V tomto příspěvku si ukážeme, jak použít metodu náhradního prutu u sedlového střešního nosníku, který vidíme na obrázku 1.
Zadání parametrů pro modelování a posouzení v programu RFEM 6
Posouzení stability dřevěných konstrukcí metodou náhradního prutu vyžaduje aktivaci addonu Posouzení dřevěných konstrukcí v programu RFEM 6 (obrázek 2). Addony jsou integrovány do prostředí programu RFEM, takže lze souběžně s modelováním definovat všechna nastavení a parametry posouzení. Pro tento účel je důležité při zadávání prutu zaškrtnout políčko Vlastnosti posouzení (obrázek 3).
As Image 1 shows, the timber girder has a span length of 14 m and section dimensions of <nobr>140 x 400 mm</nobr> and <nobr>140 x 900 mm</nobr> at the end and middle of the span, respectively. Jako materiál je použito lepené lamelové dřevo GL28C, které je k dispozici v databázi materiálů v programu RFEM 6. Kromě vlastní tíhy prutu je nosník zatížen také stálým zatížením 1,75 kN/m a zatížením sněhem 3,4 kN/m.
In RFEM 6, the section properties of the new member can be defined in the Section tab shown in Image 4. This roof girder type requires the selection of Saddle under the distribution type and an alignment with respect to the bottom of the section.
Zadá se zde také vzdálenost k, v níž se průřezové charakteristiky liší od počátku a konce prutu, a přiřadí se průřezy v těchto bodech.
Jak jsme již zmínili, program RFEM 6 umožňuje současné zadávání parametrů modelu a posouzení. Therefore, the member properties including effective lengths, service classes, shear panels, and rotational restraints can easily be set in the Design Types tab of the New Member window. Jak je vidět na obrázku 5, v tomto příkladu není definováno žádné smykové pole ani torzní uložení, zato se zaměříme na přiřazení vzpěrné délky.
Zadání vzpěrných délek je znázorněno na obrázku 6. Obecně lze vzpěrné délky uvažovat pro klopení i pro rovinný vzpěr okolo hlavních os. Při posouzení metodou náhradního prutu je výpočet pružného kritického momentu analytický.
Dále je možné definovat uzlové podpory a přiřadit součinitele vzpěrných délek. V tomto příkladu se přiřadí uzlové podpory na začátek a na konec prutu (obrázek 7), a tím se při posouzení stability zohlední celá jeho délka.
Before starting the calculation, the user can define the parameters for the Ultimate Configuration. Posouzení stability je možné aktivovat v Základních údajích v okně Upravit konfiguraci mezního stavu únosnosti (obrázek 8). Na tomto místě lze zohlednit také (de)stabilizující účinek zatížení, který vede ke zvětšení vzpěrné délky (obrázek 9).
Výsledky
Once the calculation is done, the Timber Design results are available in both graphical and tabular form. As Image 10 shows, the design check ratios for each design type are displayed in the Results table, whereas all design check details can be accessed via the Design Check Details icon.
Možnost provést v programu RFEM 6 posouzení stability sedlových prutů na základě výšky náhradního průřezu je jasně znázorněna v detailech posudků. For instance, if the design check details for the stability design check type ST3100 (bending about the y-axis and compression according to 6.3.3., EN 1995 | CTE | 2014-07) are displayed, the depth of the section at the member location x=1.402 m is 500.1 mm (Image 11).
However, the depth value used to calculate the section properties (for example, elastic section modulus, moment of inertia, torsional constant, and so on) considered in the design check equations is in fact the Reference Section Height.
Z výsledků vyplývá, že při posouzení stability při plné délce prutu je dosaženo využití většího než 1. Pro řešení tohoto problému je možné vzpěrnou délku upravit zadáním vazeb ve vnitřních uzlech podél pole (obrázek 12). Tato nová vzpěrná délka vede ke zlepšení využití, jak vidíme na obrázku 13.
Závěrečné poznámky
Sedlové pruty lze v programu RFEM 6 modelovat jednoduše a přehledně. Integrace addonu Posouzení dřevěných konstrukcí v prostředí programu RFEM umožňuje současné definování parametrů modelu a posouzení těchto prvků. Pokud jde o stabilitní analýzu, je jednou z velkých výhod programu RFEM 6 možnost provést posouzení stability sedlových prutů pomocí metody náhradního prutu.
V programu RFEM 5 nebylo možné posuzovat sedlové pruty metodou náhradního prutu. Místo toho bylo dříve posouzení sedlových prutů metodou náhradního prutu nabízeno pouze v samostatném programu RX-TIMBER.
Je důležité zmínit, že kromě metody náhradního prutu je v programu RFEM 6 možné provést posouzení stability také metodou vlastních čísel. Posouzení stability založené na této metodě bude popsáno v některém z dalších článků databáze znalostí.
