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.
Programy RFEM a RSTAB nabízejí parametrické zadávání vstupních údajů jako užitečnou funkci při vytváření nebo úpravě modelů pomocí proměnných. V tomto příspěvku si ukážeme, jak lze definovat globální parametry a jak je používat ve vzorcích pro stanovení číselných hodnot.
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.
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.
Nejčastější příčinou nestabilních modelů je nelinearita při neúčinnosti prutu jako jsou tahové pruty. Nejjednodušším příkladem je rám s kloubově podepřenými sloupy a momentovými klouby v hlavicích sloupů. Takový nestabilní systém musí být stabilizován křížovým ztužením tahovými pruty. V případě kombinací zatížení s vodorovným zatížení zůstává takový systém stabilní. Pokud je však konstrukce zatížena pouze svisle, oba tahové pruty ztužení jsou neúčinné a systém se stává nestabilním, což způsobí přerušení výpočtu. Tomu se lze vyhnout nastavením Zvláštních úprav vypadávajících prutů v menu „Výpočet“ → „Parametry výpočtu“ → „Globální parametry výpočtu“.
Díky prudkému vývoji v oblasti IT je trendem i při navrhování budov vytvářet globální modely. Velké projekty jsou zřídka zpracovávány jedním jediným inženýrem. Jednotná správa projektů v celé firmě je u velkých projektů klíčem k efektivní práci.
Před založením statického modelu si každý uživatel rozmýšlí parametry systému a jak model co nejlépe definovat. Zvláštní pozornost by přitom měla být věnována také orientaci globálního souřadného systému. V oblasti technického inženýrství je globální osa Z obvykle orientována dolů (ve směru vlastní tíhy), zatímco v architektonické oblasti směřuje většinou nahoru. Diese Unterschiede können oftmals zu Schwierigkeiten bei der Modellierung führen, beispielsweise beim Austausch von Gesamtmodellen oder DXF-Folien.
Pokud jsou v modelu použity jakékoli nelinearity, jako například neúčinné podpory/základy, nelineární pruty nebo kontaktní tělesa, je možné je deaktivovat v globálních parametrech výpočtu.
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.
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.
V našem příspěvku posoudíme nosník o dvou polích, který je namáhaný na ohyb, v přídavném modulu RF-/STEEL EC3 podle EN 1993-1-1. Dostatečná stabilizační opatření umožňují vyloučit globální stabilitní selhání.
V našem příspěvku navrhneme třídu průřezu pro nosník o dvou polích. Dále provedeme nezbytná posouzení průřezu. Dostatečná stabilizační opatření umožňují vyloučit globální stabilitní selhání.
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].
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.
Podle EN 1993‑1‑1 [1] je třeba ve výpočtech zpravidla zohlednit ekvivalentní geometrické imperfekce, jejichž hodnoty mají vyjadřovat možné účinky všech typů imperfekcí. Norma EN 1993-1-1, odstavec 5.3, stanoví základní imperfekce pro globální analýzu rámů a také imperfekce prutů.
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).
V prostorových konstrukcích hraje poloha prutu důležitou roli při výpočtu vnitřních sil. Orientaci os prutu lze zaprvé stanovit globálním úhlem natočení průřezu, zadruhé pak specifickým úhlem natočení prutu. Ze součtu obou uvedených úhlů se určí poloha hlavních os prutu ve 3D modelu.
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.
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.
Uzlové podpory se zpravidla zadávají s ohledem na globální osový systém. Je nach Situation kann jedoch eine Knotenlagerdrehung erforderlich werden. Als Beispiel soll eine Bodenplatte mit Pfahlgründung dienen. Die Pfähle stehen aus geologischen Gründen nicht senkrecht, sondern schief im Erdreich. Die Endpunkte der Pfähle werden jeweils mit einem Knotenlager versehen, welches nur Kräfte entlang der Bohrpfahlrichtung aufnehmen kann. Hierzu ist eine Drehung der Knotenlager nötig. Die Möglichkeiten hierfür wurden bereits in vorangegangenen Beiträgen erwähnt.
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.
Soll der Stabilitätsnachweis von Stäben nach dem Ersatzstabverfahren unter Berücksichtigung der Schnittgrößen nach Theorie I. Ordnung geführt werden, ist die Bestimmung der maßgebenden Ersatzstablänge von großer Bedeutung.