Klopení (LTB) je jev, ke kterému dochází, pokud je nosník nebo prut namáhán ohybem a tlačená pásnice není dostatečně bočně podepřena. To vede ke kombinaci bočního posunu a kroucení. Jedná se o kritický faktor při posouzení konstrukčních prvků, zejména u štíhlých nosníků a nosníků.
Pokud na horní pásnici leží betonová deska, funguje jako příčná podpora (spřažená konstrukce) a zabraňuje problémům se stabilitou při klopení. Pokud je ohybový moment záporný, je dolní pásnice namáhána v tlaku a horní pásnice v tahu. Pokud není příčné podepření dostatečné z důvodu tuhosti stojiny, je v tomto případě úhel mezi dolní pásnicí a linií řezu stojiny proměnný, takže vznikne možnost distorzního boulení dolního pásnice.
V tomto příspěvku se budeme zabývat možnostmi při stanovení jmenovité pevnosti v ohybu Mnlb pro mezní stav lokálního boulení při posouzení podle Aluminium Design Manual (US norma pro posouzení hliníku) z roku 2020.
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.
Možnosti výběru v tiskovém protokolu umožňují zobrazit jednotlivé tvary boulení s odpovídajícím posouzením boulení ve stručné nebo úplné formě detailních výsledků.
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.
Německá příloha k EN 1992-1-1, národní dodatek NCI k čl. 9.2.1.2 (2) doporučuje rozmístit tahovou výztuž v pásnici deskového nosníku na maximálně jednu šířku odpovídající poloviny vypočítané účinné šířky pásnice beff,i podle rovnice (5,7a).
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.
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.
Cílem klasifikace průřezů je určit, v jakém rozsahu omezuje lokální boulení únosnost a rotační kapacitu průřezů. V EN 1999-1-1, 6.1.4.2 (1) se definují čtyři třídy 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.
Štíhlé nosníky namáhané ohybem s velkým poměrem h/b, které jsou zatíženy rovnoběžně s vedlejší osou, jsou náchylné ke ztrátě stability. K tomu dochází v důsledku vybočení tlačené pásnice.
V našem příspěvku posoudíme montážní styk dutých průřezů řešený pomocí čelní desky. Jedná se přitom o dolní pásnici příhradového nosníku, který se musí z přepravních důvodů rozdělit.
V programu SHAPE-THIN lze části stěn s podélnými výztuhami posoudit podle článku 4.5 normy EN 1993-1-5. U stěn s podélnými výztuhami se mají uvážit účinné plochy lokálního boulení různých subpanelů mezi výztuhami a účinné plochy celkového boulení vyztuženého panelu.
U podvěsných jeřábů namáhají spodní pásnici nosníku jeřábové dráhy kromě globálních účinků přídavně také kolová zatížení na lokální ohyb. Spodní pásnice se vlivem těchto lokálních ohybových napětí chová jako deska a vykazuje dvouosou napjatost [1].
Boulení skořepin lze považovat za nejmladší a nejméně probádanou oblast stabilitních výpočtů staveb. Důvodem není ani tak nedostatek výzkumné činnosti, jako spíše složitá teorie. Se zavedením a rozvojem metody konečných prvků ve stavebně technické praxi již mnoha odborníkům nepřipadá nutné zabývat se komplikovanou teorií boulení skořepin. K jakým problémům a chybám to může vést, velmi dobře shrnují Knödel a Ummenhofer [1].
Spolupůsobení desek, které mají účinkovat jako tažená nebo tlačená pásnice, je třeba zajistit jejich smykově tuhým připojením na stojinu. Takového spoje dosáhneme podobně jako u přenosu smyku ve spáře mezi záběry betonáže za spolupůsobení tlakových a tahových diagonál. Abychom zaručili únosnost ve smyku, je třeba ověřit, že je zajištěna únosnost tlakových diagonál a že příčná výztuž může přenášet sílu v tahových diagonálách.
Program SHAPE-THIN slouží k výpočtu průřezových hodnot a napětí u libovolných průřezů. Oslabení pásnice nebo stojiny otvory pro šrouby lze modelovat pomocí nulových prvků. Při následném přepočítání napětí se zohlední redukované průřezové hodnoty. Zvláštní pozornost je přitom třeba věnovat smykovým napětím, která se obvykle v oblasti nulových prvků nastavují na nulu. Jestliže se přepočítávají smyková napětí na základě redukovaných průřezových hodnot bez další úpravy, ukazuje se, že integrál smykových napětí se již nerovná uvažované posouvající síle. V následujícím příkladu si proto podrobně předvedeme, jak bychom měli smykové napětí počítat.
