Pruty | Základní údaje

Na záložce Pruty | Základní údaje dialogu „Konfigurace mezního stavu únosnosti“ nebo „Konfigurace pro pevnost“ provedete základní nastavení pro posouzení prutů a sad prutů.

„Parametry posouzení“ jsou rozděleny do několika kategorií, které se liší v závislosti na návrhové normě.

Obecné

Zaškrtávací políčko „Provést posouzení stability“ slouží k nastavení, zda se kromě posouzení průřezu mají provést také posouzení stability, například na vzpěr nebo klopení. Toto zaškrtávací políčko byste měli deaktivovat, pokud nechcete provádět posouzení stability nebo pokud jste již stabilitní účinky zohlednili při výpočtu vnitřních sil (například výpočtem druhého řádu s imperfekcemi a/nebo redukcí tuhosti).

Je-li posouzení stability aktivní, je potřeba definovat vzpěrné délky nebo okrajové podmínky a přiřadit je příslušným prutům nebo sadám prutů. Pokud tak neučiníte, není možné provést posouzení stability. V tabulce výsledků Chyby a upozornění se po výpočtu zobrazí příslušná hláška. Výjimkou jsou lana a tahové pruty, protože mohou přenášet pouze tahové síly a nevyžadují posouzení stability.

Zaškrtávací políčko „Provést rozšířené plastické posouzení“ umožňuje posoudit pruty nebo sady prutů podle tzv. „metody dílčích vnitřních sil“ (PIFM). Parametry můžete nastavit na záložce Tyče | Plasticita, která se zpřístupní po označení této možnosti.

Mezní hodnoty využití pro ignorování vnitřních sil a napětí

Návrhové normy pro posouzení, které jsou většinou koncipovány pro ruční výpočty, obsahují vzorce pro ověření nebo podmínky interakce, které jsou často určeny pouze pro určité kombinace vnitřních sil. Při statickém výpočtu na 3D modelu se však obvykle získávají velmi malé hodnoty vnitřních sil. Z inženýrského hlediska sice nemají pro únosnost žádný význam, při striktním dodržování návrhové normy však brání určitým ověření nebo nutí k použití nevýhodnějších vzorců pro interakci. Meze využití proto nabízejí jednoduchou a transparentní možnost zanedbat při posouzení určité vnitřní síly a tak obejít výše uvedené problémy.

Mezní hodnota η popisuje poměr působících vnitřních sil k plastické únosnosti průřezu, která se zjednodušeně určuje na základě průřezových charakteristik. Nejedná se zde o normativně stanovené únosnosti: specifická ustanovení norem (například týkající se klasifikace průřezů) se proto nezohledňují; to neodpovídá účelu nastavení mezních hodnot. Vysoké mezní hodnoty byste proto měli používat pouze pro testovací účely.

Pokud je výsledná síla nižší než mezní hodnota, provede se posouzení bez varování, že výsledná síla bude zanedbána.

1. V detailech posouzení však můžete na základě poznámky „Zanedbatelné“ u výpočtových vnitřních sil zkontrolovat, které vnitřní síly byly v důsledku mezních hodnot zanedbány a nebyly při posouzení zohledněny. Pokud jsou v daném místě všechny vnitřní síly zanedbatelné, je jako posouzení uvedena pouze kontrola zanedbatelných vnitřních sil.

Pokud je aktivován addon Vázané kroucení (7 stupňů volnosti), je pro některé návrhové normy k dispozici také mezní hodnota pro bimoment a smykové napětí od sekundárního kroucení.

Analýza tenkostěnných konstrukcí (pro EN)

Stanovení účinného průřezu vyžaduje iterativní postup. Ve vstupním poli „Maximální počet iterací“ můžete zadat nejvyšší možný počet výpočetních cyklů. Jakmile se rozdíl mezi výsledky dvou iterací sníží pod hodnotu „Maximální rozdíl mezi iteracemi“, výpočet se ukončí.

