Pruty | Základní údaje

V kartě Pruty | Základ dialogu 'Konfigurace mezního stavu únosnosti' provedete základní nastavení pro posouzení prutů a sad prutů.

'Parametry posouzení' jsou rozděleny do několika kategorií, které se liší podle návrhové normy.

Obecné

Zaškrtávací pole 'Provést posouzení stability' určuje, zda se kromě posouzení průřezu provádějí i posouzení stability, například proti ohybovému boulení nebo klopení. Zaškrtávací pole byste měli deaktivovat, pokud nechcete provádět posouzení stability nebo pokud byly účinky stability již zohledněny při výpočtu vnitřních sil (například výpočtem podle teorie druhého řádu s imperfekcemi a/nebo redukcí tuhosti).

Je-li posouzení stability aktivováno, musí být definovány vzpěrné délky nebo okrajové podmínky a přiřazeny příslušným prutům nebo sadám prutů. Není-li tomu tak, posouzení stability není možné. V tabulce výsledků Chyby & varování se po výpočtu zobrazí odpovídající zpráva. Lanové pruty a tažené pruty jsou z toho vyjmuty, protože mohou přenášet pouze tahové síly a nevyžadují posouzení stability.

Zaškrtávací pole 'Provést rozšířený plasticitní návrh' nabízí možnost navrhnout pruty nebo sady prutů podle tzv. "metody dílčích vnitřních sil" (TSV). Parametry můžete nastavit v kartě Pruty | Plasticita, která je po zaškrtnutí volby k dispozici.

Meze využití pro ignorování vnitřních sil a napětí

Návrhové normy, které jsou většinou určeny pro ruční výpočty, obsahují vzorce pro posouzení nebo interakční podmínky, které jsou často určeny pouze pro určité kombinace vnitřních sil. Při konstrukční analýze 3D modelu však obvykle vznikají velmi malé hodnoty vnitřních sil. Z inženýrského hlediska jsou sice pro únosnost bezvýznamné, ale při přísném dodržování návrhové normy znemožňují určitá posouzení nebo nutí použití nevýhodnějších interakčních vzorců. Meze využití proto nabízejí jednoduchou a transparentní možnost při posouzení určité vnitřní síly zanedbat a vyhnout se výše uvedeným problémům.

Mezní hodnota η popisuje poměr působící vnitřní síly k plasticitní průřezové charakteristice, která je zjednodušeným způsobem stanovena pomocí průřezových charakteristik. Nejedná se o normativně upravené návrhové únosnosti: Normou specifická pravidla (například klasifikace průřezů) se proto nezohledňují; to neodpovídá účelu nastavení mezních hodnot. Vysoké mezní hodnoty byste proto měli používat pouze pro testovací účely.

Leží-li vnitřní síla pod podmínkou mezních hodnot, provede se návrh bez varování, že vnitřní síla je zanedbána. V detailech posouzení však můžete pomocí poznámky 'Zanedbatelné' u návrhových vnitřních sil zkontrolovat, které vnitřní síly byly v důsledku mezních hodnot zanedbány a při posouzení nebyly zohledněny. Pokud jsou na daném místě zanedbatelné všechny vnitřní síly, je jako posouzení uvedena pouze kontrola zanedbatelných vnitřních sil.

Je-li aktivován doplněk Vázané kroucení (7 stupňů volnosti), je pro některé návrhové normy k dispozici také mezní hodnota pro bimoment a smyková napětí z sekundárního kroucení.

Analýza tenkostěnných konstrukcí (pro EN)

Stanovení účinného průřezu vyžaduje iterativní postup. Do vstupního pole 'Maximální počet iterací' můžete zadat nejvyšší možný počet výpočetních průchodů. Jakmile je překročena 'Maximální rozdíl mezi iteracemi' mezi výsledky dvou iterací, výpočet končí.

U nedvojosměrně symetrických, tlakem namáhaných, lokálně boulením ohrožených průřezů se posouvá poloha těžiště účinného průřezu ve srovnání s hrubým průřezem. Vnější tlaková síla působící středově na hrubý průřez pak působí na účinný průřez excentricky, takže vzniká dodatečný ohybový moment. Tento ohybový moment se při výpočtu standardně zohledňuje. Není-li to požadováno, zaškrtněte zaškrtávací pole 'Zanedbat ohybové momenty vzniklé posunem těžiště'.

