Kromě požadavků na únosnost musí být u konstrukce splněny rozhodující požadavky na použitelnost. Důležitou roli přitom hraje posouzení deformací, aby se předešlo poškození v důsledku nadměrného průhybu. Odpovídající předpisy lze nalézt v různých normách.
Mezní hodnoty posunů se obvykle vztahují k délkám konstrukčních prvků, například podle EN 1993 [1] nebo AISC 360 [2] pro ocelové konstrukce, podle EN 1992 [3] nebo ACI 318 [4] pro betonové konstrukce nebo podle EN 1995 [5] nebo NDS [6] pro dřevěné konstrukce. V kapitole L2. Průhyby v AISC 360 je například následující ustanovení: "Průhyby větší než 1/200 délky mezi podporami mohou narušit funkci pohyblivých částí, jako jsou dveře, okna a posuvné přepážky." Pro každý materiál platí také různé mezní hodnoty pro průhyb v mezi podporami a pro převislou část nosníku.
Programy RFEM a RSTAB umožňují zkontrolovat posuvy při posouzení a následně je jako posouzení zobrazit.
Příklad použití
Na modelu jednoduchého dřevěného roštu je předvedeno, jak můžete postupovat při posouzení průhybu. Model představuje rošt z lepeného lamelového dřeva, který je vystaven třem zatěžovacím stavům: vlastní tíhou, užitným zatížením roštu a užitným zatížením přečnívající oblasti. Kombinování zatěžovacích stavů se provádí podle EN 1990 [7], přičemž se zohledňují specifické požadavky na dřevěné konstrukce, jako je dotvarování, posouzení se provádí podle EN 1995-1- 1 [5]. Stabilita se při posouzení mezního stavu únosnosti neanalyzuje. Posouzení průhybu v mezním stavu použitelnosti se provádí pro kvazistálou návrhovou situaci.
Rošt je zadán jako symetrický konstrukční systém. V modelu je však krajní nosník na jedné straně modelován jako zcela spojitý prut s uzly typu "Na prutu" a nosník na druhé straně pomocí jednotlivých prutů.
Pro posouzení je aktivován addon Posouzení dřevěných konstrukcí. Posouzení se provádí podle EN 1995 s doporučeními CEN.
Konfigurace mezního stavu použitelnosti
Protože se posouzení průhybu provádí pro mezní stav použitelnosti, musí být v konfiguracích pro Posouzení dřevěných možností zaškrtnuta možnost Mezní stav použitelnosti. Toto nastavení se provádí v dialogu 'Globální nastavení', který lze otevřít z místní nabídky v položce navigátoru 'Posouzení dřevěných konstrukcí'.
Požární odolnost by neměla být posuzována.
Mezní hodnoty průhybů jsou uloženy v Konfiguraci mezního stavu použitelnosti, která se standardně vytváří při aktivaci Posouzení dřevěných konstrukcí.
Mezní hodnoty použitelnosti jsou přednastaveny podle normy, lze je však upravit. Pro nosníky (oboustranně podepřené ohýbané pruty) a pro konzoly (jednostranně podepřené ohýbané pruty) jsou možná oddělená zadání, která platí v závislosti na návrhové situaci. Pro kvazistálou návrhovou situaci jsou stanovena vždy dvě kritéria. Tím jsou splněny požadavky na celkový výsledný průhyb wnet,fin a výsledný průhyb wfin podle [5] tabulky 7.2.
Posouzení průhybu
Zadání pro posouzení průhybu musí být provedeno pro každý prut zvlášť. Standardně je posun vztažen k celkové délce prutu a deformovaným koncům prutu. Zadání se provádí v záložce Návrhové podpory & průhyb v dialogu 'Upravit prut'.
Pokud je model posuzován podle těchto standardních nastavení, jsou výsledkem pro posouzení průhybu využití na následujícím obrázku.
Například pro prut 4 (příčný nosník mezi podélnými nosníky) jsou správně použita tato výchozí nastavení: V případě průhybu ve středu prutu je třeba zohlednit deformaci okrajových nosníků. Použijte detaily posudku , které jsou přístupné pro příslušný návrhový bod kliknutím na tlačítko
aufrufen können (siehe Bild oben), um die Ermittlung des Nachweiskriteriums nachzuvollziehen.
Rozhodující deformace příčného nosníku pro kvazistálou návrhovou situaci je 35,7 mm v KZ 7. Pokud bychom pro posouzení použili tuto hodnotu, byla by větší než mezní hodnota L/250 = 7000 mm/250 = 28 mm. Okrajové nosníky mají na koncích příčných nosníků posun v KZ 7 vždy 16,2 mm, což je třeba patřičně zohlednit při posouzení: 35,7 mm - 16,2 mm = 19,5 mm (program zohledňuje více desetinných míst).