U nesymetrických průřezů namáhaných tlakem, u nichž hrozí lokální vzpěr, se poloha těžiště účinného průřezu oproti neoslabenému průřezu posune. Vnější tlaková síla působící soustředně na neoslabený průřez nyní působí na účinný průřez excentricky, takže vzniká dodatečný ohybový moment. Tento ohybový moment je při výpočtu zohledněn jako výchozí nastavení. Pokud to není žádoucí, zaškrtněte políčko „Zanedbat ohybové momenty způsobené posunem těžiště“.

Pomocí zaškrtávacího políčka „Zohlednit účinné šířky podle EN 1993-1-5, příloha E“ můžete určit, zda se má použít alternativní metoda uvedená v příloze E pro stanovení účinného průřezu pro napětí pod mezí kluzu.

Možnosti (pro EN, CSA, GB, SIA atd.)

V závislosti na návrhové normě pro posouzení jsou v konfiguraci mezního stavu únosnosti k dispozici další možnosti. Tyto možnosti představujeme pro vybrané normy.

EN 1993

Průřezy třídy 1 a 2 lze posoudit plasticky. Zaškrtněte políčko „Pružné posouzení (také pro průřezy třídy 1 a 2)“, pokud mají být tyto průřezy posouzeny bez využití plastických rezerv. V tomto případě můžete pomocí zaškrtávacího políčka „Použít posouzení podle rovnice 6.1 pro pružnostní návrh“ určit, zda má být provedeno obecné posouzení podle teorie pružnosti. To může být konzervativní, protože nejsou zohledněny částečně plastické redistribuce napětí, které jsou obvykle v pružném posouzení povoleny.

Pro plastické posouzení lze pomocí zaškrtávacího políčka „Použít lineární interakci podle 6.2.1(7) pro kontrolu M N průřezu“ lineárně sčítat stupně využití vnitřních sil. Tento přístup je konzervativní a není dovolený pro průřezy třídy 4.

CSA S16

Průřezy třídy 1 a 2 lze posoudit plasticky. Zaškrtněte políčko „Pružné posouzení (také pro průřezy třídy 1 a 2)“, pokud mají být tyto průřezy posouzeny bez využití plastických rezerv.

Pomocí dalších možností můžete nastavit „Parametr pro únosnost v tlaku podle 13.3.1“ a „Součinitel jednotného ohybového účinku (ω1) podle 13.8.6“.

GB 50017

Popis se připravuje.

SIA 263

Posouzení posouvající síly se zpravidla provádí s účinnou smykovou plochou A_v. U dvouosěně symetrických I-profilů a U-profilů třídy průřezu 3 lze alternativně použít také plochu stojiny A_w. Za tímto účelem zaškrtněte políčko „Zohlednit smykovou plochu podle 5.2.4“.

Možnost „Zohlednit posouzení smykového boulení“ je ve výchozím nastavení zaškrtnuta. Tím se provádí posouzení boulení podle čl. 4.5.4, 5.3.4, resp. přílohy F.1. Pokud toto zaškrtávací políčko deaktivujete, boulení se nezkoumá.

Průřezy třídy průřezu 3 mohou být při ohybu kolem obou os s normálovou silou ověřeny podle bodu 5.2.6. Pokud zaškrtnete políčko „Použít alternativní výpočet exponentů ohybu α a β podle 5.1.6.4“, budou posouzení pro tyto průřezy provedena podle čl. 5.1.6.4.

Lokální boulení (pro AISC)

V tabulce B4.1b jsou uvedeny poměry šířky k tloušťce pro prvky (části průřezu) prutů namáhaných tlakem a ohybem. Pokud posuzujete průřezy, které nejsou v této tabulce uvedeny, zaškrtněte toto políčko. Poté můžete zadat mezní hodnoty λ_r jak pro nevyztužené, tak pro vyztužené prvky.