Pokud průřez hliníkového prutu sestává ze štíhlých prvků, hrozí možnost selhání vlivem lokálního boulení pásnic nebo stojin ještě dříve, než prut dosáhne plné tuhosti. V přídavném modulu RF-/ALUMINUM ADM jsou nyní k dispozici tři možnosti, jak stanovit jmenovitou pevnost v ohybu pro mezní stav lokálního boulení Mnlb podle kapitoly F.3 v 2015 Aluminum Design Manual. Tyto tři metody odpovídají článkům F.3.1 Metoda váženého průměru, F.3.2 Přímá pevnostní metoda a F.3.3 Metoda hraničních prvků.
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.
Základ pro posouzení konstrukcí na boulení metodou účinných šířek, resp. metodou redukovaných napětí představuje výpočet kritického zatížení konstrukce, dále již jen LAB (lineární analýza boulení). V našem příspěvku popíšeme analytický výpočet součinitele kritického zatížení a využití metody konečných prvků (MKP).
Jako alternativu k metodě náhradního prutu se v tomto příspěvku podíváme na to, jak stanovit vnitřní síly ve stěně náchylné na boulení podle teorie druhého řádu se zohledněním imperfekcí a následně provést posouzení průřezu na ohyb a tlak.
Tiskový protokol programu RFEM/RSTAB obsahuje funkci textového bloku. Mit dieser Funktion kann man benutzerdefinierte Textblöcke mit Formatierung und Überschrift verfassen und in das Ausdruckprotokoll einfügen.
Pomocí přídavných modulů RF-STABILITY a RSBUCK pro RFEM a RSTAB lze provést analýzu vlastních čísel pro rámové konstrukce a stanovit tak kritické součinitele zatížení včetně tvarů boulení. Je možné určit několik způsobů boulení. Poskytují informace o modelových oblastech ohrožených stabilitou.
Před vlastní analýzou je třeba ocelové průřezy klasifikovat podle kap. 5.5 normy EN 1993‑1‑1 s ohledem na jejich únosnost a rotační kapacitu. Analyzují se přitom jednotlivé části průřezů a zařazují se do třídy 1 až 4. Třídu průřezu přitom obecně určuje část průřezu s nejvyšší třídou. Zatímco u průřezů třídy 1 a 2 lze při následném posouzení uvažovat plastickou únosnost, lze u průřezů od třídy 3 provést pouze pružnou analýzu. U průřezů třídy 4 se vyskytuje lokální boulení již před dosažením pružného momentu. Tuto skutečnost lze zohlednit tak, že použijeme účinné šířky. Následující článek se podrobněji zabývá výpočtem účinných průřezových hodnot.
Pro posouzení mezního stavu únosnosti se podle EN 1998-1, čl. 2.2.2 a 4.4.2.2 [1] vyžaduje výpočet zohledňující teorii druhého řádu (P-Δ účinek). Tento účinek nemusí být zohledněn pouze tehdy, pokud je součinitel citlivosti mezipodlažního posunu θ menší než 0,1. Součinitel θ je definován následovně:$$\mathrm\theta\;=\;\frac{\displaystyle{\mathrm P}_\mathrm{tot}\;\cdot\;{\mathrm d}_\mathrm r} návrhová situace zemětřesení (viz rovnice 2) dr = vzájemný posun podlaží stanovený jako rozdíl vodorovných posunů dS v horní a dolní části uvažovaného podlaží, pro tento účel se posuny stanoví pomocí lineárního spektra návrhové odezvy s q = 1,0Vtot = celkové seizmické zatížení uvažovaného podlaží pomocí návrhového spektra lineární odezvyh = výška podlaží
Posouzení boulení desek s výztuhami je speciálním úkolem pro inženýry. DIN EN 1993-1-5 stellt für diese Herausforderung drei Berechnungsverfahren zur Verfügung:Methode der wirksamen Querschnitte, [1], Kap. 4-7Methode der reduzierten Spannungen, [1], Kap. 10Berechnungen mit der Finite-Element-Methode (FEM), [1], Anhang C
V globálním výběru tiskového protokolu můžete v dolní sekci "Zobrazit" vybrat, zda se má vytvořit obsah. Das Inhaltsverzeichnis benötigt bei einer einspaltigen Darstellung oft zu viel Platz.