Větrolamy jsou speciální tkaninové konstrukce, které chrání životní prostředí před škodlivými chemickými částicemi, omezují větrnou erozi a pomáhají zachovat cenné zdroje. Programy RFEM a RWIND se používají pro analýzu větrolamů jako programy pro jednosměrnou interakci proudění a konstrukce (FSI). V tomto příspěvku ukážeme, jak lze provést statické posouzení větrolamů pomocí programů RFEM a RWIND.
RWIND 2 je program pro generování zatížení větrem metodou CFD (Computational Fluid Dynamics). Simuluje proudění větru kolem budov včetně nepravidelných a unikátních geometrií pro stanovení zatížení větrem na jejich plochy a pruty. Program RWIND 2 může být integrován do programů RFEM/RSTAB pro statické výpočty nebo použit samostatně.
Standardní situací v případě dřevěných prutových konstrukcí je spojení menších prutů s větším hlavním nosníkem za vzniku kontaktní plochy. Podobné podmínky mohou nastat na konci prutu, když je nosník uložen na podpoře s možným otlačením. V obou případech musí být nosník navržen tak, aby zohledňoval únosnost v otlačení kolmo k vláknům podle NDS 2018, čl. 3.10.2 a CSA O86:19, body 6.5.6 a 7.5.9. V programech pro statické výpočty není obvykle možné provést toto kompletní posouzení, protože není známa kontaktní plocha uložení. V programu nové generace RFEM 6 a addonu Posouzení dřevěných konstrukcí je ale nová funkce 'Návrhová podpora', která umožňuje uživateli provést posouzení únosnosti v otlačení kolmo k vláknům podle norem NDS a CSA.
Optimální úloha pro posouzení na protlačení podle ACI 318-19 [1] nebo CSA A23.3:19 [2] je takový případ, kdy je deska vystavena zatížení nebo reakci vysoce koncentrovanými do jednoho bodu. V programu RFEM 6 se uzel, v němž dochází k protlačení, označuje jako uzel protlačení. Tyto vysoké koncentrace sil mohou být způsobeny sloupem, osamělou silou nebo uzlovou podporou. Spojovací stěny mohou také vést k osamělým zatížením na koncích a v rozích těchto stěn a na koncích liniových zatížení a podpor.
Posouzení na protlačení se má podle EN 1992-1-1 provést u desek se soustředěným zatížením nebo reakcí. Uzel, kde se provádí posouzení na únosnost ve smyku při protlačení (tj. v případě problému s protlačením), se označuje jako uzel protlačení. Soustředěné zatížení v těchto uzlech lze zadat pomocí sloupů, osamělé síly nebo uzlových podpor. Koncový bod lineárního zatížení na deskách se také považuje za soustředěné zatížení, a proto by měla být kontrolována smyková únosnost také na koncích a v rozích stěn a na koncích nebo v rozích liniových zatížení a liniových podpor.
RFEM 6 má k dispozici addon Form-finding pro nalezení rovnovážných tvarů tahem zatížených plošných modelů a osově zatížených prutů. Tento addon aktivujte v Základních údajích modelu a použijte k nalezení geometrického tvaru, ve kterém je předpětí lehkých konstrukcí v rovnováze s existujícími okrajovými podmínkami.
Konstrukce jsou ve skutečnosti trojrozměrné; někdy je však lze zjednodušit a analyzovat jako 2D nebo 1D modely. Typ modelu má rozhodující vliv na namáhání konstrukčních prvků a měl by být definován před modelováním a výpočtem.
V tomto příspěvku se zabýváme stanovením výztuže u nosníku namáhaného v prostém tahu podle EN 1992-1-1. Cílem je posoudit namáhání prutového prvku v tahu (bez vynucených deformací) a stanovit betonářskou výztuž podle konstrukčních pravidel a ustanovení normy pomocí programu RFEM pro statické výpočty.