Pomocí zaškrtávacího pole 'Zohlednit účinné šířky dle EN 1993-1-5 [5], příloha E' můžete určit, zda má být použita alternativní metoda pro stanovení účinného průřezu pro napětí pod mezí kluzu uvedená v příloze E.

Možnosti (pro EN, CSA, GB, SIA apod.)

Podle návrhové normy jsou v konfiguraci mezního stavu únosnosti k dispozici další možnosti. Prezentovány jsou pro vybrané normy.

EN 1993

Průřezy tříd 1 a 2 mohou být navrhovány plasticitně. Zaškrtněte zaškrtávací pole 'Pružnostní návrh (i pro průřezy třídy 1 a 2)', pokud mají být tyto průřezy posouzeny bez využití plasticitních rezerv. V tomto případě můžete pomocí zaškrtávacího pole 'Použít posouzení podle [1] rovnice 6.1 pro pružnostní návrh' určit, zda má být provedeno obecné posouzení podle teorie pružnosti. To může být konzervativní, protože nezohledňuje částečné redistribuce napětí, které jsou v pružnostním návrhu obvykle povoleny.

Pro plasticitní návrh nabízí zaškrtávací pole 'Použít lineární interakci podle 6.2.1(7) při posouzení průřezu pro M+N' možnost lineárně sčítat stupně využití vnitřních sil. Tento přístup je konzervativní a není přípustný pro průřezy třídy 4.

CSA S16

Průřezy tříd 1 a 2 mohou být navrhovány plasticitně. Zaškrtněte zaškrtávací pole 'Pružnostní návrh i pro průřezovou třídu 1 nebo 2', pokud mají být tyto průřezy posouzeny bez využití plasticitních rezerv.

Pomocí dalších možností můžete ovládat 'Parametr pro únosnost v tlaku dle 13.3.1' a 'Součinitel účinku rovnoměrného ohybu (ω1) dle 13.8.6'.

GB 50017

Popis je v přípravě.

SIA 263

Posouzení příčné síly se obvykle provádí s účinnou smykovou plochou A_v. U dvojosměrně symetrických průřezů I a U třídy průřezu 3 lze alternativně použít i plochu stojiny A_w. Zaškrtněte k tomu zaškrtávací pole 'Zohlednit smykovou plochu dle 5.2.4'.

Volba 'Zohlednit posouzení vyboulení stojiny od smyku' je standardně zaškrtnuta. Tím se provádí posouzení vyboulení stojiny od smyku podle čl. 4.5.4, 5.3.4 resp. přílohy F.1. Deaktivujete-li zaškrtávací pole, vyboulení stojiny od smyku se neprošetřuje.

Průřezy třídy průřezu 3 mohou být při ohybu kolem obou os s normálovou silou posouzeny podle čísla 5.2.6. Zaškrtnete-li zaškrtávací pole 'Použít alternativní výpočet ohybových exponentů α a β dle 5.1.6.4', provádějí se posouzení pro tyto průřezy podle čísla 5.1.6.4.

Lokální boulení (pro AISC)

V [2] tabulce B4.1b jsou uvedeny poměry šířky k tloušťce pro tlakem namáhané prvky (části průřezu) prutů namáhaných ohybem. Navrhujete-li průřezy, které nejsou v této tabulce upraveny, zaškrtněte zaškrtávací pole. Poté můžete nastavit mezní hodnoty λ_r pro nevyztužené i vyztužené prvky.

Tlakové pruty z jednoho úhlového profilu (pro AISC)

Pevnost v tlaku jednoduchých úhlových průřezů je třeba stanovit pro ohybové boulení podle oddílu E3 nebo E7 a pro klopení podle oddílu E4. Zaškrtávací pole 'Použít účinnou štíhlost podle E5' nabízí možnost použít zjednodušený postup posouzení podle oddílu E5, při kterém se úhlové profily ošetří jako podélně namáhaný prut úpravou štíhlosti. Lze jej použít, je-li podélná tlaková síla vnesena do jednoho ramene. Druhé rameno musí být u připojeného konstrukčního prvku upevněno svařováním nebo šroubovým styčníkem s nejméně dvěma šrouby. Výpočet účinné štíhlosti lze provést buď pro 'Rovinnou příhradovou konstrukci dle E5(a)' nebo pro 'Prostorovou příhradovou konstrukci dle E5(b)'.

