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.
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.
V průřezech vytvořených v programu SHAPE -THIN lze otvory, jako například díry pro šrouby, modelovat pomocí prvků s nulovou tloušťkou. Program nabízí dvě možnosti výpočtu smykových napětí v oblasti těchto nulových prvků.
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.
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.
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 6.3.2 EN 1993-1-1. Vzhledem k jednoosému ohybu by se posouzení mohlo provést také obecnou metodou podle článku 6.3.4. Stanovení součinitele kritického zatížení na idealizovaném modelu prutu se má ovšem navíc v rámci výše zmíněných metod ověřit pomocí MKP modelu.
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.
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.
Následující konstrukci přebíráme z odborné literatury [1] „Kommentar zum Eurocode 3 (Komentář k Eurokódu 3)“, kde se uvádí jako příklad IV.10. U daného sloupu s lineárně proměnným průřezem je třeba ověřit dostatečnou únosnost (posouzení průřezu a stability). Protože se nejedná o stejnoměrný konstrukční prvek, musí se stabilita (vzpěr z roviny) posoudit obecnou metodou podle článku 6.3.4 anebo podle teorie druhého řádu.
Ve smíšených konstrukcích z plošných a prutových prvků, analyzovaných MKP, lze průvlak pro posouzení na prutu řešit fiktivním průřezem deskového nosníku, jehož geometrie závisí na spolupůsobící šířce. Pokud v programu RFEM použijeme prut typu „Žebro“, bude se při stanovení tuhosti uvažovat příspěvek desky (plošný prvek) a příspěvek stojiny (prutový prvek). Tento postup s sebou nese zvláštnosti, na které se v našem příspěvku blíže podíváme.
Pomocí programu SHAPE-THIN můžete detailně modelovat rohové oblasti průřezů: Funkce "Vyhladit roh" vyplní roh prvkem a automaticky ho spojí s nulovým prvkem. Hierzu ist lediglich der Eckbereich anzuklicken.Mit der Funktion "Ecke abrunden oder abwinkeln" kann die Ecke abgerundet oder abgewinkelt werden. Hierzu sind der Abrundungsradius anzugeben und die beiden Elemente anzuklicken.
Rozhraní DXF v programu RFEM nyní exportuje prvek 3DFACE do souboru DXF pro každou buňku sítě konečných prvků exportované konstrukce. Das 3DFACE-Element wird zum Beispiel von AutoCAD beim Einlesen erkannt und kann als Fläche in der Grafik dargestellt werden. Verschiedene visuelle Stile helfen hier, die 3DFACE-Flächen in der gewünschten Ansicht darzustellen.
V následujícím příspěvku posoudíme prostý nosník namáhaný na ohyb a tlak v přídavném modulu RF-/STEEL EC3 podle EN 1993-1-1. Jakožto nosník s náběhem se jedná o nestejnoměrný konstrukční prvek, a je ho tudíž třeba posoudit obecnou metodou podle článku 6.3.4 normy EN 1993‑1‑1 anebo podle teorie druhého řádu. Obě možnosti nyní prověříme a porovnáme. V případě analýzy druhého řádu lze přitom navíc uplatnit metodu dílčích vnitřních sil, Proto je posouzení rozděleno do tří kroků: posouzení podle čl. 6.3.4 normy EN 1993-1-1 (obecná metoda), posouzení podle teorie druhého řádu, pružné (analýza vázaného kroucení), posouzení podle teorie druhého řádu, plastické (analýza vázaného kroucení a metoda dílčích vnitřních sil ).