Uložení desek z křížem lepeného dřeva si zaslouží zvláštní pozornost. Běžně se stěna z křížem lepeného dřeva upevňuje smykovým kotvením proti namáhání ve smyku a tahovými kotvami proti vztlakovým silám.
V tomto příspěvku se budeme zabývat prvky, na jejichž průřez působí současně ohybový moment, posouvající síla a osová tlaková nebo tahová síla. V našem příkladu ovšem nebudeme uvažovat namáhání posouvající silou.
Při spojování prvků namáhaných v tahu šroubovými spoji je třeba při posouzení únosnosti zohlednit oslabení průřezu vyvrtáním otvorů pro šrouby. V následujícím příspěvku popíšeme, jak lze v přídavném modulu RF-/STEEL EC3 provést posouzení únosnosti v tahu tahového prutu s oslabenou plochou průřezu podle EN 1993-1-1.
Samotný beton se vyznačuje pevností v tlaku. K tlakové a především k tahové pevnosti betonu přispívá přidaná ocelová výztuž. Tato výztuž se zpravidla umisťuje v tažených oblastech nosníků nebo plošných prvků (železobetonové desky, stropy, stěny) pro přenos tahových sil vyvolaných vnějším namáháním.
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.
V přídavném modulu RF-PUNCH Pro lze provést posouzení na protlačení v rozích a na okrajích stěn. Při posouzení se přitom vychází z kritického zatížení pro protlačení, které se stanoví automaticky na základě vnitřních sil spočítaných v programu RFEM v připojené ploše. Vzhledem k tomu, že na vnitřní síly na plochách vypočítaných v programu RFEM mohou mít vliv místa singularity, může být negativně ovlivněno také stanovené zatížení pro protlačení v rohu nebo na okraji stěny. Cílem našeho příspěvku je ukázat možnosti optimalizace, kterými lze tento nepříznivý vliv minimalizovat.
Přídavný modul RF-PUNCH Pro umožňuje v bodech možného protlačení umístit rozšířené hlavice sloupů, a zvýšit tak smykovou únosnost železobetonové desky. V následujícím příspěvku si ukážeme posouzení na protlačení s možností zohlednit případné rozšíření hlavice sloupu.
V modulu RF-PUNCH Pro lze provést posouzení na protlačení v místech soustředěného zatížení (připojení sloupu, uzlová podpora a uzlové zatížení) i na okrajích a v rozích stěn.
K běžným úlohám při návrhu železobetonových konstrukcí patří také posuzování tlačených prvků při dvouosém namáhání ohybem. V následujícím příspěvku popíšeme různé postupy v souladu s článkem 5.8.9 normy EN 1992-1-1, které lze uplatnit při návrhu tlačených prvků namáhaných dvouosým ohybem v případě použití metody založené na jmenovité křivosti podle článku 5.8.8.
Pro detailní posouzení spojů namáhaných ve střihu a v otlačení nebo jejich bezprostředního okolí hraje důležitou roli zadání nelineárních kontaktních podmínek. V tomto příspěvku budeme vycházet z modelu spoje jako tělesa a pokusíme se najít pro daný problém srovnatelné zjednodušené plošné modely.
Programy RFEM a RSTAB jsou programy pro obecné výpočty prutových konstrukcí a pro analýzu konstrukcí metodou konečných prvků, které jsou schopny pokrýt bezpočet dílčích oblastí stavebního oboru. V obou těchto programech lze také posuzovat lanové konstrukce. V našem příspěvku představíme některé nástroje pro modelování a návrh lanových konstrukcí.
Minimální konstrukční výztuž podle EN 1992-1-1, čl. 9.2.1 slouží k zajištění požadovaného chování nosné konstrukce. Má zabránit jejímu křehkému porušení. Minimální výztuž je třeba uspořádat nezávisle na velikosti skutečného namáhání.
