Americký institut pro ocelové vazníky (Steel Joist Institute - SJI) nedávno vytvořil tabulky pro virtuální ocelové vazníky, které umožňují stanovovat průřezové charakteristiky ocelových vazníků (Open Web Steel Joist). Tyto virtuální vazníky jsou charakterizovány jako ekvivalentní nosníky s širokou pásnicí, které dobře aproximují oblast pásu vazníku, účinný moment setrvačnosti a tíhu. Virtuální ocelové vazníky jsou k dispozici také v databázi průřezů RFEM a RSTAB.
V souladu s čl. 6.6.3.1.1 a čl. 10.14.1.2 normy ACI 318-19 a CSA A23.3-19 zohledňují redukci tuhosti betonových prutů a ploch pro různé typy prvků. Mezi typy komponent na výběr patří stěny s trhlinami i bez trhlin, ploché desky a stropy lokálně podepřené, nosníky nebo sloupy. Součinitele násobení v programu jsou převzaty přímo z tabulek 6.6.3.1.1 (a) a 10.14.1.2.
U dřevěných konstrukcí se nosníky často skládají z několika dřevěných dílů. Jednotlivé díly jsou spojené lepidlem, hřebíky, vruty, kolíky nebo lícovanými šrouby. V případě spoje lepidlem je spoj třeba uvažovat jako tuhý. U spojů např. pomocí kolíkových spojovacích prostředků je spoj polotuhý a průřezové charakteristiky spojených dílů nelze plně aplikovat.
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 tomto příspěvku popíšeme různé možnosti, jak stanovit přípustnou deformaci nosníků jeřábové dráhy. Vzhledem k tomu, že se v praxi používají nosníky o několika polích a poddajné příčné podpory (podélné ztužení), chceme v našem příspěvku objasnit, jak vybrat správnou metodu.
Modul RF-TIMBER CSA umožňuje navrhovat dřevěné nosníky metodou ASD (pomocí dovolených napětí) podle normy 2014 CSA O86. Přesný výpočet únosnosti v ohybu a součinitelů přizpůsobení dřevěných prutů je důležitý pro návrh a posouzení bezpečnosti. V následujícím příspěvku ověříme výpočtovou únosnost v ohybovém momentu v přídavném modulu RFEM TIMBER CSA krok za krokem pomocí analytických rovnic podle normy CSA O86-14, včetně ohybových modifikačních součinitelů, únosnosti ohybového momentu a konečného využití.
Modul RF-TIMBER AWC umožňuje navrhovat dřevěné nosníky metodou ASD (pomocí dovolených napětí) podle normy 2018 NDS. Přesný výpočet únosnosti v ohybu a součinitelů přizpůsobení dřevěných prutů je důležitý pro návrh a posouzení bezpečnosti. V následujícím příspěvku ověříme maximální kritický vzpěr v modulu RF-TIMBER AWC krok za krokem pomocí analytických rovnic podle NDS 2018 včetně součinitelů přizpůsobení v ohybu, upravené návrhové hodnoty pevnosti v ohybu a konečného využití.
Podle čl. 6.6.3.1.1 normy ACI 318-14 a čl. respektive čl. 10.14.1.2 normy CSA A23.3-14 se v programu RFEM zohledňuje redukce tuhosti u různých typů betonových prutových i plošných prvků. Mezi typy komponent na výběr patří stěny s trhlinami i bez trhlin, ploché desky a stropy lokálně podepřené, nosníky nebo sloupy. Součinitele násobení v programu jsou převzaty přímo z tabulek 6.6.3.1.1 (a) a 10.14.1.2.
Občas se stává, že dva křížící se nosníky leží blízko nad sebou. Při modelování takových konstrukcí nastává otázka, jak lze mezi oběma nosníky zohlednit kontakt s přenosem sil v tlaku, zatímco kontakt v tahu má být jmenovitě u horního nosníku při zdvihu neúčinný.
Statik má mnoho možností, jak posoudit polotuhý spřažený nosník. Liší se především ve způsobu modelování. Zatímco metoda za použití součinitele gama nabízí jednoduché modelování, je třeba v případě jiných postupů (například při uplatnění metody analogie smyku) počítat s náročnějším modelováním, které je ovšem vyváženo podstatně flexibilnějším použitím metody.
RFEM nabízí možnost modelovat také zakřivené nosníky. Hierfür muss zunächst eine gekrümmte Linie erstellt werden (siehe Bild 01). Dieser Linie kann im Anschluss ein Stab mit einem Querschnitt zugeordnet werden. Die Vorteile gegenüber der Modellierung mit Stabsegmenten sind die einfachere Handhabung bei der Modellierung sowie die eindeutigere Ergebnisausgabe der Schnittgrößen.
