B5 Železobetonové podpory

Transkript

1 B5 Železobetonové podpory Příručka pro uživatele programů pro statické výpočty Frilo Friedrich + Lochner GmbH 2009 Web společnosti Frilo v síti Internet ová adresa: info@frilo.de Příručka k programu B5, revize 1/2009 B5 Železobetonové podpory 1

2 Program společnosti Frilo: B5 Železobetonové podpory Tato příručka obsahuje základní informace týkající se použití programu B5. Všeobecné informace týkající se používání programů Frilo lze najít v dokumentu "Bedienungsgrundlagen.pdf". Obsah Možnosti použití... 4 Základy výpočtu... 5 Popis soustavy... 5 Souřadnicový systém... 5 Rozměry, geometrie... 5 Uložení... 6 Specifikace výztuže... 6 Zatížení, účinky... 6 Kombinace zatížení... 7 Výpočet kombinace zatěžovacích stavů... 7 Interpretace kombinačních součinitelů... 7 Zatížení uzlu... 8 Zatížení prutu... 9 Závěsné kyvné podpory Defekty, nežádoucí vybočení, nachýlení Dotvarování Výpočtové metody Posouzení bezpečnosti při vzpěru teorie II. řádu, stav II Použitelnost Vyměření posouvajících sil Zadání parametrů soustavy Kyvná podpora Závěsné kyvné podpory Konzolová podpora Rámová podpora Obecná podpora Segmenty obecné podpory Uložení obecné podpory Obecné možnosti zadání Výběr materiálu Průřez Vrstva výztuže Směr zatížení Výztuž Vetknutí do základů Typ uložení Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

3 Zadání zatížení Zatížení obecné informace Standardní zatížení Zatížení uzlu Zatížení prutu Typy zatížení Celkové nastavení zatížení Skupiny účinků Skupiny zatížení Trvanlivost a použitelnost Posouzení protipožární ochrany Volby protipožární ochrany Tabulková metoda výpočtu (kyvná podpora) Návrh pro vysokoteplotní stavy analogicky podle DIN EN Vedení výztuže Umístit do řezu Volby výpočtu Předvolby návrhu Výstup, výpočet a výsledky Výpočet Výstup Přenos zatížení Schéma výztuže Další informace a popisy najdete v příslušné dokumentaci: Bedienungsgrundlagen.pdf Menüpunkte.pdf Ausgabe und Drucken.pdf Import und Export.pdf Projekte und Positionen - Datenverwaltung.pdf Viz také dokument Heißbemessung analog DIN EN 1992 na naší webové stránce. B5 Železobetonové podpory 3

4 Možnosti použití Postup - Posouzení bezpečnosti při vzpěru pro tlakem namáhané prvky se střední hodnotou štíhlosti podle normy DIN 1045, odst Modelový postup pro podpory podle normy DIN , odst Postup s využitím jmenovitého zakřivení podle normy EN 1992, odst Obecný postup s výpočtem podle teorie I. řádu při konstantní tuhosti betonu (lineární postup) a s výpočtem podle teorie II. řádu s efektivními hodnotami tuhosti betonu ve stavu II, zahrnujícími i složku ocelové výztuže (nelineární, iterativní metoda) Geometrie a uložení Pro průřezy lze uvažovat tvar pravoúhelníku, kruhu a mezikruží. Do výpočtu lze zahrnout jeden nebo více (prozatím maximálně 10) segmentů vždy s konstantním průřezem a výztuží. Hodnoty štíhlosti lze použít libovolné, resp. při použití normy DIN 1045 jsou omezeny na hodnotu 200. Konce segmentů mohou být opatřeny libovolným bodovým, elastickým nebo tuhým uložením. Segmenty mohou být proti sobě vzájemně přesazeny. Zatížení a účinky Lze uvažovat působení stálých nebo nahodilých zatížení, přičemž nahodilá zatížení lze zpracovat také alternativním způsobem nebo je sdružit do skupin. Výpočet se provádí automaticky pro nejméně příznivé kombinace zatížení, včetně nachýlení, nežádoucích a dodatečných vybočení a také vybočení v důsledku dotvarování. Protipožární ochrana pro kyvně uložené podpory a konzolové podpory Protipožární ochrana podle normy DIN 4102, tab. 31, resp. podle MLTB , příl. 3.1/10 se omezuje na kyvné podpory. Pro podpory typu Kyvná podpora a Konzolová podpora lze provést posouzení protipožární ochrany podle normy DIN EN , příl. B3. Toto posouzení bylo rozšířeno o zjištění hodnot teplotní roztažnosti. Pro kruhové a pravoúhlé průřezy lze vybrat třídy protipožární odolnosti R30 až R180. Normy *) - DIN DIN 1045: 2004/ ÖNorm B EC2 (Itálie) - EN2-D EN2-A EN2-BS EN *) Jedna národní příloha je v ceně produktu, další nár. přílohy jsou volitelné (za příplatek). 4 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

5 Základy výpočtu Popis soustavy Při zadání se rozlišuje mezi často se vyskytujícími speciálními typy a obecným případem, což však ještě nutně neurčuje výpočtovou metodu. Mezi speciální typy se počítají čistá kyvná podpora, čistá konzolová podpora a tzv. rámová podpora. Všem třem typům podpor je společné to, že jsou tvořeny pouze z jednoho konstantního segmentu. Čistá kyvná podpora má plně kloubová, avšak ve vodorovném směru nepohyblivá upevnění. Konzolová podpora je uložena ve vodorovném směru nepohyblivě pouze v patě. S ohledem na pootočení je její uložení pružné nebo tuhé. Oba typy podpory mohou být namáhány libovolným zatížením ve směru jedné či dvou os. Rámová podpora představuje zvláštní případ. Používá se k výpočtu parametrů jedné podpory extrahované z celkové rámové soustavy, pro kterou jsou již známy smykové veličiny (podélné síly, moment v hlavě a v patě ). To znamená, že uvnitř této podpory nesmějí působit žádná další zatížení, a tudíž průběh ohybového momentu podle teorie I. řádu mezi hlavou a patou bude mít vždycky lineární průběh. Může být však použito libovolné uložení. Ve speciálních případech se může opět jednat o čistou kyvnou nebo konzolovou podporu. Zvláštnosti ohledně zadání zatížení, resp. smykových veličin budou popsány později. Obecná podpora může sestávat z více (prozatím maximálně z 10) segmentů a může mít více bodů uložení. Segmenty mohou být shodné nebo různé, tj. lze pomocí nich provést výpočet také pro čisté kyvné nebo konzolové podpory (zpravidla však nikoli pro výše popsané rámové podpory, a sice kvůli zvláštnímu způsobu zpracování jejich namáhání). Souřadnicový systém Pro účely znázornění soustavy se používá pravotočivě orientovaný pravoúhlý systém souřadnic s osou X jako podélnou osou a osami Y a Z jako příčnými osami. Zatímco osa X směřuje nahoru a osa Y doprava, osu Z si představme jako ubíhající směrem dozadu (od pozorovatele). Souřadnicový systém slouží v první řadě k definici znamének zatížení a z něj vyplývajících smykových veličin, posunutí a reakcí v podporách. Rozměry, geometrie Pro tvar průřezu jsou k dispozici plný pravoúhelník, plný kruh a mezikruží. Při použití pravoúhlého průřezu lze výztuž soustředit do čtyř rohů nebo ji lze rozmístit po obvodu. Přitom lze dále určit, zda má být výztuž do průřezu umístěna s hodnotou ¼ As na každou stranu nebo zda má být rozložena rovnoměrně podél obvodu průřezu (volba nabídky Možnosti >> Nastavení - Volby výpočtu). U kruhu bude výztuž rovnoměrně rozdělena po obvodu. Tyto průřezy jsou po jednotlivých segmentech konstantní. Na rozhraní segmentů mohou být průřezy změněny a mohou být také vzájemně přesazeny. Kladná hodnota přesazení znamená, že horní segment je vůči dolnímu segmentu přesazen v kladném směru osy. Uložení se smějí vyskytovat pouze na rozhraní segmentů. Hodnoty zatížení se oproti tomu mohou měnit i v rámci jednoho segmentu. Segmenty jsou dále rozčleněny na 6 dílčích segmentů (volitelně též na 12 či 24, nastavení se určí v okně Volby výpočtu). Kromě toho se provádí interní dílčí členění při aplikaci bodových zatížení a při stanovení omezení zatížení. Pozdější výstupní hodnoty se vztahují k tomuto dílčímu členění segmentů. B5 Železobetonové podpory 5