Postup popsaný v oddílu E5 umožňuje použití nestejných délek ramen, které jsou připojeny kratším ramenem – za předpokladu, že se ekvivalentní štíhlost zvýší o hodnotu, která zohledňuje poměr délky delšího ramene k délce kratšího ramene. Uveďte, zda je 'připojení provedeno' delším nebo kratším ramenem.

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

U některých návrhových norem jsou možná posouzení za studena tvarovaných profilů. Prezentovány jsou pro vybrané normy.

EN 1993

Zaškrtávací pole 'Provést návrh za studena tvarovaných profilů' je standardně zaškrtnuto. Pruty s takovými průřezy se tak posuzují podle EN 1993-1-3 [4]. Odeberete-li zaškrtnutí, provádí se návrh za studena tvarovaných profilů podle EN 1993-1-1.

'Profilovací součinitel k dle 3.2.2(3)' ovlivňuje výpočet zvýšené meze kluzu f_ya. Můžete přitom vybrat, jakým postupem byl profil vyroben. Seznam nabízí dvě možnosti:

• Profilování válcováním (k = 7)
• Ostatní metody profilování (k = 5)

Zaškrtnete-li zaškrtávací pole 'Použít pružnostní návrh dle 6.1.6', provádějí se posouzení napětí jako pro namáhání kroucením podle [4] oddílu 6.1.6. Tím se pro všechny kombinace vnitřních sil použijí pružnostní vzorce napětí (6.11a), (6.11b) nebo (6.11c). Ekonomičtější plasticitní postupy posouzení, které mohou být použity pro určité konstelace vnitřních sil, jsou v tomto případě vyloučeny.

Je-li aktivováno zaškrtávací pole 'Považovat stojinu za vyztuženou podle tab. 6.1', nevyhodnocuje se únosnost stojiny při místním vnesení zatížení. Lokální boulení nemůže nastat.

Zaškrtávací pole 'Stanovit únosnost stojiny při místním vnesení zatížení dle 6.1.7' určuje, zda se provádějí posouzení proti místnímu přitlačení, borcení stojiny nebo lokálnímu boulení ve stojině. Předpokladem je, že je definováno odpovídající návrhové uložení.

Posouzení klopení prutů namáhaných ohybem není podle [4] oddílu 6.2.4(2) použitelné, pokud průřez vykazuje výrazný úhlový rozdíl mezi hlavními osami účinného průřezu a hlavními osami hrubého průřezu. Pomocí vstupního pole pro 'Mezní sklon hlavních os podle 6.2.4(2)' můžete určit úhel α_lim, do kterého je posouzení ještě prováděno.

AISC 360

Určete, zda má být proveden 'návrh za studena tvarovaných dutých profilů podle normy' AISC 360 nebo AISI 100.

Pro 'pruty mimo oblasti použitelnosti' tabulky AISI B4.1-1 můžete pomocí zaškrtávacího pole určit, zda se má použít součinitel spolehlivosti Ω nebo součinitel odolnosti Φ podle AISI S100, oddílu A1.2(c). Toto zadání platí také pro obecné průřezy, jejichž oblasti použitelnosti nejsou v normě upraveny.

Pomocí zaškrtávacích polí kategorie 'Pruty při ohybu' můžete provést detailní zadání pro posouzení stability. Je tak možné využít neplasticitní rezervní kapacitu podle oddílů AISI F2.4.2, F3.2.3 a F4.3. U dvojosměrně symetrických profilů I lze pružnostní napětí vzpěru F_cre stanovit alternativně podle vztahu (F2.1.1-6). Zkoumají-li se středově symetrické průřezy Z, je možné také stanovení F_cre podle vztahu (F2.1.3-2).

Pevnost P_n proti 'borcení stojiny' se stanovuje podle vztahu (G5-1). Alternativně lze hodnotu stanovit podle vztahu (G5-2). Zaškrtněte k tomu příslušné zaškrtávací pole.

CSA S16

Určete, zda má být proveden 'návrh za studena tvarovaných dutých profilů podle normy' CSA S16 nebo CSA S136.

Pro 'pruty mimo oblasti použitelnosti' podle [3] tabulky B4.1-1 můžete pomocí zaškrtávacího pole určit, zda se má použít součinitel spolehlivosti Ω nebo součinitel odolnosti Φ podle [3] oddílu A1.2(c). Toto zadání platí také pro obecné průřezy, jejichž oblasti použitelnosti nejsou v normě upraveny.

