Deskový nosník představuje hospodárnou volbu pro velkorozponové konstrukce. Ocelový deskový nosník s I-profilem má obvykle stojinu vysokou pro maximalizaci smykové únosnosti a oddělení pásnic, ale tenkou pro minimalizaci vlastní tíhy. Vzhledem k vysokému poměru výšky k tloušťce (h/tw ) mohou být pro vyztužení štíhlé stojiny zapotřebí příčné výztuhy.
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 článku si ukážeme, jak lze posuzovat za studena tvarované ocelové průřezy podle EN 1993-1-3, oddíl 6.1.6 v programu RFEM 6. Vzhledem k tomu, že toto téma je stále ve vývoji, představíme aktuálně dostupné možnosti.
V programu RFEM 6 je nyní k dispozici posouzení ocelových prutů tvarovaných za studena podle AISI S100-16. K tomuto posouzení se lze dostat výběrem normy „AISC 360“ v addonu Posouzení ocelových konstrukcí. Pro posouzení oceli tvarované za studena se pak automaticky vybere „AISI S100“ (obrázek 1).
Přídavný modul RF-/STEEL EC3 umožňuje provádět posouzení koutových svarů pro všechny parametrické svařované průřezy z databáze průřezů. Nutné je pouze aktivovat tuto možnost v nastavení detailů modulu. Alternativně lze pro posouzení použít také plošný model.
Obecné tenkostěnné průřezy mají často nesymetrickou geometrii. Die Hauptachsen solcher Profile liegen dann nicht parallel zu den horizontal und vertikal ausgerichteten Achsen Y und Z. Bei der Ermittlung der Querschnittswerte wird neben den hauptachsenbezogenen Trägheitsmomenten der Winkel α zwischen der Schwerpunktachse y und der Hauptachse u bestimmt.
V přídavném modulu RF‑/STEEL EC3 můžeme automaticky optimalizovat průřezy pro posouzení. K tomu je třeba aktivovat příslušnou volbu v tabulce 1.3, vycházet se přitom bude z aktuální řady profilů nebo u svařovaných průřezů ze zadaných proměnných parametrů.
Odezva konstrukcí na působení větru se liší v závislosti na jejich tuhosti, hmotnosti a na tlumení. V zásadě rozlišujeme mezi konstrukcemi náchylnými a nenáchylnými ke kmitání.
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.
Při optimalizaci průřezů v přídavných modulech lze kromě profilů ze stejné řady, jako je původní profil, vybírat také z libovolně definovaných seznamů oblíbených průřezů.
V tomto příspěvku se zabýváme posouzením stability střešní vaznice, která je pro co nejnižší výrobní náklady bez výztuh připojena pomocí šroubového spoje na dolní pásnici.
Posouzení ocelových prvků válcovaných za studena se řídí normou EN 1993-1-3. Typickými tvary průřezů tvarovaných za studena jsou průřezy U, C, Z, kloboukové průřezy nebo Sigma profily. Vyrábějí se z tenkostěnných plechů válcováním nebo lisováním. Při posouzení na mezní stav únosnosti je třeba zajistit, aby vlivem lokálních příčných sil nedocházelo k drcení, borcení nebo vyboulení stojiny průřezů. Tyto efekty mohou nastat nejen vlivem lokálních příčných sil přenášených z pásnice do stojiny, ale i vlivem podporových reakcí v podepřených bodech. Norma EN 1993-1-3 v článku 6.1.7 podrobně upravuje, jak se má stanovit lokální příčná únosnost stojiny Rw,Rd.
Profily tvarované za studena lze posoudit na mezní stav únosnosti podle EN 1993-1-3 a EN 1993-1-5 pomocí rozšíření RF-/STEEL Cold-Formed Sections. Posuzovat lze kromě za studena tvarovaných profilů z databáze průřezů také obecné průřezy z programu SHAPE-THIN.
Tento příklad je popsán v odborné literatuře [1] jako příklad 9.5 a v publikaci [2] jako příklad 8.5. U posuzovaného hlavního nosníku plošiny je nutné posoudit klopení. Jedná se o symetrický konstrukční prvek. Posouzení stability tedy může proběhnout podle článku 6.3.3 ČSN EN 1993-1-1. Vzhledem k jednoosému ohybu by se posouzení mohlo provést také obecnou metodou podle článku 6.3.4. Stanovení Mcr na idealizovaném modelu prutu se má ovšem v rámci výše zmíněných metod ověřit pomocí MKP modelu.
Spřažené průřezy lze v programu RFEM modelovat různými způsoby. V následujícím příkladu si ukážeme a vysvětlíme tři různé možnosti modelování spřaženého průřezu, který se skládá z válcovaného ocelového profilu HEA 300 a obdélníkového průřezu z betonu w/l = 100/30 cm.
