V mnoha konstrukcích použití jednoduchého prutu nestačí. Často je třeba zohlednit oslabení průřezu nebo otvory v masivních nosnících. Pro takové aplikace je k dispozici typ prutu Plošný model. Ten lze integrovat do modelu jako každý jiný prut a využít všechny možnosti plošného modelu. V následujícím odborném článku ukážeme použití takového prutu v samostatném systému a popíšeme integraci otvorů do prutů.
Pro vyhodnocení vlivu lokálních jevů na stabilitu štíhlých prvků nabízí programy RFEM 6 a RSTAB 9 možnost provést lineární analýzu kritického zatížení na úrovni průřezu. Následující článek se zabývá základy výpočtu a vyhodnocení výsledků.
V tomto příspěvku si ukážeme, jak použít addon Vázané kroucení (7 stupňů volnosti) v kombinaci s addonem Stabilita konstrukce pro zohlednění deplanace průřezu jako dalšího stupně volnosti při analýze stability.
Addon Posouzení železobetonových konstrukcí umožňuje posoudit železobetonové sloupy podle ACI 318-19. V následujícím příspěvku ověříme návrh výztuže v addonu Posouzení železobetonových konstrukcí krok za krokem pomocí analytických rovnic podle normy ACI 318-19 včetně nutné podélné výztuže, plochy neoslabeného průřezu a velikosti/vzdálenosti třmínků.
Při posuzování průřezů podle Eurokódu 3 se vychází z klasifikace posuzovaného průřezu z hlediska tříd stanovených normou. Klasifikace průřezů je důležitá, protože určuje meze únosnosti a rotační kapacity v důsledku lokálního boulení částí průřezu.
Nosník (trám) je podle EN 1992-1-1 [1] prut, jehož rozpětí není menší než trojnásobek celkové výšky průřezu. Jinak by měl být konstrukční prvek považován za stěnový nosník. Chování stěnových nosníků (tj. nosníků s rozpětím menším než je trojnásobek výšky průřezu) se liší od chování běžných nosníků (trámů, tj. nosníků s rozpětím, které je třikrát větší než výška průřezu).
Posouzení stěnových nosníků je ovšem často nutné při analýze konstrukčních prvků železobetonových konstrukcí, protože se používají pro nadokenní a dveřní překlady, průvlaky, spoje mezi deskami v různých úrovních a rámové systémy.
V tomto příspěvku představíme základy používání addonu Vázané kroucení (7 stupňů volnosti). Tento addon je plně integrován do hlavního programu a umožňuje při výpočtu prutových prvků zohlednit deplanaci průřezu. V kombinaci s addony Stabilita konstrukce a Posouzení ocelových konstrukcí lze provést posouzení na klopení s vnitřními silami analýzou druhého řádu při zohlednění imperfekcí.
Působení kolejnice jako „staticky spolupůsobící“ nebo „staticky nespolupůsobící“ je definováno v detailech v programu CRANEWAY pomocí možností „spoj kolejnice-pásnice“. Tímto nastavením se řídí výpočet roznášecí délky podle EN 1993-6, tabulky 5.1.
Pokud se zadá parametrický průřez do databáze pomocí jeho rozměrů, pak se geometrické vlastnosti zakódují do označení průřezu, například „TO 200/100/10/10/10/10“.
V programech RFEM a RSTAB lze pohodlně přiřadit materiály hybridním průřezům z programu SHAPE‑THIN. Předpokladem je, že jednotlivým prvkům průřezu byly v programu SHAPE‑THIN přiděleny různé materiály.
Pokud do již existující konstrukce v programu RFEM dodatečně vkládáme prut s náběhem s mezilehlými uzly, vyvstane otázka, jak jednoduše a rychle stanovit jednotlivé výšky průřezu tohoto prutu. V tu chvíli je vhodné použít funkci „Spojit linie/pruty“.
S přídavným modulem RF‑/LIMITS je možné porovnávat únosnost prutů, konců prutů, uzlů, uzlových podpor a ploch (jen v programu RFEM) prostřednictvím definované mezní únosnosti. Dále je možné kontrolovat posunutí uzlů i rozměry průřezu. V tomto příkladu porovnáme síly v patce sloupu přístřešku pro auto s maximálními přípustnými silami danými výrobcem.
V modulech pro posouzení prutů se ve výchozím nastavení třída průřezu pro každý prut a zatěžovací stav stanoví automaticky. Ve vstupním okně průřezů však může uživatel zadat třídu průřezů také ručně, například je-li při posouzení lokální boulení vyloučeno.
Pomocí programu SHAPE‑THIN lze vytvářet libovolné tenkostěnné průřezy a následně je použít v programu RFEM nebo RSTAB jako průřez prutu. SHAPE‑THIN také dokáže spočítat pro libovolný průřez všechny příslušné parametry průřezu pro posouzení a analýzu napětí.