6 Uložení Na rozhraních segmentů může podpora obsahovat libovolná uložení, která mohou být ve vodorovném směru a vzhledem k vodorovné ose otáčení pružná nebo tuhá. Platí pouze následující omezení: uložení paty ve svislém směru je vždy tuhé. Možnosti pootočení při ohybu lze oproti tomu u všech uložení volně stanovit. Samozřejmě nesmí být uložení staticky neurčité (nedostatečně určité). Otáčení ve zkrutu a tomu odpovídající uložení jsou nepřípustná. Specifikace výztuže Jak bylo uvedeno v části Rozměry, geometrie, je rozložení výztuže pro dané typy průřezu stanoveno předem. Jinak lze prostřednictvím vzdáleností těžiště výztuže od okrajů zadat libovolné umístění. Množství výztuže je obvykle zjištěno programem. Při výpočtu pomocí obecné metody lze však předvolit také množství výztuže, což má vliv na odchylky a spolu s tím i na smykové momenty a reakce v podporách podle teorie II. řádu. Zatížení, účinky Zatížení lze zadávat jako stálá nebo nahodilá zatížení. V případě nahodilých zatížení lze určit, která z nich působí ve skupině společně. Kromě toho lze také definovat alternativní zatížení, tzn. určit dvě či více zatížení, z nichž může působit vždy pouze jediné (například vítr z levé nebo z pravé strany). Speciálně pro výpočty podle normy DIN lze nadto zadat skupiny účinků, které se vztahují ke kombinačním součinitelům (psí) různých užitných zatížení, zatížení větrem, sněhem nebo jiných zatížení (viz normu DIN , Dodatek A, tab. A2, resp. EN 1990, Dodatek A, tab. A.1.1). Tabulka: Výňatek z normy DIN Při určení kategorií se lze opřít o normu DIN , Dodatek A, tab. A2, resp. EN 1990, Dodatek A, tab. A.1.1. Sdružení zatížení z různých skupin účinků do jedné skupiny souvislostí není povoleno. Při výpočtu podle normy DIN 1045 se nevyskytují žádní dílčí součinitelé bezpečnosti. 6 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

7 Kombinace zatížení Zatížení se při zadání dále dělí na stálá a nahodilá zatížení. U těch posledně zmíněných lze ještě dále určit, zda se jedná o alternativní zatížení, zda je lze seskupit s jinými zatíženími, a v případě normy DIN , resp. EN 1992 také to, do které skupiny účinků náleží (zatížení stropní konstrukce, zatížení větrem, zatížení sněhem atd.). Na základě těchto zatížení se automaticky hledá kombinace, která pro daný segment podpory vyžaduje maximální výztuž. K vlastním zatížením navíc přistupují nežádoucí vybočení, včetně dotvarování, pro jejichž určení existuje více možností vždy podle počtu segmentů a toho, zda se jedná o jednoosé či dvouosé namáhání. Kromě toho je při posuzování použitelnosti podle normy DIN , odst. 10.4, resp. EN 1990, odst nutné prozkoumat další kombinace účinků, přičemž je vždy jedna kombinace účinků hlavním účinkem a ostatní jsou zatíženy kombinačním součinitelem (Psi). Výpočet kombinace zatěžovacích stavů Vyšetřované kombinace zatěžovacích stavů jsou nejprve posuzovány podle teorie I. řádu. Tímto způsobem se získá hodnota minimální výztuže pro každý segment podpory. Poté se pro stejné kombinace zatěžovacích stavů stanoví hodnoty nežádoucího vybočení. Ve třetím kroku se provede posouzení bezpečnosti při vzpěru podle teorie II. řádu ve stavu II. DIN 1045 (1988) Pro zjištěné výsledky podle teorie I. řádu s hodnotami nežádoucího vybočení se realizuje návrh. Tuto volbu lze deaktivovat v okně Volby výpočtu. Tato volba byla v programu implementována z toho důvodu, že v dané normě není jednoznačně stanoveno, zda je toto posouzení nutné, či nikoli. Vzhledem k tomu, že podle dané normy se pro posouzení podle teorie II. provádí výpočet s dílčím součinitelem bezpečnosti s hodnotou 1,75, avšak pro teorii I. řádu je nutné použít případně hodnotu 2,1, je v případech, kdy teorie II. nevede k podstatnému zvýšení momentů, určující (směrodatný) návrh podle teorie I. řádu. DIN Zde je jednoznačně uvedeno, že určení defektů je vyžadováno pouze pro posouzení podle teorie II. řádu. Výstup pravidel pro kombinace Hodnoty kombinací zatížení, pro které byl proveden výpočet při posouzení únosnosti, se při podrobném výstupu zobrazí ve formě tabulky. U každé kombinace bude uveden hlavní účinek a podílející se nahodilá zatížení. Kombinace s mimořádnými zatíženími budou označeny zvláštním způsobem. Kromě toho se zde objeví údaj o tom, kteří součinitelé dílčí bezpečnosti byli při výpočtu na straně reakce použiti. Dále bude výstup obsahovat případně také informace o důvodech, proč nebylo provedeno posouzení bezpečnosti při vzpěru. Interpretace kombinačních součinitelů Podle vysvětlení profesora Grünberga k normě DIN lze vzájemnou závislost užitného a provozního zatížení interpretovat různým způsobem vždy podle zdroje daného účinku. Uživatel může v programu vybrat volby odpovídající těmto možnostem interpretace v okně Předvolby vyměřování" (v hlavní nabídce). B5 Železobetonové podpory 7

8 Zatížení uzlu Zatížení uzlu odpovídají jednotlivé síly ve směrech všech tří souřadnic a jednotlivé momenty vzhledem k osám Y a Z, avšak nikoli vzhledem k ose X (krouticí momenty). Tyto síly a momenty mohou působit pouze na konce segmentů (uzly). Konvence pro označení znaménky jsou definovány následovně: Svislé síly jsou nezávisle na směru podélné osy X vždy označovány jako kladné, pokud působí směrem shora dolů. Vodorovné síly jsou označovány jako kladné, pokud působí v kladném směru osy Y a Z. Momenty zatížení vzhledem k osám Y a Z jsou označovány jako kladné, pokud působí ve směru pravotočivého závitu vzhledem k dané ose; viz normu DIN : Orientierung nach Koordinaten (Orientace podle souřadnic). Zatížení a smykové veličiny na příkladu jednoduché konzolové podpory Zadávaná zatížení (vnější síly a momenty) DIN 1080, 3.2.2: Orientierung nach Koordinaten (Orientace podle souřadnic). U vodorovného zatížení si povšimněte následujících aspektů: +Hy a +Mz působí ve stejném smyslu, +Hz a +My působí v opačném smyslu. U svislého zatížení: hodnoty svislého zatížení jsou vždy kladné, pokud působí směrem shora dolů. Rámová podpora U speciálního případu rámové podpory se nezadávají momenty zatížení, ale již smykové momenty. Pro označení smykových momentů znaménky se používá rovněž konvence podle normy DIN : Orientierung nach gekennzeichneten Seiten (Orientace podle vyznačených stran). Těmito stranami jsou okrajová vlákna, z nichž vystupují kladné části osy Y a Z. Označení smykových momentů znaménky je v programu stanoveno tak, že momenty mají kladnou hodnotu, pokud se na těchto stranách vytvářejí tahová napětí. Výsledné smykové veličiny (ohybové momenty): DIN 1080, 3.2.3: Orientierung nach gekennzeichneten Seiten (Orientace podle vyznačených stran). 8 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

9 Smykové veličiny jako vstupní hodnoty u rámové podpory 1) ohyb vzhledem k ose Y (namáhání ve směru osy Z) 2) ohyb vzhledem k ose Z (namáhání ve směru osy Y) Zatížení prutu Jako zatížení prutu lze zadat vždy pouze vodorovně působící bodové nebo přímkové zatížení. Bodová zatížení mohou působit v libovolné výšce a přímková zatížení podél libovolného úseku ve směru obou os. Znaménka těchto zatížení jsou kladná, pokud zatížení působí v kladném směru osy Y a Z. B5 Železobetonové podpory 9

10 Závěsné kyvné podpory Zadání vstupních hodnot pro konzolovou podporu a pro obecnou podporu lze provést po klepnutí na tlačítko V každém uzlu podpory lze definovat připojené kyvně uložené pruty. Hodnoty vzpěrné délky se určují se zohledněním těchto kyvně zavěšených prutů. Přitom se do údaje o celkové tuhosti zavádí záporná konstanta pružného vetknutí C H = V / H (výška) Výsledky odpovídají postupu popsanému v sešitu 220 Německého výboru pro ŽB konstrukce (DafStb), odst V obecných případech lze ověření provést například podle Petersenovy publikace (Statik und Stabilität, s. 406 a násl.). Pokud je aktivována volba Uvažovat pouze s použitím hodn. sk, musí hodnoty výstupních sil kyvné podpory uvést uživatel s použitím hodnot vnějšího zatížení. Alternativně lze aktivovat volbu Stanovit dodatečné výstupní síly. V tom případě program kromě zvětšení nežádoucích vybočení v působištích příčníků/vzpěr určí vodorovně působící sílu. Tato hodnota se zjistí následovně: posunutí uzlů (hodnota zatížení na kyvně uložený prut) / (výška kyvně uloženého prutu) Pomocí tohoto vzorce se iterativně zjistí výstupní síly; dojde se také k hodnotám reakce uložení. Vzhledem k tomu, že u zatížení působících na kyvné podpory se neprovádí rozlišování podle složek g- a p-, přispívají tyto výstupní síly také k deformacím při dotvarování. Při zadání konzolových podpor prostřednictvím obecných podpor platí analogicky výše uvedené výroky. Defekty, nežádoucí vybočení, nachýlení Defekty se v programu automaticky zohledňují jako působící nepříznivě. V případě norem DIN 1045 a DIN se používá obdobný postup. V případě normy DIN 1045 se pro nežádoucí vybočení e a stanovuje hodnota sk/300, v normě DIN se tato hodnota určuje prostřednictvím hodnoty naklonění následovně: e a l 0 2 (8.6.4 (33)), kde h 1/200 (7.2 (4) (4) (kde h = výška podlaží), což při hodnotě h = 2,25 dává stejnou hodnotu e a jako v případě normy DIN Pro hodnotu h je nutné zadat výšku podlaží. Při použití normy DIN do výpočtu vstupuje ještě jeden redukční součinitel tehdy, pokud je spojeno více hlavních podpor. Za účelem stanovení defektů podle normy EN 1992, odst. 5.2 se určují předdeformace na základě schématu vzpěru. K tomuto účelu se stanoví zatížení v příčném směru, která způsobují deformaci na základě vlastního tvaru. Jedná se o rovnoměrná zatížení po délce daného úseku podpory a o rovnovážné síly působící na koncích segmentu. Dotvarování Na základě součinitele konečného dotvarování (Phi) se určí hodnota vybočení vlivem dotvarování ek, která se připočte k výše uvedeným hodnotám nežádoucího či jiného vybočení. K tomu se použije postup zavedený v normě DIN 1045 podle sešitu 220, odst Německého výboru pro ŽB konstrukce (DafStb). Na základě Eulerova zatížení se určí součinitel, pomocí nějž se zvětší hodnota nežádoucího vybočení. Za účelem zjištění Eulerova zatížení se pro jednotlivé segmenty stanoví hodnota efei ( 0, 6 20 tot ) EI b. Míra vybočení vlivem dotvarování závisí také na stávajícím stupni výztuže. Během následujícího iteračního procesu může kolísat. Daná metoda se používá také v případě normy DIN Informace týkající se určení míry dotvarování podle normy EN 1992, odst lze najít také v kapitole Volby výpočtu. 10 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

