Omezení softwaru
Ve všech obecných programech pro výpočty MKP včetně programu RFEM je prut reprezentován jedním liniovým prvkem umístěným v těžišti průřezu. To si lze představit jako zobrazení drátového modelu. Prut obsahuje interní informace, jako jsou materiálové charakteristiky a geometrické vlastnosti včetně šířky a výšky, které se použijí při analýze i při výpočtech posouzení. Nicméně při modelování protínajících se prutů program nemá žádné okamžité informace, například o tom, jak jsou orientovány vzájemně se protínající pruty, nebo v případě prutů ležících na sobě není známa oblast uložení. Program zná pouze liniové prvky, které jsou spojené v jednom uzlovém bodě.
Pokud jsou malé pruty připojeny k větším nosníkům na jejich dolní straně nebo jsou-li pruty na obou koncích nebo podélně podepřeny s možností otlačení, mělo by se při posouzení zohlednit napětí na prutu kolmo k vláknům. Normy NDS čl. 3.10.2 [1] a CSA O86, čl. 6.5.7 a 7.5.9 [2] pro posouzení otlačení kolmo k vláknům vyžadují, aby byla známa čistá kontaktní plocha. S ohledem na tento požadavek tak může dojít k tomu, že program zanedbá důležité faktory, jako je součinitel kontaktní plochy Cb [1], součinitel délky otlačení KB [2], nebo se dokonce posouzení zcela ignorují.
S novou funkcí programu RFEM 6 'návrhové podpory' lze nyní tyto informace definovat a provádět úplná posouzení na napětí v tlaku kolmo k vláknům.
Pracovní postup podle NDS 2018
Při vytváření nové definice návrhové podpory by měl být typ nastaven na 'dřevo'. Tím se aktivují příslušné vstupní údaje podle normy NDS. Zaškrtávací políčko Přímá podpora znamená, že tento typ zadání bude použit pro posouzení tlaku kolmo k vláknům. Délku podpory zadá uživatel a měla by udávat celkovou délku kontaktní plochy. Šířka podpory se automaticky určí podle šířky příslušného prutu, lze ji však přepsat. Podpora od okraje udává, zda se podpora nachází na horní straně prutu v +z, dolní straně v -z nebo na obou stranách. Zaškrtávací políčko Vnitřní podpora udává, zda se má součinitel Cb aplikovat na návrhovou hodnotu prutu na tlak kolmo k vláknům Fc⟂ na základě čl. 3.10.4 [1]. Pokud tato volba není zaškrtnuta, v koncové podpoře se Cb nezohlední. Návrhová hodnota tlaku prutu stanovená v NDS se mění v závislosti na zvolené mezi deformace.
Jakmile jsou vstupní informace návrhové podpory kompletní, je možné ji přiřadit příslušným uzlům a prutům v konstrukci. Je možné, že bude potřeba více návrhových podpor, protože na různých místech mohou nastat různé scénáře uložení. Pro rychlejší a přehlednější použití nabízí program RFEM uživateli v horní části dialogu možnost zadat uživatelské jméno Název pro rozlišení více návrhových podpor.
Posouzení průřezu se provede v addonu Posouzení dřevěných konstrukcí se zohledněním čl. 3.10.2 [1]. U lepeného lamelového prutu se například upravená návrhová hodnota tlaku kolmo k vláknům Fc⟂' stanoví v tabulce 5.3.1 [1] pomocí následující rovnice.
kde:
Fc⟂ = referenční návrhová hodnota pro tlak kolmo k vláknům
CM = faktor vlhkého provozu
Ct = teplotní součinitel
Cb = součinitel kontaktní plochy
KF = faktor konverze formátu (pouze LRFD)
φ = součinitel únosnosti (pouze LRFD)
Součinitel Cb je dále definován v čl. 3.10.4 [1]. Hodnota Cb je ovšem použitelná pouze tehdy, pokud je délka podpory zadaná v definici podpory pro posouzení menší než 6 palců a dále než 3 palce od konce prutu. Cb lze navíc použít pouze u vnitřních podpor, což je také třeba zadat pod typem zadání, jak je uvedeno výše. Pokud jsou tato kritéria splněna, addon Posouzení dřevěných konstrukcí automaticky vypočítá a použije Cb na základě následující rovnice.
kde:
lb = kontaktní délka návrhové podpory rovnoběžně s vlákny
Využití při posouzení průřezu se stanoví na základě poměru požadované tlakové síly kolmo k vláknům a upravené návrhové hodnoty tlaku kolmo k vláknům. Všechny proměnné, vzorce a odkazy na normu NDS jsou zobrazeny přímo v detailech posudku addonu Posouzení dřevěných konstrukcí, což poskytuje jasné a dohledatelné výsledky.
Pracovní postup podle CSA O86:19
Při posouzení podle CSA O86:19 lze pro zadání návrhové podpory dodržet stejný pracovní postup jako pro NDS. V posouzení podle CSA však existuje několik zásadních rozdílů. Nová možnost Kontrolovat kritické otlačení zkotroluje, zda tlakové zatížení působí do vzdálenosti od středu podpory rovnající se výšce prutu d uvedené na obrázku 6.2 [2]. Pokud tomu tak je, zohledněná tlaková únosnost kolmo k vláknům se sníží faktorem 2/3, jak je uvedeno v článku 6.5.6.3.1 [2] pro řezivo a v čl. 7.5.9.3.1 [2] pro lepené lamelové dřevo. Přitom je třeba uvažovat také průměrnou kontaktní plochu.
V zadání návrhové podpory se stanoví také Mezní hodnota vysokých ohybových napětí pro součinitel Kb. Součinitel délky kontaktu Kb lze pro tlakovou únosnost uvažovat tehdy, pokud se kontaktní plocha nevyskytuje v místech s vysokým ohybovým napětím podle článku 6.5.6.5 (b) [2]. Uživatel může nastavit poměr požadovaného momentu a momentové únosnosti pro zohlednění plochy s velkým ohybem.
U lepeného lamelového prutu je například výpočtová únosnost tlaku kolmo k vláknům Qr definována v článku 7.5.9.2 [2] následující rovnicí.
kde:
Φ = 0,8
Fcp = fcp(KDKScpKT), kde fcp = zadaná pevnost v tlaku kolmo k vláknům
Ab = kontaktní plocha
KB = součinitel délky otlačení
KZcp = součinitel velikosti pro otlačení
Využití únosnosti při posouzení průřezu se stanoví na základě poměru požadované výpočtové kontaktní síly ku výpočtové tlakové únosnosti kolmé k vláknům. Všechny proměnné, vzorce a odkazy na normu CSA jsou zobrazeny přímo v detailech posudku addonu Posouzení dřevěných konstrukcí.
Závěr
Napětí v kontaktu kolmo k vláknům jsou nedílnou součástí posouzení prutů podle NDS 2018 i CSA O86:19. Kontaktní plocha je zpravidla pro toto posouzení neznámou veličinou při použití obecných statických programů, protože všechny pruty jsou reprezentovány vnitřním liniovým prvkem spojeným pouze v uzlových bodech. Nicméně nová funkce 'Návrhová podpora' v programu RFEM 6 nyní umožňuje uživatelům zadat délku a šířku kontaktní plochy, což umožňuje posouzení na tlak kolmo k vláknům, které dříve nebylo možno provést.
.png?mw=512&hash=4e74affa9ad0c7b703151c5085ac9b8e59171c23)
.jpg?mw=350&hash=8f312d6c75a747d88bf9d0f5b1038595900b96c1)