Pro rychlý přehled použitých průřezů můžete zobrazit pruty v barvě odpovídajícího průřezu. Pravým tlačítkem myši v pracovním okně vybereme z místní nabídky možnost "Barvy v grafice podle" → "Průřezů". V aktuální verzi programu můžete použít panel s nastavitelnou stupnicí barev.
Náběhy se často realizují osově redukovanými průřezy. Při modelování je ale nutno neopomenout několik zvláštností, aby bylo možno provést posouzení průřezu a analýzu stability.
Přídavný modul RF-/STEEL EC3 automaticky načítá z vlastností průřezu křivku vzpěrné pevnosti, která se použije pro posouzení průřezu na vzpěr. Zejména u obecných průřezů, ale i ve zvláštních případech, lze v zadání její přiřazení ručně upravit.
U otevřených průřezů se zatížení kroucením projevuje především sekundárním (vázaným) kroucením, protože St. Venantova tuhost v kroucení je ve srovnání s deplanační tuhostí nízká. Proto jsou zvláště pro analýzu klopení zajímavé výztuhy proti deplanaci v průřezu, protože mohou výrazně omezit natočení. Jako výztuhy jsou vhodné například čelní desky nebo přivařené výztuhy a profily.
Klasifikace průřezů podle EN 1993-1-1 na základě tabulky 5.2 je jednoduchá metoda pro posouzení lokálního boulení částí průřezu. U průřezů třídy 4 je třeba následně stanovit účinné průřezové charakteristiky podle EN 1993-1-5, abychom při posouzení na mezní stav únosnosti zohlednili také vliv lokálního boulení.
Při spojování prvků namáhaných v tahu šroubovými spoji je třeba při posouzení únosnosti zohlednit oslabení průřezu vyvrtáním otvorů pro šrouby. V následujícím příspěvku popíšeme, jak lze v přídavném modulu RF-/STEEL EC3 provést posouzení únosnosti v tahu tahového prutu s oslabenou plochou průřezu podle EN 1993-1-1.
Někdy je třeba již existující konstrukci vyztužit, například když se přidává nové patro nebo pokud se u stávajícího prutu ukáže, že byl poddimenzován kvůli těžko predikovatelnému zatížení. V mnoha případech nemusí být konstrukční prvek snadno vyměnitelný a pro splnění nového požadavku na zatížení je použito vyztužení.
Napětí v průřezu prutu se počítají v takzvaných napěťových bodech. Tyto body se stanoví na takových místech v průřezu, kde může napětí v materiálu vykazovat extrémní hodnoty s ohledem na druhy zatížení.
Pružné deformace konstrukčního prvku vlivem zatížení vycházejí z Hookova zákona, který popisuje lineární vztah mezi napětím a přetvořením. Jsou vratné: Po odlehčení se konstrukční prvek vrací do původního tvaru. Plastické deformace ovšem vedou k nevratným změnám tvaru. Plastická přetvoření jsou zpravidla podstatně větší než pružné deformace. Při plastickém namáhání tažných materiálů, jakým je ocel, dochází k jejich zplastizování, při němž je nárůst deformace doprovázen zpevněním. Vedou k trvalým deformacím - a v extrémních případech k porušení konstrukčního prvku.
V našem odborném příspěvku posoudíme kyvnou stojku v přídavném modulu RF-/STEEL EC3 podle EN 1993-1-1. Stojka je ve svém středu namáhána osovou silou a na její hlavní osu působí liniové zatížení. V hlavě i patě sloupu se bude uvažovat vidlicové uložení. Mezi podporami není sloup zajištěn proti otáčení. Sloup má průřez HEB 360 z oceli S235.
Návrh svařovaného spoje průřezu HEA namáhaného dvouosým ohybem s normálovou silou. Návrh svarů pro dané vnitřní síly zjednodušenou metodou (EN 1993-1-8, čl. 4.5.3.3) pomocí programu SHAPE-THIN.
Při výpočtu modelu plochy se vnitřní síly stanoví zvlášť pro každý konečný prvek. Protože výsledky pro jednotlivé prvky obvykle mají nespojitý průběh, provádí RFEM tzv. vyhlazení vnitřních sil, které zohledňuje vliv okolních prvků. Tímto postupem se nespojité rozdělení vnitřních sil upraví. Vyhodnocení výsledků je tak jasnější a snazší.
Přídavný modul RF-CONCRETE Members umožňuje posoudit železobetonové sloupy podle ACI 318-14. Přesné posouzení smykové a podélné výztuže sloupu je důležité z hlediska bezpečnosti. V následujícím příspěvku ověříme návrh výztuže v přídavném modulu RF-CONCRETE Members krok za krokem pomocí analytických rovnic podle normy ACI 318-14 včetně nutné podélné výztuže, plochy neoslabeného průřezu a velikosti/vzdálenosti třmínků.