11 Výpočtové metody Obecná výpočtová metoda Při použití obecné výpočtové metody se smykové veličiny a posunutí určují na základě teorie pružnosti. V principu přicházejí v úvahu dvě metody: Výpočet podle teorie I. řádu Při tomto výpočtu se vychází z nedeformované soustavy. Hodnoty tuhosti se určují pro beton bez trhlin a bez uvažování výztuže. Zjištěné smykové veličiny umožňují sestavit tzv. regulační návrh, který je vyžadován v minimálním případě. Tato výztuž může dostačovat pouze v případě velmi kompaktních soustav nebo při velkých hodnotách příčného zatížení v poměru k zatížení v podélném směru. Obecně je však vyžadován další výpočet podle teorie II. řádu. Výpočet podle teorie II. řádu V rámci tohoto výpočtu se bere v úvahu rovnovážný stav v deformované soustavě, což může zejména při výskytu velkých sil v podélném směru vést ke značným změnám v porovnání s výpočtem podle teorie I. řádu. Kromě toho (což je často ještě podstatnější) již při použití této metody nelze vycházet z konstantní tuhosti betonu, ale je nutné počítat s proměnlivými hodnotami efektivní tuhosti. Na tažené straně se předpokládá úplné roztržení betonu, na tlačené straně se počítá se vztahem závislosti protažení na napětí podle normy DIN 1045, odst nebo DIN , odst , resp. EN 1992, odst K tomu přistupuje působení vložené betonářské oceli, jejíž množství však zpočátku ještě není známé. Tyto všechny faktory vedou k iteračnímu procesu, neboť hodnoty tuhosti, včetně hledané velikosti výztuže a hodnot smykových veličin spolu navzájem závisejí. Modelový postup pro podpory podle normy DIN Modelový postup pro podpory je rovněž zjednodušenou metodou a jeho popis lze najít v normě DIN , odst Při použití této metody je podpora redukována na prostou konzolovou podporu se známými hodnotami vybočení v důsledku zatížení, nežádoucího vybočení a vybočení, které lze vypočítat z jednoduchých vztahů podle teorie II. řádu. V případě větších sil v podélném směru však do hry vstupuje na výztuži závislý faktor, takže také v tomto případě je nutný iterativní výpočet, který však již po třech iterativních krocích obvykle vede k dobrým výsledkům. Daná metoda se jako předchozí omezuje na podpory s konstantními segmenty. Kromě toho je obecně použití této metody přípustné pouze pro jednoosé namáhání, přičemž uvnitř podpory nesmějí působit žádná zatížení v příčném směru. Mimo to je tato metoda určena pro hodnoty vybočení v důsledku zatížení 0,1 h (nikoli však z bezpečnostně-technických, ale spíše z ekonomických důvodů). Jinak se totiž může zjištěná velikost výztuže oproti exaktnějším metodám výrazně lišit. Postup s využitím jmenovitého zakřivení podle normy EN 1992 Postup s využitím jmenovitého zakřivení je zjednodušenou metodou. Je popsán v normě EN 1992, odst B5 Železobetonové podpory 11

12 Posouzení bezpečnosti při vzpěru teorie II. řádu, stav II Hodnoty vzpěrné délky Hodnoty vzpěrné délky se pro směr osy X a Y zjišťují odděleně. Za tímto účelem se meziuzly v momentálně neposuzovaném směru považují za upevněné (bez možnosti posunutí). Program určí vlastní hodnotu (Eig) a vlastní tvar. Z těchto hodnot se zjistí vzpěrná délka podle vztahu sk EIi Eig Ni. EI označuje tuhost a N normálovou sílu pro jednotlivé prutové segmenty. Vlastní tvar se použije k výpočtu požadovaných hodnot zatížení v příčném směru vedoucích ke vzniku nežádoucího vybočení. V určitých jednoduchých případech, lze podle této metody postupovat s použitím informací v publikaci Petersen, Statik und Stabilität der Baukonstruktionen, 2. vydání, s. 335 a násl.. Je třeba pamatovat na to, že výrazně odlišné síly v podélném směru nebo hodnoty tuhosti jednotlivých segmentů mohou vést například k tomu, že vypočtené vzpěrné délky se mohou od geometricky určených vzpěrných délek značně odlišovat. Hodnoty štíhlosti se pro jednotlivé prutové segmenty určí následovně: = s ki / i i Požadavek posouzení bezpečnosti při vzpěru DIN 1045 (1988) Posouzení bezpečnosti při vzpěru smí být vynecháno tehdy, pokud pro 70 platí e/d 3,5 a pro > 70 platí e/d 3,5 /70. Kromě toho smí být posouzení bezpečnosti při vzpěru vynecháno při centricky tlačené vnitřní podpoře s oboustranným vetknutím pro 45, pokud přitom má být ve výpočtu jako vzpěrná délka použita výška podlaží (17.4.1). DIN Posouzení bezpečnosti při vzpěru smí být vynecháno tehdy, pokud pro Ed 0,41 platí max = 25 (8.6.3 (2) (27)) a pro Ed < 0,41 platí max = 16 NEd, kde Ed. (8.6.3 (2) (28)) Ed ( A f ) U podpor v neposuvně vyztužených soustavách smí být posouzení bezpečnosti při vzpěru vynecháno tehdy, pokud platí crit = 25 (2-e o /e u ) (8.6.3 (4)) a pokud podpory nejsou mezi svými konci namáhány zatíženími v příčném směru nebo momenty zatížení a pokud lze podélnou sílu působící po délce podpory považovat za konstantní. V tomto případě je však třeba určit minimální moment v koncích prutu MRd NEd h/20 (8.6.3 (9)). Pro zvláštní případ podpory na obou koncích kloubově uložené platí crit = 25. c cd 12 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

13 Ö- Norm B 4700 Posouzení bezpečnosti při vzpěru smí být vynecháno tehdy, pokud platí následující vztah: n d kde n d = N Sd /(A c f cd ). V případě neposuvně upevněných tlačených prvků s tuhým nebo pružným vetknutím na koncích smí být posouzení bezpečnosti při vzpěru vynecháno tehdy, pokud platí crit = 25 (2-e o /e u ) a pokud podpory nejsou mezi svými konci namáhány zatížením v příčném směru. V případě eo = eu = 0 bude nastaveno crit = 50. Určující návrhový moment MSd NSd etot přitom nesmí být menší než M Sd NSd h. 10 DIN EN 1992 Posouzení bezpečnosti při vzpěru smí být vynecháno tehdy, pokud jsou splněna kritéria podle odstavce Selhání stability U štíhlých, středově nebo s malým vybočením namáhaných podpor může dojít k selhání stability. To znamená, že ještě než se dosáhne meze pevnosti daného průřezu, dojde k vybočení prutu v důsledku vzpěru. K tomu může dojít například tehdy, pokud u konzolové podpory není hodnota momentu působícího na patu a pocházejícího od vnějšího zatížení příliš vzdálena od hodnoty mezního momentu. Při nepatrném zvýšení zatížení pak může dojít k silnému nárůstu deformací v hlavě i v patě podpory a následně k selhání její stability. Obdobný efekt se často vyskytuje také u štíhlých kyvných podpor se stupněm výztuže < 0,8 %. Ve výstupním protokolu se vykazují určující smykové veličiny a vypočtená velikost výztuže. U takových podpor je vykázaná velikost výztuže větší, než by byla hodnota zjištěná z návrhového diagramu při použití vykázaných hodnot smykových veličin. Efektivní hodnoty tuhosti Posouzení bezpečnosti při vzpěru se provádí s použitím efektivních hodnot tuhosti, které se zjistí na základě hodnot okrajového protažení průřezu (vztah M-N-Kappa). Pro průřezy se stupněm výztuže menším než 0,8 % se vypočtená hodnota tuhosti snižuje. Tímto snížením se vyhlazuje průběh hodnoty tuhosti v oblasti přechodu ze stavu I do stavu II a zabraňuje se tomu, aby nepatrné zvýšení namáhání vedlo ke skokovému nárůstu hodnoty pož As. Použitelnost Výpočet deformací Výpočet deformací pro kvazistálé kombinace účinků se provádí podle normy DIN , resp. EN Do výpočtu se započítá 1,0-násobek hodnot stálého zatížení a 2-násobek hodnot nahodilého zatížení. Tento postup se podle normy DIN , odst (3), resp. EN 1992, odst. 7.4 omezuje pouze na deformace ve svislém směru u prvků namáhaných na ohyb. Vzhledem k tomu, že v rámci kvazistálých kombinací zatížení se nezohledňuje zatížení pocházející od větru ( 2 = 0), je tento postup pro podpory vhodný pouze podmíněně. Z tohoto důvodu se podle příslušné oborové literatury (např. Sbírka příkladů organizace DBV, svazek 2, s ) do výstupu zahrnují také údaje o deformacích pro málo časté kombinace účinků s působením dotvarování a bez něj a také pro časté kombinace účinků. Součinitel dotvarování je zohledněn následovně: E = E/(1 + ). Při použití tohoto modulu pružnosti se při výpočtu deformací zohledňuje hodnota EI eff. Přitom je pro každou kombinaci zatížení stanovena hodnota tuhosti ve stavu II. B5 Železobetonové podpory 13

