Výzva
Dřevěná panelová výstavba se vyznačuje vysokým stupněm prefabrikace, krátkou dobou výstavby a relativně nízkou spotřebou zdrojů. Její použití se však dosud soustřeďuje převážně na budovy s malým počtem podlaží. Výzvou pro vícepodlažní dřevostavby je účinně zvýšit únosnost a tuhost vyztužujících stěn, aniž by bylo nutné přidávat další konstrukční vrstvy nebo spovací prostředky.
Ve výzkumném projektu HELEPOLIS se proto na RWTH Aachen University zkoumalo, do jaké míry lze protipožární obklady, které jsou u vícepodlažních dřevostaveb tak jako tak nutné, použít spolu se statickým opláštěním pro vodorovné vyztužení. Za tímto účelem bylo nutné experimentálně, analyticky a numericky popsat komplexní spolupůsobení dřevěných žeber, několika vrstev desek, nelineárních spojovacích prostředků a kotev.
Řešení
Pro numerické výzkumy byl v programu RFEM vyvinut model konečných prvků. Dřevěná žebra byla modelována pomocí prutových prvků a vrstvy opláštění a obkladů pomocí plošných prvků. Nelineární chování spojovacích prostředků mezi deskami a dřevěným rámem z hlediska závislosti zatížení-deformace bylo zohledněno pomocí liniových uvolnění, respektive spojitých pružin. Jako vstupní veličiny sloužily experimentálně zjištěné křivky závislosti zatížení-deformace ze zkoušek spojovacích prostředků.
RFEM byl použit zejména díky snadné definici nelineárních liniových uvolnění a automatickému generování sítě. To umožnilo efektivně zkoumat různé skladby stěn a konfigurace spojovacích prostředků a porovnávat numerické výsledky se zkouškami na spojovacích jednotkách, stěnových deskách a kompletních konstrukcích dřevěných panelů.
Výzkumy ukazují, že dodatečné vrstvy desek a jejich spojovacích prostředků zásadně ovlivňují tuhost a únosnost dřevěných panelových stěn. Tento příspěvek je zvláště bezpečnostně relevantní při posouzení účinků zemětřesení a nesmí být ani paušálně zanedbán, ani uplatněn bez vhodných výpočtových modelů. Výsledky výzkumu byly převedeny do prakticky orientované navrhovací příručky s doplňkovým výpočtovým nástrojem.
Výhody plynoucí z použití softwaru Dlubal
- Efektivní nelineární modelování — Liniové klouby a rozložené pružiny popisují chování spojovacích prostředků přímo na základě experimentálních křivek závislosti zatížení-deformace
- Flexibilní parametrické studie — Automatické generování sítě umožňuje rychlé zkoumání různých konfigurací stěn a uspořádání opláštění
- Validované numerické výsledky — Výsledky z RFEM byly experimentálně potvrzeny na úrovni jednotlivých spojovacích prostředků, stěnové desky i celkové nosné konstrukce
- Přenos do praxe — Výsledky modelování přímo vstoupily do publikované směrnice pro navrhování v dřevostavbách
- Platforma s podporou API — API od Dlubalu umožňuje integraci do automatizovaných procesů navrhování nosných konstrukcí — relevantní pro budoucí nástroje pro posouzení založené na AI