Přídavný modul RF-PUNCH Pro slouží k posouzení na protlačení podle 6.4 normy EN 1992-1-1. V našem příspěvku předvedeme na jednoduchém příkladu posouzení podle DIN EN 1992-1-1 nejdříve pro případ automatického návrhu vnitřních a vnějších kontrolovaných obvodů a následně v případě uživatelsky zadaných vnitřních kontrolovaných obvodů.
Singularity se vyznačují soustředěním výsledných napěťových hodnot v omezené oblasti. Jsou podmíněny metodikou MKP. Teoreticky se přitom tuhost a/nebo namáhání v nekonečné velikosti soustředí v nekonečně malé oblasti.
Lanové a membránové konstrukce jsou považovány za velmi štíhlé a estetické stavební konstrukce. Jejich zčásti velmi složité tvary vyznačující se dvojitou křivostí lze stanovit pomocí vhodných algoritmů pro form-finding. Ein möglicher Lösungsansatz ist hier zum Beispiel die Formensuche über das Gleichgewicht zwischen der Oberflächenspannung (vorgegebene Vorspannung und zusätzliche Last wie Eigengewicht, Druck etc.) und den gegebenen Randbedingungen.
Přídavný modul RF-PUNCH Pro umožňuje provádět posouzení na protlačení podle EN 1992-1-1 [1]. Kromě posouzení jednotlivých sloupů lze v přídavném modulu RF-PUNCH Pro analyzovat také konce a rohy stěn. Na tomto místě bych také rád odkázal na předchozí článek o přídavném modulu RF-PUNCH Pro, který vysvětluje, jak stanovit zatížení pro protlačení na koncích a v rozích stěn.
V přídavném modulu RF‑/STEEL EC3 máme v situaci, kdy není k dispozici žádné posouzení, možnost příslušnou vnitřní sílu zanedbat. Příklady takových situací jsou: ohyb a tlak na úhelnících, ohyb ve více osách pro posouzení podle obecné metody, kroucení.
Membránové konstrukce během projekční činnosti vyžadují speciální přístup, který respektuje jejich odlišnost od konvenčních staveb. Nedílnou součástí navrhování těchto staveb je proces hledání vhodných předepjatých tvarů a generování střihových vzorů. Text stručně popisuje dva zásadní procesy při navrhování membránových konstrukcí. Záměrem je přiblížit jejich fyzikální povahu a demonstrovat jednotlivá tvrzení doprovodnými příklady.
Přídavný modul RF-PUNCH Pro umožňuje posouzení stropních a základových desek na protlačení podle EN 1992-1-1. Bei einer Deckenplatte wird der kritische Rundschnitt gemäß 6.4.2 (1), EN 1992-1-1 [1] in einem Abstand von 2 d von der Lasteinleitungsfläche angenommen.
Přídavný modul RF-FORM-FINDING umožňuje v programu RFEM stanovit rovnovážné tvary membránových a lanových prvků. In diesem Berechnungsprozess sucht das Programm für die Membran- und Seilelemente eine geometrische Lage, in der die Oberflächenspannung/Vorspannung der Membranen und Seile im Gleichgewicht mit den natürlichen und geometrischen Randreaktionen steht. Dieser Prozess heißt Formfindung (nachfolgend FF genannt). Die FF-Berechnung wird in RFEM global in den "Basisangaben" eines Modells im Register "Optionen" aktiviert. Nach Aktivierung werden in RFEM ein Lastfall beziehungsweise ein Berechnungsprozess mit dem Namen RF-FORMFINDUNG angelegt und für die Seil- und Membraneingabe zusätzlich FF-Parameter zur Definition der Oberflächenspannung und Vorspannung freigeschaltet. Die Aktivierung der FF-Option bedeutet für das Programm, dass vor der reinen strukturellen Berechnung der Schnittgrößen, Verformung, Eigenwerte etc. immer zuerst der Formfindungsprozess gestartet und für die Folgeberechnung ein entsprechend vorgespanntes Modell vorgegeben wird.