Jednoúhelníkové tlačené pruty (pro AISC)

Pevnost v tlaku jednoduchých úhelníků se stanoví pro rovinný vzpěr podle oddílu E3 nebo E7 a pro klopení podle oddílu E4. Zaškrtávací políčko „Použít účinnou poměrnou štíhlost dle E5“ nabízí možnost použít zjednodušenou metodu posouzení podle oddílu E5, při které je úhelník díky úpravě štíhlosti považován za prut zatížený v osovém směru. Lze jej použít, pokud je podélná tlaková síla přenášena do jednoho ramene. Další rameno musí být připevněno k sousednímu konstrukčnímu prvku svařením nebo šroubovým spojem s minimálně dvěma šrouby. Výpočet účinného štíhlostního poměru lze provést buď pro „rovinnou příhradovou konstrukci dle E5(a)“, nebo pro „prostorovou příhradovou konstrukci dle E5(b)“.

Postup popsaný v oddíle E5 umožňuje použití ramen s různou délkou, která jsou spojena kratším ramenem – za předpokladu, že srovnávací štíhlost bude zvýšena o hodnotu, která zohledňuje poměr délky delšího a kratšího ramene. Uveďte, zda je „spoj“ proveden delším nebo kratším ramenem.

Posouzení profilů tvarovaných za studena (pro EN, AISC, CSA)

U některých návrhových norem je možné provést posouzení profilů tvarovaných za studena. Tyto profily představujeme pro vybrané normy.

EN 1993

Zaškrtávací políčko „Provést posouzení profilů tvarovaných za studena“ je ve výchozím nastavení aktivní. Pruty s takovými průřezy se tak posuzují podle normy EN 1993-1-3. Pokud zaškrtnutí zrušíte, bude se posouzení profilů tvarovaných za studena provádět podle normy EN 1993-1-1.

„Součinitel tvarování podle 3.2.2(3)“ ovlivňuje výpočet zvýšené meze kluzu f_ya. Můžete si vybrat, jakou metodou byl profil vyroben. Seznam nabízí dvě možnosti:

• Válcování (k = 7)
• Jiné způsoby tvarování (k = 5)

Pokud zaškrtnete políčko „Použít pružné posouzení podle 6.1.6“, bude ser analýza napětí provádět jako pro namáhání kroucením podle EN 1993-1-3, čl. 6.1.6. Pro všechny kombinace vnitřních sil se tak použijí pružné vzorce pro napětí (6.11a), (6.11b) nebo (6.11c). Ekonomičtější metody posouzení, které lze použít pro určité kombinace vnitřních sil, jsou v tomto případě vyloučeny.

Je-li zaškrtnuto políčko „Zohlednit stojinu jako vyztuženou podle Tab. 6.1“, neurčuje se únosnost stojiny při lokálním působení zatížení. Nemůže tak dojít k lokálnímu boulení.

Zaškrtávací políčko „Určit lokální příčnou únosnost stojiny podle 6.1.7“ určuje, zda se proví posouzení na lokálnímu stlačení, deformaci stojiny nebo lokálnímu boulení na stojině. Předpokladem pro to je, že je definována odpovídající návrhová podpora.

Posouzení na klopení pro konstrukční prvky namáhané ohybem se podle normy EN 1993-1-3, čl. 6.2.4(2) nepoužívá, pokud má průřez výrazný úhlový rozdíl mezi hlavními osami účinného průřezu a hlavními osami oslabeného průřezu. Pomocí vstupního pole pro „Mezní sklon hlavních os podle 6.2.4(2)“ můžete zadat úhel α_lim, do kterého se ještě posouzení provádí.

AISC 360

Určete, zda má být provedeno „Posouzení za studena tvarovaných průřezů HSS podle normy“ AISC 360 nebo AISI 100.

Pro „Pruty mimo limity použitelnosti“ tabulky AISI B4.1-1 můžete pomocí zaškrtávacího políčka určit, zda se má použít součinitel spolehlivosti Ω nebo součinitel únosnosti Φ podle AISI S100, čl. A1.2(c). Toto nastavení platí také pro obecné průřezy, jejichž meze použití nejsou v normě upraveny.

