KB 001857 | Posouzení na únavu podle EN 1992-1-1 v programu RFEM 6

Posouzení na únavu podle EN 1992-1-1 je třeba provést u konstrukčních prvků, které jsou vystaveny velkým rozkmitům rozpětí napětí a/nebo mnoha změnám zatížení. Posouzení pro beton a výztuž se provádějí odděleně. K dispozici jsou dvě možné metody posouzení.

Úvod
Posouzení na únavu železobetonových konstrukčních prvků je založeno na explicitním posouzení na únavu (metoda posouzení 3). Toto posouzení je vysoce přesné, je však velmi výpočetně náročné. Proto byly vyvinuty dvě zjednodušené metody posouzení, aby byl výpočetní čas co nejkratší. Metoda posouzení 1, která definuje maximální přípustný rozkmit napětí, a metoda posouzení 2, která provádí zjednodušené posouzení na únavu pomocí poškozujícího ekvivalentního rozkmitu napětí.

V programu RFEM 6 jsou implementovány metody posouzení 1 a 2.

Metoda 1 = Zjednodušená metoda posouzení

Toto posouzení používá častou kombinaci účinků 'MSP - častá' (rovnice 6.15b podle EN 1990).

Pro posouzení podélné výztuže nesmí maximální rozkmit napětí oceli překročit hodnotu rozkmitu napětí uvedenou v normě. Posuzuje se přitom namáhání ohybem a normálovou silou a také interakce kroucení, ohybu, normálové síly a smyku. ΔσS,max je maximální rozkmit napětí oceli a k1 je součinitel pro přípustný rozkmit napětí
Posouzení na smyk se provádí s výztuží a bez výztuže. Pro posouzení bez smykové výztuže musí být splněna následující podmínka.
V případě posouzení se smykovou výztuží nesmí rozkmit napětí ve smyku překročit rozkmit napětí uvedený v normě.

Posouzení pro tlakové napětí betonu a pro tlakové diagonály betonu musí splňovat následující podmínku. Při posouzení tlakových diagonál v betonu se fcd,fat redukuje součinitelem ν1 pro smykové trhliny. Napětí betonu v tlaku se stanoví z ohybových a normálových sil, napětí v tlakových diagonálách betonu ze smykových a torzních sil.

Metoda 2 = Posouzení pomocí poškozujícího ekvivalentního rozkmitu napětí

Pro toto posouzení je nutná rozšířená kombinace účinků častá 'MSP - časté' (rovnice 6.69 podle EN 1992-1-1).

Pro podélnou výztuž je třeba provést následující posouzení. Posuzuje se přitom namáhání ohybem a normálovou silou a také interakce kroucení, ohybu, normálové síly a smyku.

Poškozující ekvivalentní rozkmity napětí pro N* zatěžovacích cyklů musí být menší než přípustné rozkmity napětí pro N* zatěžovacích cyklů podle S-N křivek (Wöhlerových křivek).

Posouzení na smyk se provádí s výztuží a bez výztuže. Pro posouzení bez smykové výztuže musí být splněna následující podmínka.

V případě posouzení se smykovou výztuží nesmí rozkmit smykového napětí překročit poškozující ekvivalentní rozkmit napětí podle S-N křivky.

Posouzení pro tlakové napětí betonu a pro tlakové diagonály betonu musí splňovat následující podmínku. Napětí betonu v tlaku se stanoví z ohybových a normálových sil, napětí v tlakových diagonálách betonu ze smykových a torzních sil.

Úprava metody posouzení pomocí poškozujícího ekvivalentního rozkmitu napětí
V konfiguracích pro posouzení lze ručně upravit následující parametry. Ty ovlivňují rozkmity napětí.

Opravný součinitel λs
Tento součinitel ekvivalentního poškození pro únavu vychází z norem pro mostní konstrukce EN 1992-2 NN.2.1 a NN.3.1. Součinitel zvyšuje rozkmit působících napětí. Tento součinitel zohledňuje intenzitu provozu, životnost a rozpětí nosných prvků, jakož i počet jízdních pruhů, typ provozu a drsnost povrchu

Zadání zatěžovacích cyklů
Počet cyklů má vliv na přípustné charakteristické rozkmity napětí podle S-N křivek, tabulky 6.3N.

Shrnutí
Při posouzení na únavu lze zohlednit rozdíly v napětí v důsledku změn zatížení a účinky oslabení materiálu v důsledku vysokého počtu cyklů zatížení. Při použití obou výše uvedených metod posouzení máme dvě možnosti pro zjednodušené posouzení na únavu.

Poznámky
Posouzení na únavu se provádí na základě extrémních hodnot jedné nebo více kombinací výsledků. Pro výpočet tak musí být vytvořena alespoň jedna kombinace výsledků.