Jako kritérium posouzení se použije lokální deformace vztažená k přímkovému propojení koncových uzlů. Výsledkem je 19,5 mm/28 mm = 0,69. Při posunutí koncových uzlů prutu se tak sníží jeho lokální deformace. Tento přístup je správný pro příčný nosník stejně jako pro většinu prutů v tomto příkladu - s výjimkou dvou krajních nosníků.
Návrhové podpory
Jak ukazuje obrázek Výsledek se standardním nastavením, kritérium posouzení pro spojitě modelovaný okrajový nosník (prut 1) není správné: představuje spojitou deformaci, která nezohledňuje ani mezilehlou podporu, ani konzolu. Zde je nutné provést ručně úpravy.
Vzhledem k tomu, že okrajový nosník je modelován pomocí uzlů typu 'Na prutu', lze okrajové podmínky vyjmutí ze systému modelovat pomocí takzvaných návrhových podpor. Umožňují přiřadit vnitřní podpory a modelovat volné konce. Uzel na podepřeném konci prutu představuje začátek prutu, uzel na konzole představuje konec prutu.
'Vnitřní uzly' spojitého prutu se rozeznají. Předpokládá se, že se jedná o jeden 'segment'. Protože toto neodpovídá modelu, je třeba přiřadit některé podpory. Klicken Sie im Register 'Bemessungsauflager und Durchbiegung' auf die Schaltfläche
, um ein 'Bemessungsauflager am Stabanfang' zu definieren.
Zobrazí se dialog 'Nová návrhová podpora'.
S přednastaveným typem 'Dřevo', lze nyní zadat údaje pro Posouzení dřevěných konstrukcí. U uzlových podpor je zadána 'Přímá podpora'. Předpokládá se délka podpory 300 mm; šířka podpory by měla odpovídat šířce nosníku. Aby byla podpora zohledněna při posouzení, je třeba zaškrtnout volbu Aktivní pro posouzení průhybu. 'Podporu v ose y' lze deaktivovat, protože podepření kolmo k prutu není pro model relevantní.
Klikněte na OK a poté přiřaďte návrhovou podporu začátku prutu a druhému vnitřnímu uzlu (v prvním vnitřním uzlu se napojuje říčný nosník).
Nyní jsou na modelu prutu dva segmenty, jeden o délce 8,00 m a druhý o délce 1,50 m.
Posouzení při použití upravených okrajových podmínek poskytne následující výsledek:
Vztažné délky a mezní hodnoty pro nosník mezi podporami a přečnívající oblast jsou nyní správně nastaveny podle normy. To můžete znovu zkontrolovat v detailech posudku.
Uživatelsky definované délky a reference pro posuny
Druhý krajní nosník je modelován pomocí tří navazujících jednotlivých prutů. Zde je opět nutné provést ručně úpravy, aby se posouzení nevztahovalo na jednotlivé pruty (viz obrázek Výsledek se standardním nastavením).
Prut 7 a prut 8 představují oblast "nosníků mezi podporami". Délka segmentu je vždy přednastavena na délku prutu. Protože však segment odpovídá celkové délce obou prutů, je zde třeba zadat délku ručně: Zaškrtněte políčko Uživatelsky zadané délky ❶ a poté nastavte 'Délku' segmentu vždy na 8,00 m ❷. Tato hodnota odpovídá délce mezi podporovými body (viz obrázek Model dřevěného roštu).
Průhyb se v tomto případě nesmí vztahovat k deformovaným koncům segmentů, jinak by program použil jako referenci spojovací linii mezi uzlem podpory a posunutým uzlem připojení příčného nosníku. V seznamu Reference pro posun proto vyberte možnost 'Nedeformovaný systém' ❸.
Návrhové podpory nejsou nutné, protože se automaticky předpokládá oboustranné podepření. Posouzení s použitím upravených zadání poskytuje následující výsledek:
Vyložení
Nakonec je třeba upravit konzolovou část druhého krajního nosníku (prutu 9). Vzhledem k tomu, že program automaticky předpokládá oboustranné podepření, jak již bylo zmíněno, je třeba v tomto případě zadat podepření ručně. Na začátek prutu přiřaďte návrhovou podporu prutu tak, že ze seznamu vyberete dříve definovaný typ 'Dřevo'.
Volný konec prutu musí zůstat bez návrhové podpory. Výsledné posouzení nyní poskytuje stejná kritéria posouzení pro oba krajní nosníky.
Závěr a výhled
Příklad ukazuje různé možnosti, jak můžete postupovat při posouzení deformací v programu RFEM nebo RSTAB. Ohybové nosníky s podporou na obou stranách nevyžadují zvláštní pozornost, protože program automaticky identifikuje okrajové podmínky. Při standardním nastavení pro vztažení posunů k deformovaným koncům segmentů se při posouzení správně zohlední posuny celého systému.
V případě dělených prutů však může být nutné ručně upravit vzdálenost podpor a vztáhnout posun na nedeformovaný systém. V případě spojitých prutů a konzol je třeba přiřadit návrhové podpory, aby se správně modelovaly podporové podmínky vyjmutí z celkového modelu.
Databáze znalostí