Geometrie
Pultová střecha má rozměry 9,5 m x 15 m. Výškový rozdíl mezi okrajem střechy a hřebenem je 1,6 m, což odpovídá sklonu 9,56°.
Vzdálenost mezi hlavními nosníky je 5 m. Na ně se mají položit ZL vaznice pro sendvičové prvky s roztečí 3 m. Za tímto účelem se hlavní nosníky rozdělí pomocí vnitřních uzlů typu "Na prutu".
Vaznice by měly být uspořádány střídavě. To znamená, že průřez vaznice musí být v každém druhém poli pootočen o 180° tak, aby do sebe vaznice při přeplátování zapadly. V připojeném souboru je místo natočení prutu použit nový průřez, u kterého jsou rozměry pásnic zadány opačně.
Nejprve se jednoduše protáhnou vaznice od uzlu k uzlu. Jako průřez by měl být použit ZL-profil s následujícími rozměry.
Překrytí průřezů musí být provedeno již v RFEM-modelu. Několik výrobců vaznic pro ně doporučuje následující:
První sdružená vaznice se do prvního vnitřního pole prodlouží o 0,15 x L, druhá vaznice se prodlouží do obou sousedních polí o 0,1 x L.
Přes podporu a zadaná prodloužení se umístí vždy dvě vodorovné řady šroubů. Na volném konci sdružené vaznice je zadána vzdálenost od okraje 32 mm. Výsledkem jsou délky překrytí 532 a 782 mm.
Jakmile jsou namodelována tato prodloužení, je třeba ještě zadat příslušné klouby na koncích prutu.
Všechny sdružené vaznice mají v uzlu s hlavním nosníkem nůžkový kloub. Tím je zajištěno, že se ohybový moment nepřenáší na nosník jako kroucení.
Konec sdružené vaznice má k tomu kloub, který přenáší pouze posouvající síly.
Ztužení sendvičovými panely se modeluje jako prutová podpora s cu,y = 1000 kN/m² a Cφ,x = 1,70 kNm*rad-1*m-1.
Aby bylo možné při napojení zohlednit a posoudit i patky vaznice, modelují se také s celkovou délkou 13 cm.
Excentricity
Pro posouzení ocelového přípoje se vždy používá přesná poloha namodelovaných těžišťových os. Proto musí být excentricity zadány již v hlavním modelu.
Zejména v případě nesymetrických průřezů s nerovnoměrnými vzdálenostmi mezi těžišti se jako velmi užitečné ukazuje použití relativních excentricit.
Protože mezi dolní pásnicí vaznice a horní pásnicí nosníku je nutná mezera minimálně 6 mm, mají vnější vaznice relativní a absolutní excentricitu ve směru lokální osy z -6 mm vůči horní pásnici nosníku.
Prostředním vaznicím je přiřazeno příčné odsazení vůči vnějším vaznicím a navíc ey = -4 mm a ez = -2 mm.
Stejný typ excentricity je přiřazen také patkám vaznice, ale ještě s přídavným odsazením ey = -80,5 mm a ez = 6 mm.
Zatížení
Zatěžovací stav Vlastní tíha Přídavné zatížení od sendvičových panelů 0,15 kN/m²
Zatěžovací stav Sníh: 0,68 kN/m²
Zatěžovací stav Sání větru: zjednodušeně -0,45 kN/m² na celou plochu střechy
Všechna zatížení se vnesou na sdružené vaznice pomocí generátoru zatížení "Zatížení na pruty z plošného zatížení"
Zatěžovací stavy se skládají do 2 kombinací zatížení takto:
- KZ1 = 1,35 x ZS1 + 1,5 x ZS2
- KZ2 = 0,9 x ZS1 + 1,5 x ZS3
Zadání ocelové přípoje
Vzorově je přípoj zadán v uzlu, ve kterém je zohledněno všech sedm prutů.
U všech prutů se nastaví typ prutu "Spojitý" a oba konce prutu hlavního nosníku jako podepřené.
U sdružených vaznic může v oblasti překrytí dojít k tlakovému kontaktu. Ten lze namodelovat pomocí komponenty "Spojovací prostředek" s nastavením počtu šroubů na 0 tak, aby působil pouze kontakt plochy s neúčinností při tahu.
Celkem je tedy v tomto příkladu zapotřebí 5 komponent stejného typu "spojovací prostředky".
- Šroubové spojení patky vaznice k pásnici nosníku
- Šroubové spojení patky vaznice s oběma sdruženými vaznicemi
- Vnější řady šroubů na koncích překrytí
- Kontakt mezi dvěma horními pásnicemi sdružených vaznic
- Kontakt mezi dvěma dolními pásnicemi sdružených vaznic
V případě tenkostěnných prvků se nedoporučuje provádět posouzení s přednastaveným mezním plastickým přetvořením 5 %. Mezní hodnota se proto snižuje na 1 %. Dále je třeba provést posouzení boulení.
Výsledky
Výsledek posouzení napětí vypadá následovně:
V tabulce zatížení výrobce Wirth GmbH je přípustné rovnoměrné zatížení 3,43 kN/m: Tabulka únosnosti výrobce Wirth GmbH . Na rozdíl od toho však na model působí zatížení 3,75 kN/m. Je tedy třeba zmenšit vzdálenost mezi vaznicemi, zvolit vyšší pevnost materiálu nebo pevnější profil. V modelu byla použita třetí možnost a tloušťka plechu průřezu byla zvýšena na 2,5 mm. Excentricitu č. 2 je pak třeba změnit na ey = -3,5 mm a ez = -2,5 mm a excentricitu č. 3 na ey = -80,25 mm a ez = 6 mm.
Zjednodušená analýza boulení vykazuje problém se stabilitou. První dva vlastní tvary leží mimo uzel spoje, ale vlastní tvary č. 3 a 4 se nacházejí v oblasti spoje, a proto vyžadují bližší prozkoumání.
Toho lze dosáhnout například pomocí analýzy GMNIA (Geometricky a materiálově nelineární analýza s imperfekcemi) na podmodelu, což však není součástí tohoto článku.
