Posouzení distorzního boulení dolní pásnice ocelového rámového nosníku podle GB

0. Úvod

V normě GB 50017 [1] pro ocelové konstrukce je metoda výpočtu pro posouzení distorzního boulení dolní pásnice rámového nosníku popsána v kapitole 6.2.7. Tento odstavec přidává oproti předchozí normě nové posouzení.

Popisuje se v něm stabilitní výpočet části rámového nosníku se záporným momentem. Poskytuje základ pro posouzení stability dolní pásnice nosníku a poskytuje informaci, zda je třeba provést statická opatření.

Pokud na horní pásnici leží betonová deska, funguje jako příčná podpora (spřažená konstrukce) a zabraňuje problémům se stabilitou při klopení. Pokud je ohybový moment záporný, je dolní pásnice namáhána v tlaku a horní pásnice v tahu.

Zatímco horní pásnice je vyztužena, dolní pásnice může při zatížení tlakem příčně vybočit. Pokud není příčné podepření dostatečné z důvodu tuhosti stojiny, je v tomto případě úhel mezi dolní pásnicí a linií řezu stojiny proměnný, takže vznikne možnost distorzního boulení dolního pásnice.

1. Metody posouzení

1.1 Distorzní boulení

Pokud není u rámových nosníků ocelové konstrukce zohledněno omezení přetvoření horními betonovými deskami, pruty se volně deformují a kroutí. To znamená, že dojde k celkové nestabilitě ohybového prutu (klopení podle normy pro ocelové konstrukce, odstavec 6.2.1). Protože ocelový nosník a betonová deska fungují jako dvě nezávislé komponenty, neplatí v takové situaci deformační kompatibilita.

Pokud je však rámový nosník ocelové konstrukce betonovými deskami příčně podepřen, není obvykle třeba jeho stabilitu posuzovat: Podle GB 50017, odstavec 6.2.1, není třeba posuzovat klopení nosníku, pokud jsou betonové desky pevně spojeny s tlačenou pásnicí nosníku, a je tedy zabráněno příčnému posunu tlačené pásnice nosníku. V programu RFEM existuje několik způsobů, jak modelovat účinek spřažení prutů a desek, například pruty s žebry a plošným modelem prutů. Ty však představují oproti výše uvedenému problému rámových nosníků integrální součást betonové desky. Podrobnější informace k nim najdete v příslušných článcích naší databáze znalostí a v manuálech.

Na obrázku výše je zobrazen výsledek konečně-prvkového výpočtu pro případ, že je horní pásnice rámového nosníku příčně podepřena. Dolní pásnice se tak natočí kolem středu horní pásnice. Proto je třeba podle [1], odstavec 6.2.7, posoudit stabilitu dolní pásnice.

1.2 Postup posouzení podle EC 3

Metoda posouzení podle EC 3 [2], čl. 6.3.2.4, 6.3.5.2 a BB.2 se liší od normy pro ocelové konstrukce GB. Konstrukční prvky s bodově příčně podepřenými tlačenými pásnicemi lze při splnění určitých podmínek považovat za neohrožené klopením. Při posouzení distorzního boulení rámového nosníku se nejprve posoudí tuhost v kroucení a tím i podepření dolní pásnice proti kroucení, jak ukazuje následující obrázek.

1.3 Posouzení distorzního boulení dolní pásnice podle GB 50017

Pokud vykazuje rámový nosník v blízkosti podpory záporný ohybový moment a na horní pásnici leží betonová deska, musí stabilitní výpočet dolní pásnice nosníku podle [1], čl. 6.2.7 splňovat následující požadavky:

(1) Je-li λ_n,b ≤ 0,45, není nutné posouzení pro dolní pásnici.

(2) Pokud podmínka (1) není splněna, počítá se stabilita dolní pásnice podle následujících rovnic:

kde:

• b₁ - šířka tlačené pásnice (mm)
• t₁ - tloušťka tlačené pásnice (mm)
• W_1x - hrubý průřezový modul okolo nejsilnějšího tlačeného vlákna v rovině ohybového momentu (mm3)
• ψ_d - součinitel stability
• λ_{n, b} - normalizovaná mez štíhlosti
• σ_cr - kritické napětí pro distorzní boulení (N/mm2)
• l - vzdálenost mezi bočně podepřenými body (mm)

V programu RFEM lze tuto funkci aktivovat v nastavení konfigurace mezního stavu únosnosti.

Body příčného podepření lze zadat v nastavení pro vzpěrné délky.

(1) Po přidání vnitřních uzlů program automaticky spočítá příčnou podepřenou délku v oblasti záporného momentu na rámovém nosníku. Ostatní návrhové délky zůstávají nezměněny. Příčně podepřená délka se automaticky zohlední.

(2) Zadání pro kombinace zatížení a návrhové situace se nemění.

(3) Není-li překročena mezní hodnota štíhlosti, pak výsledek posouzení ukáže, že stabilita dolní pásnice rámového prutu nebyla počítána. V opačném případě se provede podrobná analýza distorzního boulení, aby se stanovilo, zda je nutné bočně podepřít další body.

(4) Příčně podepřené tlačené pásnice musí ještě splňovat požadavky normy pro zemětřesení GB 50011, kapitola 8.3.3.

2. Shrnutí

V tomto příspěvku je uveden postup výpočtu pro posouzení distorzního boulení dolní pásnice. Program přitom zkontroluje, zda příčné podpory zamezují zkroucení, nebo zda je nutné provést další posouzení, aby se vyloučilo distorzní boulení. Detaily posudku jsou přehledné a srozumitelné.

3D model

• 3D prohlížeč | Google
• 3D prohlížeč | Babylon
• Virtuální realita

Model | GB - distorzní boulení - plošný model

3D model

• 3D prohlížeč | Google
• 3D prohlížeč | Babylon
• Virtuální realita

Model | Test GB - distorzní boulení - průřez prutu 01

3D model

• 3D prohlížeč | Google
• 3D prohlížeč | Babylon
• Virtuální realita

Model | GB - distorzní boulení - průřez prutu 02