14 Posouzení napětí v oceli Zde se zjišťují hodnoty napětí v oceli pro málo častou kombinaci účinků (podle normy DIN , odst ), resp. pro charakteristickou kombinaci účinků (podle normy EN 1992, odst. 7.2). Posouzení posouvajících sil Program provádí posouzení posouvajících sil se zohledněním v normě předem stanovené minimální výztuže. Přitom je třeba dbát na to, aby tlakové síly nejčastěji se vyskytující v podporách měly příznivý dopad na výsledek vyměřování příčných (posouvajících) sil. Určení posouvajících sil Při zjišťování určující posouvající síly je třeba dbát na to, aby byly v programu B5 generovány předdeformace na základě působení virtuálních posouvajících sil analogicky k ustanovením normy DIN 18800, díl 2, s. 6. (Viz také část Hodnoty vzpěrné délky). Tyto hodnoty zatížení je nutné konfrontovat s odpovídajícími rovnovážnými silami, které se ustaví jako reakce v podporách. Návrhová posouvající síla se zjišťuje v řezu bezprostředně nad uložením, a tudíž obsahuje také tyto hodnoty virtuálního příčného zatížení, zatímco hodnoty tohoto zatížení se poté v uložení vyruší s odpovídající reakční silou, a tudíž již ve výstupu podporových reakcí nejsou nadále obsaženy. Proto se mohou vykazované posouvající síly a reakční síly podpor v některých případech značně lišit. 14 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

15 Zadání parametrů soustavy Nejprve zvolte v hlavní nabídce požadovanou normu. Příklad: - DIN nebo - EN poté vyberte typ podpory, - Kyvná podpora - Konzolová podpora - Rámová podpora - Obecná podpora Poté se zobrazí příslušné dialogové okno pro zadání údajů (každému typu podpory odpovídá vlastní dialogové okno). Kyvné, konzolové a rámové podpory jsou tvořeny prutem s konstantním průřezem po celé délce podpory. Obecná podpora sestává maximálně z 10 prutových segmentů s konstantním průřezem v rámci každého segmentu. Lze zavést zatížení ve směru osy Y a Z. Samotná podpora je v prostoru umístěna ve směru osy X. Zatížení pro jednotlivé směry budou prezentována odděleně (také při grafickém zobrazení). Trvanlivost a stupně vlivu prostředí DIN , resp. EN 1992 Zobrazte dialogové okno pro určení trvanlivosti (v hlavní nabídce) a zvolte zde požadované stupně vlivu prostředí. Zvýšená kvalita betonu, resp. vzdálenosti výztuže od okraje, které případně vyplynou ze zvoleného stupně vlivu prostředí, se automaticky přenesou do výpočtu. Kromě toho zde zadejte požadované hodnoty součinitelů dotvarování a smršťování. Další informace lze najít též v dokumentu Trvanlivost, dotvarování a smršťování.pdf. Předvolby vyměřování Viz kapitolu Předvolby vyměřování. Volby výpočtu Viz informace v kapitole Volby výpočtu. B5 Železobetonové podpory 15

16 Kyvná podpora Pata podpory má ve vodorovném i ve svislém směru tuhé (nepohyblivé) upevnění. Jako výsledek výpočtu bude vykázána hodnota celk. As. Obr.: Délka soustavy L1 Závěsné kyvné podpory U podpor typu Konzolová podpora a Obecná podpora můžete klepnutím na tlačítko Závěsná kyvná podpora vyvolat odpovídající dialogové okno pro zadání údajů. Ve stejném bodě podpory může mít počáteční bod více kyvných podpor. Kyvné podpory mohou mít libovolné (různé) výšky; tzn. body paty se nemusí nacházet ve stejné úrovni. Působení kyvných podpor je úměrné danému zatížení a naopak také úměrné výšce podpory. Pro kyvné podpory lze zadat záporné hodnoty zatížení; a stejně tak záporné hodnoty výšky. Při zadání hodnot V a h se shodnými znaménky dochází k destabilizujícímu působení, a naopak hodnoty V a h s různými znaménky znamenají stabilizující působení. Uzel Sm Číslo uzlu Směr V Svisle působící síla <>0 H Gamma Účinky na konzoly Výška podpory Zde lze při výpočtu podle normy DIN , resp. EN 1992 definovat součinitel bezpečnosti, který má být stanoven (prozatím ještě není aktivní). Zde lze zvolit, zda mají být závěsné kyvné podpory zohledněny pouze při stanovení vzpěrné délky nebo zda s jejich pomocí mají být určovány také výstupní síly. Viz také kapitolu Základy výpočtu - Závěsné kyvné podpory. Konzolová podpora Pro konzolovou podporu se navíc zadává také typ uložení v bodě paty (konstanta pružného vetknutí). Pata podpory může být s ohledem na otočení upevněna tuhým nebo pružným způsobem. Typ uložení se zadává odděleně ve směru osy Y a Z. Jako výsledek výpočtu bude vykázána hodnota celk. As. 16 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

17 Rámová podpora Pro rámovou podporu lze navíc definovat vetknutí v patě a typ uložení v hlavě podpory: Jako výsledek výpočtu bude vykázána hodnota celk. As. Interně se rámová podpora zpracovává jako kyvná podpora s délkou soustavy L = s k. Vzpěrná délka se zjistí na základě okrajových podmínek, které byly pro rámovou podporu definovány. Při dvouosém namáhání a rozdílných okrajových podmínkách se použije větší vzpěrná délka. B5 Železobetonové podpory 17

18 Obecná podpora Segmenty obecné podpory Lze zadat až 10 segmentů. L délka segmentu QArt typ průřezu: 1 = pravoúhelník 2 = kruh 3 = mezikruží b0 délka hrany rovnoběžné s osou Y [cm] d0 délka hrany rovnoběžné s osou Z [cm] b1 vrstva výztuže rovnoběžná s osou Y [cm] d1 vrstva výztuže rovnoběžná s osou Z [cm] ay přesazení osy rovnoběžné s osou Y az přesazení osy rovnoběžné s osou Z stáv. As stávající As (předvolená výztuž) [cm 2 ] pož. As požadované As [cm 2 ] Obecné podpory a hodnoty štíhlosti > 70: viz kapitolu Výpočet a výsledky". Hodnoty As konstantní / po segmentech 18 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

19 Uložení obecné podpory Lze zadat až 11 uložení. Volitelně lze předem stanovit Typ uložení a případně také přesazení osy. Konstanta pružného vetknutí (vzhledem k pootočení) -1 pevné 0 volné >0 pružné Příčník Základy Lze zohlednit působení vodorovně vetknutých příčníků momentálně není tato funkce aktivní. Vetknutí do základů Program určuje ze zadaných rozměrů a pružného modulu základové půdy hodnoty tuhosti a pružnosti vetknutí. B5 Železobetonové podpory 19

20 Obecné možnosti zadání Výběr materiálu Vždy podle vybrané normy se zobrazí odpovídající možnosti pro zadání kvality betonu a betonářské oceli. Kromě toho můžete zadat součinitel dotvarování (Phi) viz také kapitolu Dotvarování. Pro materiál jsou k dispozici následující možnosti: DIN 1045 beton B 15 až B 55, betonářské ocel BSt 1 až BSt 4 DIN beton C12/15 až C100/115, betonářská ocel BSt 500 S(A) (s normální tažností) a BSt 500 S(B) (s vysokou tažností). Rozšířený výběr materiálu: Klepněte na tlačítko. V zobrazeném okně můžete vybírat mezi normálním a lehkým betonem (pouze při použití normy DIN ). ÖNorm B4700 beton B15 až B60 a C12/15 až C 50/60, betonářská ocel BSt 220, BSt 420, BSt 500, BSt 550 a BST 600. EN 1992 beton C12/15 až C100/115, betonářská ocel BSt 500 S(A) (s normální tažností) a BSt 500 S(B) (s vysokou tažností). Průřez Tvar průřezu Vyberte požadovaný tvar průřezu: pravoúhelník, kruh nebo mezikruží. Průřez Pravoúhelník by délka hrany ve směru osy Y dz délka hrany ve směru osy Z Kruh da vnější průměr Mezikruží da vnější průměr di vnitřní průměr Vrstva výztuže Veličiny b 1 a d 1 udávají vzdálenosti těžiště výztuže k okrajovým vláknům. Kromě toho máte na výběr následující možnosti: výztuž soustředěná v rozích, výztuž rozmístěná po obvodu. Další volby Výztuž lze do průřezu vložit s použitím hodnoty ¼ As na každou stranu nebo ji lze rovnoměrně rozmístit po obvodu viz kapitolu Volby výpočtu. 20 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

