Posouzení klopení podle ADM 2020, čl. F.4 v programu RFEM 6

Manuál Aluminium Design Manual 2020 (ADM 2020) [1] poskytuje základní pokyny a požadavky pro navrhování pro inženýry a projektanty, kteří pracují s hliníkem ve stavebnictví. ADM 2020 [1] poskytuje metody pro výpočet pružného klopného momentu (M_e ). Uvádí, které rovnice by měly být použity a dodrženy, aby bylo zajištěno, že hliníkové konstrukce jsou před touto formou nestability bezpečné.

RFEM 6 odkazuje na typ průřezu a vnitřní síly vypočítané ve statické analýze a addon Posouzení hliníkových konstrukcí použije tyto výsledky na rovnice z ADM 2020 [1]. Přesněji řečeno, rovnice z čl. F.4 [1] pro posouzení klopení. K dispozici jsou dílčí průřezy v čl. F.4 [1] slouží ke klasifikaci průřezu prutu a výpočtu klopení štíhlosti (λ). Pokud se použije více než jeden oddíl, použije se kterýkoli příslušný oddíl.

Klasifikace průřezů při posouzení klopení

Čl. F.4 [1] klasifikuje hliníkové průřezy podle toho, zda se jedná o symetrické nebo nesymetrické okolo osy ohybu, uzavřené nebo obdélníkové průřezy. V následujících odstavcích tohoto příspěvku se budeme zabývat různými průřezy s vysvětlením, kam spadají podle čl. F.4 [1]. Poté následuje jejich posouzení v programu RFEM 6. Provedeme jednoduché srovnání mezi programy ADM 2020 [1] a RFEM 6. Na obrázku níže každý příklad ukazuje správnou kontrolu kódu a porovnává ji s kontrolou kódu použitou v programu RFEM 6.

Tabulka průřezů a příslušná kontrola

Jednotlivě symetrické průřezy

Průřez symetrický podle jedné osy je průřez, který lze dokonale zrcadlit okolo své osy ohybu nebo bez ohybu. Příkladem normovaných průřezů symetrických podle jedné osy jsou T-profily a U-profily.

Štíhlost pro tyto typy tvarů by měla být stanovena podle čl. F.4.2.1 [1] pro tvary symetrické okolo osy ohybu. Pokud je průřez nesymetrický okolo osy ohybu, je třeba ho zkontrolovat podle čl. F.4.2.5 [1].

V připojeném modelu v programu RFEM 6 je U-profil (prut č. 1) modelován jako prostý nosník s konstantním zatížením. Průřezy symetrické okolo osy ohybu se posuzují podle čl. F.4.2.1 [1] pomocí addonu Posouzení hliníkových konstrukcí.

Dvojitě symetrické průřezy

Dvojitě symetrický průřez je průřez, který lze dokonale zrcadlit okolo své osy ohybu a osy bez ohybu. Příkladem normovaných průřezů, které jsou dvojitě symetrické, jsou I-profily, obdélníkové a kruhové duté průřezy.

LTB pro normovaný I-profil by mělo být posouzeno podle čl. F.4.2.1 [1], ale lze je posoudit také podle čl. F.4.2.5 [1], protože při bočním zatížení může být symetrický nebo nesymetrický okolo osy ohybu.

V připojeném modelu v programu RFEM 6 je namodelován dvojitě symetrický I-profil (prut č. 4) jako prostý nosník s konstantním bočním zatížením. Tento typ průřezu se posuzuje podle čl. F.4.2.1 [1], protože pokud uvažujeme boční zatížení v kterémkoli směru hlavní osy, je vždy symetrické okolo osy ohybu.

Nesymetrické průřezy

Nesymetrický průřez je průřez, který nelze dokonale zrcadlit ani okolo osy ohybu, ani okolo osy bez ohybu. Příkladem normovaného průřezu, který je považován za nesymetrický okolo některé ze svých os, je Z-průřez.

Hodnota klopení pro tento průřez by se měla počítat pouze podle čl. F.4.2.5 [1] Libovolný tvar. Pomocí tohoto průřezu se stanoví hodnota štíhlosti a pružné klopení pro nesymetrické průřezy.

V připojeném modelu v programu RFEM 6 je namodelován Z-průřez (CF 4ZU1.25x075) (prut č. 5) jako prostý nosník s konstantním zatížením. V addonu Posouzení hliníkových konstrukcí se tento tvar posuzuje podle čl. F.4.2.5 [1] s ohledem na klopení.

Uzavřené průřezy

Uzavřený průřez se vztahuje na konstrukční tvar, jehož obvod je zcela uzavřený. Typickým příkladem uzavřeného průřezu pro hliníkový prut je obdélníková trubka nebo dutý obdélníkový průřez. V tomto případě tvar průřezu připomíná obdélník, ale ze všech stran je uzavřený a vytváří tak trubkovou konstrukci.

Při výpočtu klopení pro uzavřený průřez by měla být štíhlost stanovena podle čl. F.4.2.3 [1] Uzavřené tvary.

V přiloženém modelu v programu RFEM 6 je čtvercový dutý průřez (prut č. 6) modelován jako prostý podepřený nosník, na který je aplikován stejný tvar. Při posouzení podle ADM 2020 v addonu Posouzení hliníkových konstrukcí se klopení počítá podle čl. F.4.2.3 [1] Uzavřené průřezy pro stanovení štíhlostního poměru (λ).

Obdélníkové pruty

Plochý obdélníkový prutový průřez označuje geometrický tvar, který je dlouhý a úzký s rovnou plochou a obdélníkovými stranami.

Čl. F.4.2.4 [1] by se měl použít pro výpočet štíhlosti plochého obdélníkového prutu pro konečné nalezení kritického momentu vzpěru.

V připojeném modelu v programu RFEM 6 je obdélníkový prut (prut č. 7) modelován jako prostý nosník s rovnoměrným postranním zatížením. Vypočítá se pomocí rovnic z čl. F.4 [1] a štíhlost se vypočítá pomocí rovnice F.4-7 podle čl. F.4.2.4 [1].

Závěr

Výpočet klopení podle ADM 2020, čl. F.4 [1] vyžaduje, aby technik určil, do kterého dílčího průřezu spadá jejich průřez pro stanovení štíhlosti a dalších průřezových charakteristik. Hlavní kategorie jsou rozděleny podle tvaru a symetrie. Zda je symetrický nebo nesymetrický okolo osy ohybu, zda je průřez uzavřený/otevřený nebo zda se jedná o obdélníkový prut.

V programu RFEM 6 klasifikuje addon Posouzení hliníkových konstrukcí průřezy stejným způsobem, jak je popsáno v čl. F.4 [1]. Návrhovou normu ADM 2020 je třeba vybrat v záložce Norma I v základních údajích. Nakonec v kapitole F v sekci Vzpěrné délky v parametrech posouzení prutu. musí být vybráno. Nakonec lze při stejných parametrech vypočítat modifikační součinitel (C_b ) podle čl. F.4.1.

Základní údaje - norma I

Prut - Parametry posouzení