Podle 6.4.2 (2) [1] je nutné uvažovat kritické průřezy ve vzdálenosti menší než 2d, pokud proti soustředěnému zatížení působí vysoký protitlak (například tlak v základové spáře na základ). Poloha kritického průřezu se má stanovit iteračně. Národní příloha Německa [2] umožňuje v NCI k 6.4.4 (2) pro základové desky a štíhlé základy s λ = aλ / d > 2 zjednodušený výpočet (aλ = nejkratší vzdálenost mezi plochou zavedení zatížení a okrajem základu). V tomto případě lze kritický průřez uvažovat ve vzdálenosti 1d.
RFEM 6 určuje polohu kritického průřezu u základů a základových desek zásadně iteračně. Manuální definice typu konstrukčního prvku 'Základ' přitom není nutná. Program automaticky rozpozná plochu na základě přiřazeného podloží jako základ a zohlední výsledný odlehčující tlak podloží při stanovení rozhodujícího protlačovacího zatížení.
Výsledná působící síla je podle rovnice (6.48) v [1] VEd,red = VEd - ΔVEd. Přičemž ΔVEd podle 6.4.4 (2) je výsledná síla směřující vzhůru (tlak v základové spáře směřující vzhůru minus vlastní tíha základu) uvnitř uvažovaného kritického průřezu.
Tlak v základové spáře, který má být při posouzení na protlačení zohledněn jako příznivý účinek, se v programu RFEM 6 automaticky vypočítá z existujícího napětí v základové půdě. Velikost odečitatelného plošného zatížení i jeho procentuální podíl lze individuálně upravit v konfiguracích mezního stavu únosnosti. Pro iterační stanovení kritického průřezu lze navíc stanovit, že maximální odečitatelné plošné zatížení leží uvnitř definovaného kritického průřezu, například ve vzdálenosti 1,0·d.
Příklad iteračního určení polohy kritického průřezu
V následujícím textu bude iterační určení polohy kritického průřezu v programu RFEM 6 ověřeno srovnávacím výpočtem, u kterého jsou jednotlivé kritické průřezy zadány manuálně.
Nejprve se za tímto účelem vymodeluje v programu RFEM 6 malá základová deska (tloušťka desky dPL = 500 mm, délka ∙ šířka = 2,00 m ∙ 2,00 m), na niž je umístěn krátký železobetonový sloup (průřez: obdélník 350 mm ∙ 350 mm, délka L = 2,00 m). Jako materiál je použit beton s třídou pevnosti C30/37. Vlastní tíha zadané konstrukce je zohledněna. Na hlavu sloupu působí svislá zatížení. V zatěžovacím stavu vlastní tíhy působí svislé zatížení Gk = 800 kN, v zatěžovacím stavu užitného zatížení svislé zatížení Qk = 450 kN. Z toho vyplývá pro kombinaci zatížení KZ1 = 1,35 ∙ G + 1,50 ∙ Q návrhová hodnota účinku VEd = 1763,27 kN.
Pro stanovení odečitatelného plošného zatížení se vyhodnotí kontaktní napětí σz pro KZ2. Pro tento příklad se pro rozhodující kombinaci zatížení stanoví střední kontaktní napětí σz = 438,12 kN/m².
Poloha podélné výztuže v základové desce se může definovat na záložce 'Výztuž plochy'. Pro tento příklad bylo zadáno krytí výztuže d1 = 4,60 cm a d2 = 5,00 cm.
Z toho vyplývá statická výška d 44,0 cm. Základní výztuž pro stanovení odolnosti základové desky proti protlačení byla definována jako 7,85 cm2/m.
Po provedení výpočtu s popsanými vstupy lze odečíst kritérium posouzení 0,87. V detailech výsledků lze zobrazit mezihodnoty pro stanovení výsledné působící smykové síly VEd,red.
Add-on 'Posouzení betonu' určí polohu kritického průřezu ve vzdálenosti lw,it = 0,345 m od okraje plochy zavedení zatížení. Z toho vyplývá plocha uvnitř kritického průřezu:
A = 0,345² ∙ π + 4 ∙ 0,345 ∙ 0,35 + 0,35² = 0,98 m²
Z toho vyplývající protilehlá smyková síla ΔVEd, respektive výsledná působící smyková síla VEd,red je: ΔVEd = 0,98 m² ∙ 438,12 kN/m² = 429,36 kN VEd,red = 1763,27 kN - 429,36 kN = 1333,91 kN
Ověření iteračně stanovené polohy kritického průřezu
Výsledek první výpočtové úlohy a iteračně stanovená poloha kritického průřezu v programu RFEM 6 má být ověřena druhým výpočtem.
Za tímto účelem lze polohu kritického průřezu zadat před spuštěním výpočtu v programu RFEM 6 manuálně. Přitom se vzdálenost od plochy zavedení zatížení postupně zvyšuje o ΔL = 0,05 m. Celkem se protlačení posoudí na 15 manuálně definovaných kritických průřezech ve vzdálenosti lw,def = 0,05 m - 0,75 m.
Jak je znázorněno na obrázku výše, doporučuje se pro tento výpočet několikrát zkopírovat dříve zadaný základ včetně zatížení. Tím lze 15 různých výpočtových variant posoudit v jednom výpočtovém běhu. V konfiguracích mezního stavu únosnosti pro 'Protlačení' lze zadat vzdálenost od plochy zavedení zatížení pro každý bod protlačení individuálně.
Po provedení výpočtu s uživatelem definovanou polohou kritického průřezu pro všech 15 variant lze vyhodnotit výsledky. Z následujícího grafu je zřejmé, že výsledek z prvního výpočtu (s iteračním určením polohy kritického průřezu) lze potvrdit. Maximální kritérium posouzení leží v rozmezí lw,def = 0,30 - 0,35 m (dříve iteračně stanovená vzdálenost lw,it = 0,345 m).
Výsledky výpočtu s manuálně zadanou polohou kritického průřezu lze následně vyhodnotit i graficky ve formě excelového diagramu. Na ose pořadnic se vynese podíl působícího a únosného napětí smykové síly (νEd,red / νRd,c). Na ose úseček se vynese podíl vzdálenosti od plochy zavedení zatížení a statické výšky (ait / d).
Referenční hodnoty z prvního výpočtu:
Výsledky z prvního výpočtu s iteračním určením kritického průřezu tak lze potvrdit.