21 Směr zatížení Zde můžete zvolit jednoosé namáhání "ve směru Y" či "ve směru Z" nebo dvouosé namáhání "osy Y + Z". Poznámka: Ve vstupních oknech se vstupní pole pro druhý směr namáhání aktivují teprve tehdy, pokud byla aktivována volba "osy Y + Z". Výztuž předv. As pož. As předvolená hodnota výztuže As požadovaná hodnota výztuže As tot stupeň výztuže v procentech (%) Vypočítat Vždy vypočítat Klepnutím na toto tlačítko lze explicitně spustit výpočet. Výpočet a zobrazení výsledků bude provedeno neprodleně po každém zadání, resp. úpravě údajů. U soustav s delšími výpočtovými časy to může případně vést k delším prodlevám při zadání. V takových případech se tato funkce doporučuje vypnout. Potřebný výpočetní čas přirozeně závisí také na rychlosti používaného počítače. Jako výsledek výpočtu bude vykázána hodnota celk. As. Minimální výztuž DIN 1045 (1988) Minimální výztuž se pro podpory stanoví jako 0,8 % staticky nutného betonového průřezu, pro stěny (b/d > 5) jako 0,5 % staticky nutného betonového průřezu. DIN Minimální výztuž pro podpory podle odst vychází následovně: A s,min, 015 N f Ed yd Tlačené prvky s poměrem b/h 4 se zpracovávají jako stěny. Minimální výztuž poté podle odst (2) vychází následovně: A s,min = 0,0015 A c,, resp. A s,min = 0,003 A c u štíhlých stěn (podle odst ) nebo N 0, 3 f A Ed cd c Průměr podélné výztuže musí dosahovat alespoň hodnoty 12 mm. EN 1992 Minimální výztuž pro podpory se určí podle odstavce Předvolba výztuže Pokud je známo, že z konstrukčních důvodů má být do prvku vestavěna určitá minimální výztuž, jsou odpovídající hodnoty použity jako předvolba. Iterační proces se tím značně zrychlí, a to zejména tehdy, pokud je požadovaná výztuž menší než předvolená. Při doplňkovém posouzení použitelnosti (hodnoty deformace, napětí) je v každém případě účelné ve výpočtu použít skutečně vloženou výztuž. B5 Železobetonové podpory 21

22 Vetknutí do základů Klepnutím na tlačítko okno Vetknutí do základů. zobrazíte dialogové Program ze zadaných rozměrů a pružného modulu základové půdy určí hodnoty tuhosti a pružnosti vetknutí. Můžete se rozhodnout mezi zadáním konstanty tuhosti podloží (E d v [knm 2 ]) nebo Winklerovy konstanty podloží (C b v [kn/m 3 ]). bx, by, d Gamma ax ay Sigma Základy jsou aktivní podle zadání FD k výpočtu Rozměry základů: bx určuje rozměr ve směru osy Y, by rozměr ve směru osy Z, d představuje tloušťku základové desky. měrná hmotnost přesazení osy ze středového bodu ve směru bx přesazení osy ze středového bodu ve směru by přípustné zatížení zeminy Zaškrtnutím tohoto políčka můžete aktivovat grafické zobrazení základů (zapnutí/vypnutí grafické funkce). Hodnota vypočtená ze zadaných parametrů základů. Pro výpočet můžete navrženou hodnotu ze zadání FD upravit tato hodnota bude zanesena do oblasti Konstanta pružného vetknutí a bude použita ve výpočtu. Určení konstanty tuhosti pružného vetknutí Program na základě zadaných rozměrů zjišťuje konstantu pružného vetknutí vzhledem k oběma osám. Vzorce pro určení konstanty tuhosti pružného vetknutí jsou uvedeny v části Typ uložení/konstanta pružného vetknutí vzhledem k pootočení". Tyto konstanty pružného vetknutí může uživatel převzít. Lze je do výpočtu zahrnout jako systémovou hodnotu nezávisle na průběhu hodnot zatížení zeminy. Výstup Pokud byla pro výstup vybrána volba Uložení, bude vypočtena a vykázána hodnota napětí v rohových bodech pro -násobnou hodnotu zatížení. Přitom se budou posuzovat následující zatěžovací případy: - zatěžovací případ pro stálé zatížení, - zjištěné kombinace zatížení podle teorie I. řádu, - zjištěné kombinace zatížení podle teorie II. s hodnotami nežádoucího vybočení vždy v kladném a záporném směru. Z celkového počtu vypočtených superpozic se ve výstupu zobrazí ty, které v rohových bodech vykazují vždy největší hodnotu napětí nebo vedou k vytvoření nejvíce rozevřené spáry. Pro zjištěné kombinace zatížení se provádí také posouzení ohybového napětí v základech. Pro rozevírající spáru se pouze zobrazí výpis, že taková spára existuje. Účelem je podat informaci, že by měly být parametry základů případně upraveny. Ověření podle normy (rozevírání spár pouze pro stálé zatížení, rozevírání spár přes těžiště směrem ven) se v programu pro podpory neprovádí. Ověření pro zatížení zeminy se v programu pro podpory neprovádí. Posouzení na protlačení se zde rovněž neprovádí. 22 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

23 Výše popsané kombinace zatížení lze pomocí volby Přenos zatížení na základy přenést do programu FD. V tomto programu lze provést posouzení na protlačení, na rozevírání spár a také ověřit přípustné hodnoty zatížení zeminy. Pro zatížení základů platí následující konvence: Síly jsou označeny kladným znaménkem tehdy, pokud v pravém horním rohu vytvářejí tlakové napětí. V místě řezu bude proto nastavena hodnota M x (FD) = - M y (podpora). Typ uložení (konzolová podpora, rámová podpora) Konstanta pružného vetknutí (vzhledem k posunutí ve vodorovném směru) Konstanta pružného vetknutí vzhledem k posunutí ve vodorovném směru se udává v jednotkách kn/m. Určí se tak, že se upevněná konstrukce zatíží určitou silou a poté se velikost této síly vydělí vypočtenou hodnotou posunutí. Konstanta pružného vetknutí (vzhledem k pootočení) -1 pevné 0 volné >0 pružné Konstanta pružného vetknutí vzhledem k pootočení se udává v jednotkách kn/m. Určí se analogicky jako konstanta pružného vetknutí vzhledem k posunutí ve vodorovném směru s tím rozdílem, že místo síly a posunutí se použije moment, resp. úhel pootočení. Pro jednoduché případy ji lze zadat přímo. Následující vzorce platí pro prut s úplným vetknutím, resp. kloubovým uložením protějšího konce: C 4 E I bzw. C 3 E I L L Pro vetknutí do základů se konstanta pružného vetknutí vzhledem k pootočení podle publikace RAUSCH (BK 1973 II, s. 150 a násl.) určí například následovně: C E Ed d If f A konstanta tuhosti podloží [kn/m²] If setrvačný moment plochy základů [m 4 ] A f plocha základů [m²] součinitel závisející na rozměrech základů následovně: b/d = 1,00 f = 0,45 b/d = 0,50 f = 0,42 b/d = 0,25 f = 0,35 nebo také takto: C If Cb Cb Winklerova konstanta podloží [kn/m 3 ] If setrvačný moment plochy základů [m 4 ] Viz také část Základy výpočtu - Uložení B5 Železobetonové podpory 23

24 Zadání zatížení Zatížení obecné informace Určení hodnot Vodorovná zatížení jsou označována jako kladná, pokud působí v kladném směru os. Svislé síly jsou kladné tehdy, pokud působí směrem shora dolů. Vodorovná bodová zatížení Zatížení jsou označována jako kladná, pokud působí v kladném směru osy Y a Z. Pro tato zatížení se provede superpozice s použitím zatížení uzlů. Pokud je přípustné do výpočtu podle teorie II. řádu zahrnout redukovaná zatížení, je nutné zadat hodnoty odpovídajícího redukovaného zatížení. Směr zatížení Můžete zvolit jednoosé namáhání "ve směru Y" či "ve směru Z" nebo dvouosé namáhání "osy Y + Z". Standardní zatížení Pro většinu soustav postačuje vstupní dialogové okno pro standardní zatížení (stálé/provozní zatížení). ey, ez Vybočení s vlastní hmotností Pokud má být zohledněna vlastní tíha, označte tuto volbu křížkem. Viz také část Volby výpočtu. Rozšířené zadání zatížení Pomocí tlačítka Zatížení můžete zobrazit dialogové okno umožňující zadání dalších hodnot zatížení uzlů a prutů. Standardní zatížení rámové podpory V zobrazeném dialogovém okně lze zadat standardní zatížení (smykové veličiny pro stálé/provozní zatížení) pro rámovou podporu. Pro rámovou podporu lze na základě výpočtu pro prutovou soustavu stanovit svislé zatížení v hlavě a momenty v uzlech. Momenty působící v koncích prutů pocházející z výpočtu pro podporu jsou shodné se zadanými momenty. 24 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