Účinné posouzení předpjatých konstrukčních prvků vyžaduje další kroky, které přesahují standardní posouzení železobetonových konstrukcí počínaje modelováním předpínacích prvků přes výpočet náhradních zatížení až po posouzení únosnosti průřezu. Software pro návrh předpjatého betonu by proto měl mít jasnou strukturu a snadnou navigaci. RFEM se svými přídavnými moduly RF-TENDON a RF-TENDON Design tyto požadavky splňuje a umožňuje uživatelům kompletně navrhnout předpjaté nosníky, rámy, desky, budovy i mosty podle EN 1992-1-1 a různých národních příloh a také podle SIA 262.
Modul RF-/JOINTS Timber - Timber to Timber umožňuje posoudit připojení vedlejších nosníků na hlavní nosníky. Výpočet sil ve vrutech si vysvětlíme na příkladu nosníku připojeného na torzně tuhý hlavní nosník.
Americký institut pro ocelové vazníky (Steel Joist Institute - SJI) nedávno vytvořil tabulky pro virtuální ocelové vazníky, které umožňují stanovovat průřezové charakteristiky ocelových vazníků (Open Web Steel Joist). Tyto virtuální vazníky jsou charakterizovány jako ekvivalentní nosníky s širokou pásnicí, které dobře aproximují oblast pásu vazníku, účinný moment setrvačnosti a tíhu. Virtuální ocelové vazníky jsou k dispozici také v databázi průřezů RFEM a RSTAB.
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.
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.
V programu RFEM a RF‑CONCRETE se nám nabízejí různé možnosti výpočtu deformace deskového nosníku ve stavu porušení trhlinami (stav II). V našem příspěvku nastíníme metody výpočtu (V) a možnosti modelování (M). Uvedené metody výpočtu a modelování se přitom neomezují pouze na deskové nosníky. Na jejich příkladu si jen předvedeme příslušné postupy.
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.
Betonové dílce se často musí v průběhu stavby budovat po částech. Klasickým příkladem je použití prefabrikovaných průvlaků, k nimž se až na místě stavby dobetonuje deska. Dobetonování průřezu vede ke vzniku styčných ploch mezi již ztvrdlým a čerstvým betonem. Při posouzení je pak třeba uvážit přenos podélných smykových sil, které mezi dílčími průřezy vznikají.
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.
Spřažené nosníky se v trojrozměrné analýze obvykle modelují pomocí ortotropních desek. V podélném směru tuhosti desky se zadává hlavní nosník a v příčném směru ortotropní deska. Tuhost desky v podélném směru se přitom nastaví přibližně na nulu. Výpočet hodnot tuhosti v ortotropní desce přiblížíme níže.
Zabudování do stávajících konstrukcí bylo vždy oblastí odborných znalostí inženýrů. Oft müssen in bestehende Bauwerke zusätzliche Lasten eingetragen werden. Často se přitom používají ocelové nosníky s čelními deskami a kolíkové spoje.
V železobetonových stavbách se často uplatňují průvlaky nebo případně deskové nosníky. Zatímco dříve se průvlak modeloval a počítal například jako pevná podpora a zjištěné podporové reakce se pak uvažovaly na samostatném prutovém systému s průřezem deskového nosníku, nabízí program RFEM jako jeden z komplexních programů pro výpočty metodou konečných prvků možnost zohlednit konstrukci jako celek, a posoudit ji tak přesněji.
Při posouzení konstrukčních prvků železobetonových konstrukcí je často nutné posoudit stěnové nosníky. Řeší se jimi hlavně překlady nad okny a dveřmi, průvlaky, spojení odskoků stropních desek a rámové systémy. Pokud je modelujeme v programu RFEM jako plochy, budou při výsledném vyhodnocení nutné výztuže zapotřebí další kroky.
Kromě přímých nosníků je někdy nutné v programu RSTAB vypočítat nebo posoudit obloukové nebo kruhové nosníky. Dazu gibt es unter "Extras" -> "Modell generieren" das Werkzeug "Kreis". Mit dessen Hilfe ist es möglich, entweder Vollkreise oder Teilkreise zu erzeugen. Der wichtigste Parameter ist hier die Anzahl der neuen Knoten, denn darüber wird die Genauigkeit der Ergebnisse gesteuert.
Z konstrukčních důvodů jsou smykové přípoje obvykle tvořeny deskami nebo úhelníky. Hlavní a vedlejší nosníky umístěné na horním okraji vyžadují zářezy nebo dlouhé desky. Kloubové spoje s čelní deskou jsou často přivařeny ke stojině.
V našem dřívějším příspěvku na toto téma jsme se zabývali nestabilitami, které se mohou vyskytnout, pokud použijeme tahové pruty. Příklad, který jsme si ukázali, se dotýkal především vyztužení stěn. Chybová hlášení, kterými nás program upozorňuje na nestabilitu, se mohou ovšem také týkat uzlů v oblasti nosníků. Zvláště náchylné jsou k tomu příhradové nosníky a příhradové nosníky. Co zde způsobuje nestabilitu?