Norma EN 1992‑1‑1 [1] stanoví v článku 7.3.2 (2): "U profilovaných průřezů, jako jsou deskové a komorové nosníky, by měla být stanovena minimální výztuž pro jednotlivé části průřezu (stojiny, pásnice)." U podlahového nosníku s T-profilem by měla být stanovena minimální výztuž pro obě pásnice a stojinu, pokud příslušné dílčí průřezy leží v tažené oblasti. Die Einteilung der Querschnitte ist in Bild 01 dargestellt.
Pro posouzení v mezním stavu použitelnosti podle kapitoly 6.6 Eurokódu EN 1997-1 se má u plošného základu provést výpočet sedání. Modul RF-/FOUNDATION Pro umožňuje vypočítat sedání u základové patky. Vybrat přitom můžeme výpočet sedání u pružného nebo tuhého základu. Při zadání půdního profilu lze stanovit několik půdních vrstev pod základovou spárou. Výsledky sedání, naklonění základu a rozdělení svislého napětí v základové spáře se zobrazí jak graficky tak v tabulce a podávají rychlý a jasný přehled o provedeném výpočtu. Kromě posouzení sedání základů se v modulu RF-/FOUNDATION Pro určují ve statickém výpočtu příslušné konstanty tuhosti pro podepření a lze je v případě potřeby převést do statického modelu v programu RFEM nebo RSTAB.
Program SHAPE-THIN pro průřezové charakteristiky nabízí možnost sloučit části průřezu do „průřezu“ a zobrazit průřezové charakteristiky. Damit lassen sich beispielsweise bei Verbundprofilen die Kennwerte der Komponenten bestimmen.
Od verze programu x.06.1103 je možné v přídavném modulu RF-/FOUNDATION Pro zadat půdní profil. Für den Anwender bietet dies den Vorteil, dass über und unter der Fundamentsohle mehrere Bodenschichten mit verschiedenen Bodenparametern angesetzt werden können. Für die Eingabe der Bodenschichten steht eine Bibliothek mit verschiedenen Böden zur Verfügung, welche auch durch benutzerdefinierte Böden erweitert werden kann. Das vom Anwender definierte Bodenprofil wird in der interaktiven Infografik dargestellt. Jede Änderung, zum Beispiel an den Schichtdicken, wird unmittelbar grafisch dargestellt.
Program SHAPE‑THIN stanoví účinné průřezové hodnoty tenkostěnných průřezů podle Eurokódu 3 a Eurokódu 9. V programu lze ovšem také provádět plastickou analýzu obecných průřezů simplexovou metodou. Přitom se iteračně počítají plastické rezervy průřezu pro pružně stanovené vnitřní síly. Následující příklad popisuje účinné průřezové charakteristiky v oblasti zářezu válcovaného I-profilu. Následně výsledky porovnáme s plastickým výpočtem.
V modulu RF-/STEEL EC3 lze provést plastická posouzení průřezů podle EN 1993-1-1, Kap. 6.2. Je třeba dbát na interakci zatížení od ohybu a normálové síly u I-profilů, která je upravena v Kap. 6.2.9.1.
U nechráněných I-průřezů norma stanoví pro zohlednění účinku zastínění opravný součinitel ksh podle rovnice4.26a v článku 4.2.5.1 (2). Hier wird ein Term [Am/V]b verwendet. Dieser Profilfaktor beinhaltet Am, den das Profil umschließenden Kasten (Index b = boxed). Bei einer dreiseitigen Brandbelastung (Träger unter massiver Decke eingebaut) ist bei der Ermittlung von [Am/V]b die nicht beflammte Flanschfläche nicht zu berücksichtigen.
Při změně jednotek z metrického na britský systém není nutné měnit všechny jednotky jednotlivě. Za tímto účelem jsou v dialogu "Jednotky a desetinná místa" k dispozici příslušné profily jednotek, které můžete aktivovat, jak ukazuje obrázek.
V programech RFEM a RSTAB jsou standardně k dispozici dva předdefinované profily jednotek. Tyto profily pokrývají metrický a imperiální systém měření. Jednotky předdefinované v programu Dlubal, včetně použitých desetinných míst, lze individuálně upravit. Abyste nepřišli o provedené změny, můžete uložit nový profil jednotek (viz obr. položka [1]). Uložený profil lze znovu načíst (viz bod [2] na obrázku) nebo přenést z PC do PC. Stačí zkopírovat obsah složky "Units" z adresáře programu RFEM nebo RSTAB z jednoho počítače do druhého (viz obr. položka [3]). Můžete tak dosáhnout standardu kanceláře, pokud jde o jednotky používané na všech vašich pracovištích.
Zatížení RF-/TOWER bylo rozšířeno o součinitele síly pro zaoblené profily čtyřbokých stožárů a hranaté profily trojbokých stožárů. Die Ermittlung der Kraftbeiwerte für abgerundete Profile erfolgt mit Hilfe der Reynolds-Zahl. Bisher konnte man für vierseitige Maste lediglich kantige Profile und für dreiseitige Maste abgerundete Profile verwenden.