25 Zatížení uzlu Klepnutím na tlačítko zobrazíte vstupní tabulku pro zadání zatížení uzlů. Poznámka: U některých vstupních polí jsou k dispozici Výběrové seznamy. Tyto seznamy lze rozbalit klepnutím na tlačítko. Viz také část Základy výpočtu - Zatížení uzlu. Uz. Druh Sm G Číslo uzlu. Uzly se počítají zdola (pata podpory) směrem nahoru (hlava podpory). První uzel má číslo 1. druh zatížení 1 = svislé zatížení (ve směru osy X) 2 = vodorovné zatížení 3 = moment směr 1 = ve směru osy Y 2 = ve směru osy Z 3 = ve směru osy X (pouze svisle působící síla) stálá složka zatížení, bez hodnoty F (klávesa F5: vyvolání okna Celkové nastavení zatížení) P ey ez na základě poz. SkÚ SkSouv AltSk nahodilá složka zatížení, bez hodnoty F (klávesa F5: vyvolání okna Celkové nastavení zatížení) excentricita svislého zatížení v kladném směru osy Y (v [cm]) excentricita svislého zatížení v kladném směru osy Z (v [cm]) skupiny účinků označení původu zatížení skupina souvislostí. Zatížení, která jsou přiřazena do jedné skupiny souvislostí, působí v principu společně. Tyto skupiny mají vyšší prioritu oproti alternativním skupinám. alternativní skupina. Zatížení umístěná v jedné alternativní skupině se navzájem vylučují. Příklad: Zatížení větrem z různých směrů. B5 Železobetonové podpory 25

26 Zatížení prutu Klepnutím na tlačítko Viz také část Základy výpočtu Zatížení prutu. Prut Typ Sm zobrazíte vstupní tabulku pro zadání zatížení prutu. č. prutu. Pruty se počítají zdola (pata podpory) směrem nahoru (hlava podpory). První prut má číslo 1. typ zatížení. Viz také část Typy zatížení. Typy zatížení 1, 2 a 4 se vztahují k prutu. Typy zatížení 11, 12 a 14 se vztahují k celé soustavě. Respektujte pokyny ve stavovém řádku. (směr) 1 = ve směru osy Y 2 = ve směru osy Z Gli stálá složka zatížení (dole), bez hodnoty F Pli nahodilá složka zatížení (dole), bez hodnoty F Vzdál. vzdálenost zatížení od dolního uzlu daného segmentu při Typech zatížení 2 a 4, resp. od paty podpory (uzel č. 1) při Typ zatížení 12 a 14. Gre stálá složka zatížení (nahoře), bez hodnoty F Pli Dél. nahodilá složka zatížení (nahoře), bez hodnoty F Délka působení zatížení (pouze u lichoběžníkových zatížení). Mějte na paměti, že zatížení při případné přesahující délce nepokračuje přes příslušné konce prutu. na základě poz. označení původu zatížení SkÚ SkSouv AltSk Skupiny účinků skupina souvislostí. Zatížení, která jsou přiřazena do jedné skupiny souvislostí, působí v principu společně. Tyto skupiny mají vyšší prioritu oproti alternativním skupinám. alternativní skupina. Zatížení umístěná v jedné alternativní skupině se navzájem vylučují. Příklad: Zatížení větrem z různých směrů. 26 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

27 Typy zatížení Typy zatížení 1, 2 a 4 se vztahují k prutu. Typy zatížení 11, 12 a 14 se vztahují k celé soustavě. Typ zatížení 1 - g/p Typ zatížení 2 - vodorovné Typ zatížení 4 - lichoběžníkové Typ zatížení 11 - g/p Typ zatížení 12 - vodorovné Typ zatížení 14 - lichoběžníkové B5 Železobetonové podpory 27

28 Celkové nastavení zatížení Pokud v dialogovém okně Zatížení" umístíte kurzor do sloupce G, resp. P, můžete stisknutím klávesy F5 zobrazit dialogové okno Celkové nastavení zatížení". V tomto dialogovém okně můžete z bodových a plošných zatížení nastavit celkové zatížení podpory. Stanovení celkového zatížení podpory na základě plošných zatížení se po zadání hodnot zatížení g a p na jeden čtvereční metr a příslušných ploch působení zatížení provede automaticky. Kromě toho lze z pozic programu DLT10 převzít reakční síly, které byly vypočteny v aktuálním projektu. To lze po umístění kurzoru do sloupce Popis provést stisknutím klávesy F5, následným výběrem požadované pozice spojitého nosníku a poté volbou požadovaného uložení. Skupiny účinků Tato funkce je aktivní pouze při použití normy DIN , EN1992 nebo Ö-Norm. Pokud chcete určité zatížení přiřadit do některé definované skupiny účinků, je nutné do sloupce SkÚ zadat číslo této skupiny. Tabulku s předvolenými skupinami účinků pro výběr lze zobrazit pomocí funkční klávesy F5. Zde vyberte požadovanou položku a klepněte na tlačítko OK. Poznámka: Skupiny účinků se týkají výlučně nahodilých složek zatížení. Psi0 až Psi2 Gamma Typ jsou kombinační součinitelé. Součinitel dílčí bezpečnosti Při posuzování únosnosti se zatížení násobí součinitelem dílčí bezpečnosti Gamma: GammaG pro stálou složku, GammaQ pro nahodilou složku zatížení a materiál se zohlední prostřednictvím specifického součinitele materiálu (GammaM). Písmeno N odpovídá normálním účinkům, písmeno A označuje mimořádné účinky. Pro posouzení použitelnosti se použije hodnota Gamma=1,0. 28 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

29 Skupiny zatížení Klasifikace zatížení do skupin se týká pouze účinků na zatížení p. Zatížení g se v principu zohledňují vždy. Při použití skupin souvislostí lze do jedné skupiny účinků shromáždit zatížení, která působí vždy společně. Kromě toho lze určitá zatížení nebo skupiny zatížení definovat jako navzájem se vylučující (alternativní). Tento postup odpovídá tradičnímu zatěžovacímu případu superpozice. Poznámka: Při zadání navzájem si odporujících hodnot do polí Skupina souvislostí a Alternativní skupina bude mít vyšší prioritu skupina souvislostí. Příklad skupin účinků a skupin zatížení v rámci pozice Zatížení 1 a 2 budou přiřazena do skupiny účinků 1. Adekvátně budou zatížení 3 a 4 přiřazena do skupiny účinků 2. Předpokládejme, že zatížení 1 a zatížení 2 jsou zatížení pocházející od větru v jednom směru, která vždy působí společně. Zatížení 3 a zatížení 4 nechť jsou zatížení pocházející od větru v jiném směru. Vzhledem k tomu, že vítr může působit vždy pouze v jednom nebo v druhém směru, budou skupiny souvislostí 1 a 2 přiřazeny do alternativní skupiny 1. Tak se zajistí, že se bude vždy uvažovat skupina souvislostí 1, skupina souvislostí 2 anebo žádná z těchto skupin vždy podle toho, zda jsou daná zatížení pro návrh určující, či nikoli. Trvanlivost a použitelnost Vysvětlení týkající se požadavků na trvanlivost, stupňů vlivu prostředí a součinitele dotvarování a smršťování lze najít v dokumentu Trvanlivost, dotvarování a smršťování.pdf. B5 Železobetonové podpory 29

30 Posouzení protipožární ochrany Funkce posouzení protipožární ochrany se dodává jako doplňková funkce k programu B5 (viz také ceník). Obecné informace Program B5 umožňuje volitelně provést také posouzení protipožární ochrany. K tomuto účelu je k dispozici tabulková metoda nebo metoda analogická k postupu popsanému v normě DIN EN , Dodatek B3. Pokud má být provedeno posouzení protipožární ochrany, je nutné v dialogovém okně protipožární ochrany programu vybrat požadovanou metodu a třídu protipožární odolnosti. Dialogové okno Protipožární ochrana Dialogové okno Protipožární ochrana lze vyvolat v hlavní nabídce (složka Zadání ). Po aktivaci volby Protipožární ochrana se otevře dialogové okno s volbami protipožární ochrany. V závislosti na zvoleném typu podpory (kyvná podpora / konzolová podpora) lze vybrat požadovanou výpočtovou metodu a také odpovídající třídu protipožární odolnosti. Výběr metody určuje jak průběh výpočtu tak také rozsah výstupu. Při výběru volby bez posouzení se neprovede posouzení protipožární ochrany ani se ve výstupu nezobrazí žádné údaje. 30 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

