2637x
001725
2.12.2021

Posouzení stability dřevěného sedlového nosníku v programu RFEM 6 metodou náhradního prutu

Nová generace programů RFEM nabízí možnost provést posouzení stability sedlových prutů metodou náhradního prutu. Posouzení touto metodou lze provést, pokud jsou u nosníků s proměnným průřezem dodrženy požadavky normy DIN 1052, oddíl E8.4.2. V odborné literatuře je tato metoda převzata také pro Eurokód 5. V tomto příspěvku si ukážeme, jak použít metodu náhradního prutu u sedlového střešního nosníku.

V tomto příspěvku si ukážeme, jak použít metodu náhradního prutu u sedlového střešního nosníku, který vidíme na obrázku 1.


Zadání parametrů pro modelování a posouzení v programu RFEM 6

Posouzení stability dřevěných konstrukcí metodou náhradního prutu vyžaduje aktivaci addonu Posouzení dřevěných konstrukcí v programu RFEM 6 (obrázek 2). Addony jsou integrovány do prostředí programu RFEM, takže lze souběžně s modelováním definovat všechna nastavení a parametry posouzení. Pro tento účel je důležité při definování prutu zaškrtnout políčko Vlastnosti posudku (Obrázek 3).

Jak vidíme na obrázku 1, délka dřevěného nosníku je 14 m a rozměry jeho průřezu jsou 140 x 400 mm na konci a 140 x 900 mm uprostřed pole. Jako materiál je použito lepené lamelové dřevo GL28C, které je k dispozici v databázi materiálů v programu RFEM 6. Kromě vlastní tíhy prutu je nosník zatížen také stálým zatížením 1,75 kN/m a zatížením sněhem 3,4 kN/m.

V programu RFEM 6 lze průřezové charakteristiky nového prutu zadat v záložce Průřez podle obrázku 4. U tohoto typu střešního nosníku je třeba vybrat jako typ průběhu Sedlový a zarovnat ho k dolní straně průřezu.

Zadá se zde také vzdálenost k, v níž se průřezové charakteristiky liší od počátku a konce prutu, a přiřadí se průřezy v těchto bodech.

Jak jsme již zmínili, program RFEM 6 umožňuje současné zadávání parametrů modelu a posouzení. Vlastnosti prutu včetně vzpěrných délek, tříd provozu, smykových polí a torzních uložení lze tedy snadno nastavit v záložce Typy posouzení dialogu Nový prut. Jak je vidět na obrázku 5, v tomto příkladu není definováno žádné smykové pole ani torzní uložení, zato se zaměříme na přiřazení vzpěrné délky.

Zadání vzpěrných délek je znázorněno na obrázku 6. Obecně lze vzpěrné délky uvažovat pro klopení i pro rovinný vzpěr okolo hlavních os. Při posouzení metodou náhradního prutu je výpočet pružného kritického momentu analytický.

Dále je možné definovat uzlové podpory a přiřadit součinitele vzpěrných délek. V tomto příkladu se přiřadí uzlové podpory na začátek a na konec prutu (obrázek 7), a tím se při posouzení stability zohlední celá jeho délka.

Před spuštěním výpočtu může uživatel definovat parametry pro Konfiguraci mezního stavu únosnosti. Posouzení stability je možné aktivovat v Základních údajích v okně Upravit konfiguraci mezního stavu únosnosti (obrázek 8). Na tomto místě lze zohlednit také (de)stabilizující účinek zatížení, který vede ke zvětšení vzpěrné délky (obrázek 9).

Výsledky

Jakmile provedeme výpočet, zobrazí se výsledky Posouzení dřevěných konstrukcí v grafické i tabulkové podobě. Jak je vidět na obrázku 10, ve výsledkové tabulce se zobrazí využití pro každý typ posouzení, zatímco ke všem detailům posouzení lze přistupovat pomocí tlačítka Detaily posudku.

Možnost provést v programu RFEM 6 posouzení stability sedlových prutů na základě výšky náhradního průřezu je jasně znázorněna v detailech posudků. Například pokud se zobrazí detaily posudku pro posouzení stability typu ST3100 (ohyb okolo osy y a tlak podle 6.3.3., EN 1995 | DIN | 2014-07), je výška průřezu v místě prutu x = 1,402 m 500,1 mm (obrázek 11).

Nicméně hodnota výšky použitá pro výpočet průřezových charakteristik (např. pružného průřezového modulu, momentu setrvačnosti, momentu tuhosti v kroucení atd.), která se zohledňuje v rovnicích pro posouzení, je ve skutečnosti Referenční výška průřezu.

Z výsledků vyplývá, že při posouzení stability při plné délce prutu je dosaženo využití většího než 1. Pro řešení tohoto problému je možné vzpěrnou délku upravit zadáním vazeb ve vnitřních uzlech podél pole (obrázek 12). Tato nová vzpěrná délka vede ke zlepšení využití, jak vidíme na obrázku 13.

Závěrečné poznámky

Sedlové pruty lze v programu RFEM 6 modelovat jednoduše a přehledně. Integrace addonu Posouzení dřevěných konstrukcí v prostředí programu RFEM umožňuje současné definování parametrů modelu a posouzení těchto prvků. Pokud jde o stabilitní analýzu, je jednou z velkých výhod programu RFEM 6 možnost provést posouzení stability sedlových prutů pomocí metody náhradního prutu.

V programu RFEM 5 nebylo možné posuzovat sedlové pruty metodou náhradního prutu. Místo toho bylo dříve posouzení sedlových prutů metodou náhradního prutu nabízeno pouze v samostatném programu RX-TIMBER.

Je důležité zmínit, že kromě metody náhradního prutu je v programu RFEM 6 možné provést posouzení stability také metodou vlastních čísel. Posouzení stability založené na této metodě bude popsáno v některém z dalších článků databáze znalostí.


Recenzent

Ing. Kirova je ve společnosti Dlubal zodpovědná za tvorbu odborných článků a poskytuje technickou podporu zákazníkům.

Linky