhé řešení i tu výhodu, že realistickou vzdálenost k vnější hraně základové desky modul RF-PUNCH Pro automaticky rozpozná, a tudíž zvolí výhodnější délku kontrolovaného obvodu.

Optimalizace modelu z hlediska podpory

Další možností, jak příznivě ovlivnit průběh posouvajících sil v posuzované základové desce, je diferencované zohlednění podloží plochy.

V programu RFEM se zpravidla uvažuje konstantní pružina po celé desce jako pružné uložení. Program RFEM ovšem nabízí kromě konstantní pružiny další možnosti, jak výhodněji modelovat uložení plochy.

Jednou z možností jsou například okrajové nebo rohové pružiny, které mohou příznivě ovlivnit průběh posouvajících sil v základové desce. Danému tématu se věnuje další odborný příspěvek, v němž se popisují teoretické základy (upravené) metody pružinových konstant.

Na následujícím obrázku vidíme srovnání posouvajících sil v kontrolovaném obvodu bez působení (na obrázku výše) a s působením (na obrázku níže) okrajových pružin na modelu s okrajovým přesahem.

Obr. 06 - Porovnání řešení bez okrajových pružin (výše) a s okrajovými pružinami (níže) na základové desce

Dále je třeba se zmínit o přídavném modulu RF-SOILIN, který umožňuje jako alternativu k modelu s okrajovými pružinami dosáhnout realističtějšího zohlednění plošného podloží, což může mít také pozitivní vliv na průběh posouvajících sil v kontrolovaném obvodu.

Nastavení v modulu RF-PUNCH Pro

Standardně se zatížení pro protlačení v přídavném modulu RF-PUNCH Pro stanoví na základě „nevyhlazené posouvající síly v kontrolovaném obvodu“. S výše uvedenými optimalizacemi by měla být tato možnost v dialogu 1.5 daného modulu také ponechána. Pokud by se ovšem i přes zmíněnou optimalizaci dále vyskytovala vrcholová hodnota posouvající síly v kontrolovaném obvodu, má uživatel k dispozici také volbu „Vyhlazená posouvající síla v kontrolovaném obvodu“.

Obr. 07 - Dialog 1.5 modulu RF-PUNCH Pro s nastavením pro výpočet zatížení pro protlačení

Pokud uvažujeme střední hodnotu posouvající síly v kontrolovaném obvodu, je třeba zohlednit vliv součinitele zvyšujícího zatížení β, který lze stanovit například sektorovou metodou. I na toto téma zde najdete podrobnější příspěvek.

Závěr

Na závěr bychom chtěli shrnout, že uživatel by měl v případě velkých využití při posouzení na protlačení v rozích anebo na okrajích stěn vždy ověřovat velikost působícího zatížení.

V této souvislosti je vždy třeba sledovat průběh posouvajících sil v základním kontrolovaném obvodu a ověřovat, zda případnými úpravami nebo optimalizací modelu nelze dosáhnout příznivějšího průběhu posouvající síly vmax,b v desce.

Optimalizace modelu či uložení, které popisujeme výše, ovšem nemohou představovat obecně platný návod, ale uživatel vždy musí v každém jednotlivém případě zvážit konkrétní situaci a provést odpovídající úpravy.

Autor

Dipl.-Ing. (FH) Paul Kieloch

Dipl.-Ing. (FH) Paul Kieloch

Vývoj produktů a péče o zákazníky

Ing. Kieloch zodpovídá v rámci zákaznické podpory dotazy uživatelů a zabývá se vývojem přídavných modulů pro betonové konstrukce.

Klíčová slova

Únosnost ve smyku při protlačení Protlačení Zatížení pro protlačení Zatížení Singularita Oblast průměrování Konečné prvky Sektorová metoda Součinitel zvyšující zatížení

Literatura

[1]   Manuál RFEM. Praha: Dlubal Software, prosinec 2012.
[2]   Barth, C., & Rustler, W. (2013). Finite Elemente in der Baustatik-Praxis (2nd ed.). Berlin: Beuth.

Ke stažení

Odkazy

Napište komentář...

Napište komentář...

  • Navštíveno 1569x
  • Aktualizováno 19. 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 | Základní školení

Online školení 13. července 2021 9:00 - 13:00 CEST

Online školení | Anglicky

Eurokód 2 | Betonové konstrukce podle DIN EN 1992-1-1

Online školení 29. července 2021 8:30 - 12:30 CEST

Online školení | Anglicky

RFEM | Dynamika konstrukcí a posouzení zemětřesení podle EC 8

Online školení 11. srpna 2021 8:30 - 12:30 CEST

Online školení | Anglicky

RFEM pro studenty | USA

Online školení 11. srpna 2021 13:00 - 16:00 EDT

Online školení | Anglicky

Eurokód 3 | Ocelové konstrukce podle DIN EN 1993-1-1

Online školení 25. srpna 2021 8:30 - 12:30 CEST

Online školení | Anglicky

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

Online školení 23. září 2021 8:30 - 12:30 CEST

Pozvání na konferenci

Statika stavieb 2021 - 25. konference statiků

Konference 14. října 2021 - 15. října 2021

Návrh skla pomocí programů Dlubal Software

Návrh skla pomocí programů Dlubal Software

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

Časová analýza výbuchu v programu RFEM

Časová analýza 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
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
RF-PUNCH Pro 5.xx

Přídavný modul

Posouzení bodově a liniově podepřených desek a základů na protlačení

Cena za první licenci
760,00 USD