31 Volby protipožární ochrany Tabulková metoda výpočtu (kyvná podpora) Použití tabulkových metod posouzení - tabulkový postup [DIN , tab. 31], - tabulkový postup [MLTB , příloha 3.1/10], je omezeno na typ podpory Kyvná podpora. Rozdíl mezi oběma tabulkovými metodami spočívá v tom, že požadované vytížení pro dosažení zvolené třídy protipožární odolnosti se stanovuje pomocí tabulky 31 z normy DIN nebo pomocí tabulky z přílohy 3.1/10 normy MLTB Stanovené vytížení vychází ze závislosti na zvolených rozměrech a třídě protipožární odolnosti. Při výběru metody podle normy MLTB se požadovaná hodnota vytížení kromě toho získává také interpolací v závislosti na délce podpory. Po potvrzení tlačítkem OK se podle zvolené tabulkové metody převezme požadovaná hodnota vytížení do hlavní oblasti zadání a při výpočtu se určí potřebné množství oceli, které zajistí požadované vytížení a tím i dosažení zvolené třídy protipožární odolnosti. Tabulka 31 v n. DIN Minimální rozměry průřezu neobložených železobetonových podpor s ohledem na vícestranné napadení požárem při: Třída protipožární odolnosti F30-A F60-A F90-A F120-A F180-A Nfi,d, t * 1 0, 3 N Rd 150 1) 150 1) 180 1) Nfi,d, t * 1 0, 7 N Rd 150 1) 180 1) 210 1) Nfi,d, t * 1 10, N Rd 150 1) 200 1) 240 1) ) Minimální hodnota podle n. DIN 1045 MLTB , příloha 3.1/10 Minimální rozměry průřezu neobložených železobetonových podpor s ohledem na vícestranné napadení požárem při: Třída protipožární odolnosti R30 R60 R90 R120 R180 Nfi,d, t 1 0, 2 N Rd Nfi,d, t 1 0, 5 N Rd Nfi,d, t 1 0, 7 N Rd Poznámka: Interpolované hodnoty pro danou délku podpory lze také určit pomocí programu BX. B5 Železobetonové podpory 31

32 MLTB , příloha 3.1/10 (změněno) Minimální rozměry průřezu neobložených železobetonových podpor s ohledem na vícestranné napadení požárem při: Třída protipožární odolnosti R30 R60 R90 R120 R180 Nfi,d, t 1 0, 2 min l col N Rd Nfi,d, t 1 0, 2 max l col N Rd Nfi,d, t 1 0, 5 min l col N Rd Nfi,d, t 1 0, 5 max l col N Rd Nfi,d, t 1 0, 7 min l col N Rd Nfi,d, t 1 0, 7 max l col N Rd Minimální rozměry průřezu neobložených železobetonových podpor s ohledem na jednostranné napadení požárem při: Nfi,d, t 1 0, 7 max l col N Rd Pro délku podpory platí následující hodnoty: pravoúhlý průřez: max l col = 6 m a min l col = 2 m kruhový průřez: max l col = 5 m a min l col = 1,70 m Všechny tři tabulky lze použít pro vyztužené soustavy, pokud uložení podpor zamezuje pootočení, jak je v praxi obvyklé. Železobetonové podpory podle normy se specifikací a /A1 a Součinitel vytížení: * * d i DIN (7.1) 1 N fi, d, t / N Rd fi Návrhová hodnota stávající podélné síly v případě požáru: N 10, N N 10, N DIN (8.1) fi,d, t Gk, i 11, Qk, 1 2, j Qk, j Návrhová hodnota únosnosti: N Rd DIN Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

33 V závislosti na kvalitě betonu a stupni výztuže program analogicky k obr. 15a normy DIN určí součinitel *. Na základě tohoto součinitele, návrhové hodnoty stávající podélné síly v případě požáru a návrhové hodnoty únosnosti se pomocí rovnice 7.1 z normy DIN určí nový součinitel vytížení 1. Tak se návrh podpory podle normy DIN vrátí zpět na úroveň návrhu podle normy DIN : L Pokud je součinitel vytížení vypočten jako 1 10 M N O * fi, d, t Q P, N Rd Nfi,d, t resp. 1 0, 7, je N nutné stupeň výztuže zvýšit, dokud se hodnota vytížení nedostane pod úroveň 100 %. Pokud stupeň výztuže dosáhl svého maxima 9 %, lze zvětšit rozměry průřezu nebo případně učinit jiná konstrukční opatření, aby bylo umožněno zařazení do určité třídy protipožární odolnosti. Rd Ve speciálních případech při obzvláště slabě vyztužených podporách je nutné na danou podporu pohlížet jako na nevyztuženou. Výpočtově poté výrazně klesá hodnota únosnosti N Rd a dochází k několikanásobnému vytížení 1. V takových případech se doporučuje předem stanovit konstrukční výztuž (např = 4,52 cm²). Postup Ověřte, zda lze v dané spolkové zemi ještě stále používat tabulku 31 z normy DIN nebo zda je již nutné použít tabulku ze vzorového seznamu technických a stavebních předpisů. Nejprve vyvolejte dialogové okno Protipožární ochrana a vyberte tabulku, kterou chcete používat. Vždy podle vybrané volby se zobrazí některé z následujících vstupních polí: 1 =" Tabulka 31 1n =" Tabulka ze vzorového seznamu z normy DIN technicko-stavebních předpisů 02/06, příl. 3.1/10. Podle výpočtu parametrů podpory se zobrazí příslušná hodnota vytížení (stáv. 1/ 1n). V poli erf. 1/ 1n můžete zadat požadovanou hodnotu vytížení. Pokud je předvolena hodnota vytížení, bude se požadované množství výztuže iterovat tak dlouho, dokud se nedosáhne požadovaného vytížení. Pokud není zadána žádná předvolená hodnota vytížení, program určí vytížení pro předvolené množství výztuže, resp. množství výztuže stanovené na základě návrhu pro nízkoteplotní stavy. Poznámka: Ve zvláštních případech se může stát, že program nedokáže zjistit správné množství výztuže v přijatelném počtu kroků a během rozumné doby. To lze rozpoznat z toho, že po provedení výpočtu neodpovídá hodnota pož. 1 " hodnotě stáv. 1. V takovém případě uveďte ve vstupním poli u hodnoty pož. 1 opět hodnotu 0" a dále zadejte přímo požadované množství oceli pro protipožární ochranu: B5 Železobetonové podpory 33

34 Ve výstupu budou hodnoty vytížení uvedeny v principu pro obě tabulky: Návrhová hodnota únosnosti vzhledem k normálové síle v nízkoteplotním stavu N Rd přibližně odpovídá působící normálové síle N Ed pro příslušnou kombinaci zatížení. Pokud bude v programu zadáno více betonářské oceli, než je staticky nutné, vzroste hodnota únosnosti. Za účelem nalezení této únosnosti N Rd se smykové síly v dalším kroku výpočtu pro podporu lineárně zvětší. Platí: N M Ed Ed NRd N M N Rd Rd M M Rd Ed Ed Hodnoty N Ed a M Ed jsou známé na základě určující kombinace zatížení. Pro hodnotu M Rd bude probíhat iterace tak dlouho, dokud se z výpočtu pro průřez nezíská taková hodnota N Rd, pro kterou bude množství betonářské oceli odpovídat předvolenému množství oceli. Poznámka: V principu bude pro každou kombinaci zatížení v programu interně proveden výpočet pro 1,0-násobek stálé, příznivě působící normálové síly a také pro 1,35- násobek hodnoty stálé, nepříznivě působící normálové síly. Může se docela dobře stát, že určující množství betonářské oceli se ustaví v nízkoteplotním stavu při použití příznivých normálových sil. Pro protipožární ochranu je však určující dílčí součinitel bezpečnosti s hodnotou 1,35 pro stálou složku normálové síly v rámci návrhové hodnoty normálové síly N Ed, pokud jde o to, najít s pomocí hodnoty N Ed hodnotu N Rd. 34 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

35 Návrh pro vysokoteplotní stavy analogicky podle DIN EN Základy výpočtu Pro podpory typu Kyvná podpora a Konzolová podpora lze provést zjednodušené posouzení protipožární ochrany podle normy DIN EN , Dod. B3. Toto posouzení bylo rozšířeno o zjištění hodnot teplotní roztažnosti. Pro kruhové a pravoúhlé průřezy lze vybrat třídy protipožární odolnosti R30 až R180. Uvažované namáhání požárem je omezeno na čtyřstranné napadení požárem. Uplatnění omítky ani ovinuté tlačené prvky nejsou podporovány. Zaškrtnutím lze definovat, zda má být mezi případně zvoleným návrhem pro nízkoteplotní a vysokoteplotní stavy vyvoláno dialogové okno Vedení výztuže. Toto dialogové okno má při posuzování protipožární ochrany rozhodující význam. Další informace k tomuto tématu lze najít v kapitole Vedení výztuže. Při návrhu pro vysokoteplotní stavy se vedle konvergence iterativního postupu zavádí také další kritérium pro ukončení výpočtu pro návrh protipožární ochrany dosažení mezní hodnoty součinitele větvení zatížení Eta ki. Tuto mezní hodnotu může uživatel nastavit v rozsahu hodnot 1,1 až 1,5. Jakmile je vlastní hodnota podpory nižší než zde nastavená mezní hodnota, výpočet se ukončí a výsledkem je výztuž s dostatečnou rezervou. Použité teplotní profily Z normy DIN EN , Dod. A: Kruhové průřezy R30, R60, R90, R120 Pravoúhlé průřezy R30, R60, R90, R120 Vlastní řešení metodou konečných prvků Kruhové průřezy R180 Informační bulletin č. o 145 Pravoúhlé průřezy R180 Teploty byly vytvořeny s následujícími předpoklady: - napadení požárem ze čtyř stran, - specifické teploty podle normy DIN EN , - vlhkost 1,5 %, - teplotní vodivost λ c podle normy DIN EN s dolní mezní hodnotou, - součinitel přestupu tepla pro konvekci α c =25 W/m²K, - kruhový průřez s průměrem 30 cm, - čtvercový průřez s šířkou 30 cm. Pokud se parametry průřezu neodchylují od rozměrů v teplotním profilu, platí předpoklad, že jednotlivé izotermy mají stále ještě stejné rozestupy k vnějšímu okraji průřezu. Pro vysokopevnostní beton lze oprávněně převzít charakteristické hodnoty pro beton s normální pevností podle následující publikace: Dr. Nause, Berechnungsgrundlagen für das Brandverhalten von Druckgliedern aus hochfestem Beton (Základy výpočtu pro chování tlačených prvků z vysokopevnostního betonu při napadení požárem), disertační práce na tech. univerzitě v Braunschweigu, Metoda určování tuhosti K určování tuhosti se používá výpočtová metoda podle normy DIN EN , Dod. B3, která byla rozšířena o zohlednění hodnot teplotní roztažnosti podle následující publikace: Prof. ve výsl. Dr. Ing. Ulrich Quast, Dr.-Ing. Ekkehard Richter, Vereinfachte Berechnung von Stahlbetonstützen unter Brandbeanspruchung (Zjednodušený výpočet pro železobetonové podpory napadené požárem) v periodiku BETON- UND STAHLBETONBAU Iterativní metodou se hledá stav protažení, v němž se vnější a vnitřní smykové síly nacházejí ve vzájemné rovnováze. Efektivní tuhost se tak zjistí následovně: eff.ei z M = z h ( e - e ) 1 2 a eff.ei y M = y h ( e - e ) 1 2 B5 Železobetonové podpory 35