Pomocí zaškrtávacích polí kategorie 'Pruty při ohybu' můžete provést detailní zadání pro posouzení stability. Je tak možné využít neplasticitní rezervní kapacitu podle [3] oddílů F2.4.2, F3.2.3 a F4.3. U dvojosměrně symetrických profilů I lze pružnostní napětí vzpěru F_cre stanovit alternativně podle vztahu (F2.1.1-6). Zkoumají-li se středově symetrické průřezy Z, je možné také stanovení F_cre podle vztahu (F2.1.3-2).

Pevnost P_n proti 'borcení stojiny' se stanovuje podle vztahu (G5-1). Alternativně lze hodnotu stanovit podle vztahu (G5-2). Zaškrtněte k tomu příslušné zaškrtávací pole.

Posouzení vyboulení stojiny od smyku (pro EN)

Zaškrtávací pole 'Provést posouzení vyboulení stojiny od smyku' je standardně aktivováno. Tím se ověřuje, zda štíhlost λ stojiny vyžaduje posouzení vyboulení od smyku podle EN 1993-1-5 [5] čl. 5.1, 5.2, 5.3 a 5.5. Je-li mezní hodnota λ_lim dodržena, posouzení se považuje za splněné. Leží-li však štíhlost nad mezní hodnotou, musí být podle oddílu 5.1.(2) v místech uložení provedeny příčné výztuhy prutu, aby mohlo být posouzení vyboulení stojiny od smyku provedeno.

Návrh podélných koutových svarů (pro EN, AISC, CSA)

U některých návrhových norem je možné posouzení podélných koutových svarů. Volby jsou prezentovány pro vybrané normy.

EN 1993

Chcete-li posoudit únosnost podélných svarů svařovaných průřezů, zaškrtněte zaškrtávací pole 'Provést návrh'. Součinitel β_w je jako charakteristická vlastnost materiálu uložen u většiny ocelí knihovny podle EN 1993-1-8, tabulky 4.1. Skládají-li se části průřezu z různých ocelí, můžete korelační součinitel β_w pro návrh koutových svarů zadat také uživatelsky.

AISC 360

U konstrukčních prvků se svařovanými průřezy lze podélné koutové svary mezi stojinou a pasnicí posoudit podle [2] oddílu J2.4. Návrhová pevnost svarů lze stanovit dvěma metodami.

• Minimální pevnost v tahu základního kovu: Posuzuje se pouze základní kov plechu.
• Uživatelsky definovaná minimální pevnost v tahu výplňového materiálu: Posuzuje se základní kov plechu i výplňový svarový materiál.

CSA S16

U konstrukčních prvků se svařovanými průřezy lze podélné koutové svary mezi stojinou a pasnicí posoudit podle [3] oddílu 13.13.2.2. Návrhová pevnost svarů lze stanovit dvěma metodami.

• Odpovídající klasifikace elektrody X_u = F_u: Při použití odpovídající elektrody podle CSA W59-18, tabulky 11.1 nebo tabulky 12.1 se předpokládá, že pevnost elektrody v tahu X_u je vyšší než pevnost základního kovu v tahu F_u. Jako zjednodušení se proto předpokládá X_u = F_u.
• Uživatelsky definovaná mezní pevnost elektrody v tahu: Používá-li se odpovídající elektroda podle CSA W59-18, tabulky 11.1 nebo tabulky 12.1 nebo neodpovídající elektroda, lze mezní pevnost v tahu nastavit ručně. Při použití předimenzované elektrody však hodnota X_u podle [3] oddílu 13.13.2.2 nesmí překročit hodnotu X_u odpovídající elektrody.

Pro návrh hraje roli také obsah vodíku v elektrodě. Uveďte, zda obsah vodíku odpovídá požadavku H8 nebo je nižší. Je-li tomu tak, odpovídá tloušťka materiálu t pro stanovení S_min tloušťce tenčího spojovaného prvku průřezu. U elektrod certifikovaných bez označení pro difundující vodík nebo u elektrod, jejichž obsah vodíku překračuje požadavky pro H8, odpovídá tloušťka materiálu t tloušťce silnějšího prvku.

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

Existuje možnost provádět posouzení stability nikoli metodou náhradního pruhu podle [1] oddílu 6.3, ale s vnitřními silami podle teorie druhého řádu s zohledněním vázaného kroucení a imperfekcí. V tomto případě lze pomocí zaškrtávacího pole 'Použít γ_M1 pro stanovení únosnosti průřezu' určit, zda se pro posouzení průřezu použije součinitel γ_M1 (místo γ_M0).