Pomocí zaškrtávacích políček v kategorii „Pruty s ohybem“ můžete zadat podrobné parametry pro posouzení stability. Je tak možné využít neelastickou rezervní kapacitu podle čl. AISI F2.4.2, F3.2.3 a F4.3. U dvouose symetrických I-profilů lze pružné prutové napětí F_cre určit také podle rovnice (F2.1.1-6). Při posuzování bodově symetrických Z-průřezů je možné určit F_cre také podle rovnice (F2.1.3-2).

Pevnost P_n proti „borcení stojiny“ se určuje podle rovnice (G5-1). Hodnotu lze případně určit podle rovnice (G5-2). Za tímto účelem zaškrtněte příslušné políčko.

CSA S16

Určete, zda má být „posouzení za studena tvarovaných průřezů HSS“ provedeno podle normy CSA S16 nebo CSA S136.

U „Prutů mimo limity použitelnosti“ tabulky B4.1-1 normy CSA S136 můžete pomocí zaškrtávacího políčka určit, zda se má použít součinitel spolehlivosti Ω nebo součinitel únosnosti Φ podle normy CSA S136, oddíl A1.2(c). Toto pravidlo platí také pro obecné průřezy, jejichž meze použití nejsou v normě upraveny.

Pomocí zaškrtávacích políček v kategorii „Pruty s ohybem“ můžete zadat podrobné parametry pro posouzení stability. Je tak možné využít neelastickou rezervní kapacitu podle kapitol F2.4.2, F3.2.3 a F4.3 normy CSA S136. U dvoose symetrických I-profilů lze pružné prutové napětí F_cre určit také podle rovnice (F2.1.1-6). Při posuzování bodově symetrických Z-průřezů je možné určit F_cre i podle rovnice (F2.1.3-2).

Pevnost P_n proti „borcení stojiny“ se určuje podle rovnice (G5-1). Hodnotu lze případně stanovit podle rovnice (G5-2). Za tímto účelem zaškrtněte příslušné políčko.

Posouzení boulení (pro EN)

Zaškrtávací políčko „Provést posouzení boulení“ je ve výchozím nastavení aktivní. Tím se ověřuje, zda štíhlost λ stojiny vyžaduje posouzení boulení podle normy EN 1993-1-5, odst. 5.1, 5.2, 5.3 a 5.5. Pokud je dodržena mezní hodnota λ_lim, je výpočet považován za splněný. Pokud je však štíhlost vyšší než mezní hodnota, jsou podle čl. 5.1.(2) přidány příčné výztuhy na podporách, aby bylo možné provést posouzení boulení.

Posouzení podélných koutových svarů (pro EN)

Pokud chcete posoudit únosnost podélných svarů svařovaných průřezů, zaškrtněte políčko „Provést posouzení“. Součinitel β_w je uložen jako materiálová charakteristika u většiny ocelových materiálů v databázi podle normy EN 1993-1-8, tabulka 4.1. Pokud jsou části průřezu vyrobeny z různých druhů oceli, můžete pro posouzení koutových svarů zadat také uživatelské zadání pro korelační součinitel βw_w.

Stabilitní posouzení s vnitřními silami podle teorie II. řádu (pro EN)

Posouzení stability s vnitřními silami podle výpočtu druhého řádu (pro EN)

Posouzení stability je možné provést nejen metodou náhradního prutu podle normy EN 1993-1-1, čl. 6.3, ale také pomocí vnitřních sil podle výpočtu druhého řádu se zohledněním vázaného kroucení a imperfekcí.

1. V tomto případě lze pomocí zaškrtávacího políčka „Použít γ_M1 pro stanovení únosnosti průřezu“ nastavit, zda se pro posouzení průřezu použije součinitel γ_M1 (namísto γ_M0).