36 Protažení, které vytváří napětí, se zjistí na základě teplotní roztažnosti a na základě protažení pocházejícího od ohybu následovně: e = e - e s b th Při zjišťování vnitřních smykových sil v betonu se betonový průřez rozdělí na segmenty o délce hrany 1 cm. Vnitřní síly v jednotlivých segmentech se určí na základě křivek protažení při napětí, které odpovídají střední teplotě v daném segmentu, podle normy DIN EN , obr. 3.1 a DIN EN , tab V případě potřeby lze přitom také uvažovat použití vápenitých příměsí. Teplotní protažení se určí podle normy DIN EN , obr Vápenité příměsi lze stejně jako položku Betonářská ocel válcovaná za tepla zadat prostřednictvím dialogového okna pro výběr materiálu. Vnitřní síly v betonářské oceli se určí na základě teploty v daných bodech výztuže podle normy DIN EN , obr. 3.3 a DIN EN , tab Přitom lze případně zohlednit příznivé vlastnosti za tepla válcované oceli. Podle výzkumné zprávy Bauforschungsbericht T3146 vyžadovala ocel třídy X experimentální ověření, a proto není prozatím uvažována. Teplotní protažení se určí podle normy DIN EN , obr. 3,8. Pro vysokopevnostní beton se podle doporučení uvedeného ve výzkumné zprávě Bauforschungsbericht T3146 používají křivky protažení při napětí z následující publikace: Dr. Nause, Berechnungsgrundlagen für das Brandverhalten von Druckgliedern aus hochfestem Beton (Základy výpočtu pro chování tlačených prvků z vysokopevnostního betonu při požáru); dizertační práce na technické univerzitě v Braunschweigu, 2005 tab. 8. Hodnoty teplotní roztažnosti se v této dizertační práci zjistí podle obr. 37. Dialogové okno lze vyvolat pomocí tlačítka umístěného vpravo vedle pole pro výběr materiálu (na obrázku dole). Volby Vápenitá příměs do betonu, resp. Betonářská ocel válcovaná za tepla by měly být vybrány pouze tehdy, pokud je zajištěna odpovídající stavební realizace. V opačném případě je rozumné zachovat předvolená nastavení. Výpočtová metoda pro podporu Stejně jako při návrhu pro nízkoteplotní stavy se podpora rozdělí na více dílčích segmentů. Pro tyto dílčí segmenty se podle stavu II zjistí hodnoty tuhosti a vypočte se výsledné tahové napětí v prutech podle teorie 2. řádu. Jako základ pro výpočet hodnot tuhosti se používají idealizované vrstvy výztuže. - Při jednoosém namáhání se výztuž soustředí na protilehlých stranách, resp. se rozmístí po obvodu průřezu. - Při dvouosém namáhání se výztuž soustředí do jednoho bodu v každém rohu, resp. se rozmístí po obvodu průřezu. Výpočet se provádí iterativně. Posouzení se provede pro stálou a nahodilou a kromě toho také pro mimořádnou návrhovou situaci. Při návrhu pro vysokoteplotní stavy se jako základ bere častá návrhová situace. Postup při návrhu pro vysokoteplotní stavy dalece odpovídá návrhu pro nízkoteplotní stavy. Na výsledek však má podstatný vliv rozmístění výztuže, tj. přesný popis vrstev stávající podélné výztuže, 36 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

37 protože tato výztuž leží v oblasti zasažené vysokými teplotami. Parametry tuhosti ocele se podle normy DIN EN , tab. 3.2 snižují o 10 až 80 %. Přiměřeně tomu se snižují také parametry tuhosti prutových segmentů. Teplotní profily na obr. A11 až A14 v normě EN zřetelně ukazují, že výztuž čítající 1 prut v každém rohu vykazuje podstatně méně příznivé teplotní vlastnosti oproti výztuži tvořené třemi až pěti pruty v každém rohu, resp. na každé straně. Pro posouzení únosnosti (pro nízkoteplotní stavy) se často uvažuje co nejmenší krycí vrstva betonu. Při návrhu pro vysokoteplotní stavy je často rozumné tuto hodnotu zvýšit. Program nabízí k dispozici různé šablony výztuže. Při zadání upřednostňovaného průměru tak lze zjistit velikost stávající výztuže, s níž se bude provádět posouzení. Program ověří, zda předvolené polohy pro těžiště vrstev výztuže pro návrh za studena souhlasí se zvolenou výztuží, a nabídne možnosti korekce. Pokud při použití této předvolené výztuže nenastane žádný rovnovážný stav, zvýší se v rámci iterace velikost průřezu jednotlivých prutů. Umístění jednotlivých prutů se však nezmění. V takovém případě je nutné výztuž následně znovu zpracovat dalším výpočetním procesem. Pojmy (z normy DIN EN ) týkající se posouzení protipožární ochrany, s nimiž se lze setkat v programu B5 V programu se v souvislosti s návrhem pro nízkoteplotní stavy a návrhem pro vysokoteplotní stavy používají následující pojmy: Návrh pro nízkoteplotní stavy pož. As Předv. As Stáv. As Požadované množství oceli na základě návrhu pro nízkoteplotní stavy podle teorie prvního řádu, pokud není vyžadováno žádné posouzení stability. Jinak odpovídá tato teplota požadovanému množství oceli z výpočtu podle teorie druhého řádu. Při aktivaci tabulkové výpočtové metody pro protipožární ochranu se tato hodnota zjistí také na základě předvoleného vytížení v případě požáru. Předvolené množství oceli pro návrh pro nízkoteplotní stavy. Jedná se o paušální hodnotu pro celý průřez podpory. Toto množství oceli se v návrhu pro nízkoteplotní stavy rozmístí do umístění těžišť jednotlivých vrstev výztuže. Pokud byl pro podporu proveden výpočet podle teorie druhého řádu, platí Pož. As Předv. As, protože předvolené množství As vstupuje do výpočtu parametrů tuhosti. Množství oceli, které pro návrh pro nízkoteplotní stavy vychází z definice výztuže v dialogových oknech Vedení výztuže a Umístit do řezu. Přitom se při návrhu pro nízkoteplotní stavy zohledňují pouze relevantní pruty. Přídavné konstrukční prvky se do výpočtu nezahrnují. Návrh pro vysokoteplotní stavy Pož. As,f Stáv. As,f Požadované množství oceli pro případ požáru. Toto množství vždy dosahuje alespoň hodnoty stávající výztuže Stáv. As (viz níže). Pokud je toto stávající množství oceli pro návrh pro vysokoteplotní stavy nedostatečné, lze zadat vyšší hodnotu Pož. As,f než Stáv. As. Množství oceli, které vychází z přesné definice jednotlivých prutů výztuže v dialogových oknech Vedení výztuže a Umístit do řezu. Toto množství se do návrhu pro vysokoteplotní stavy zadává spolu s přesnými údaji o umístění a ploše průřezu. Přitom se zohledňují také konstrukční pruty pro propojení výztuže. B5 Železobetonové podpory 37

38 Postup při návrhu s posouzením protipožární odolnosti podle normy DIN EN Povinné kroky při posouzení protipožární ochrany: - volba metody a třídy protipožární odolnosti v dialogovém okně Protipožární ochrana, - definování výztuže v dialogovém okně Vedení výztuže. Dialogové okno Protipožární ochrana Přídavný teplotní koeficient V tomto poli lze zadat paušální přídavek pro zvýšení teploty v každém bodě průřezu napadeného požárem. Speciální nastavení pro kyvné podpory Kyvné podpory mohou být při návrhu pro vysokoteplotní stavy definovány v důsledku požáru jako vetknuté. K této situaci může dojít tak, že železobetonová podpora je při napadení požárem roztahována silněji na vnějších stranách než uvnitř, a v důsledku toho dojde k jejímu vetknutí ve stropě a v podlaze. Pro toto vetknutí lze definovat následující hodnoty: -1 pro tuhé uložení, 0 pro kloubové uložení a kladné hodnoty pro konstanty pružného vetknutí. Dialogové okno Vedení výztuže Úspěšné posouzení protipožární ochrany je podmíněno přesným definováním množství použité stávající výztuže. Příslušné informace lze najít v kapitole Vedení výztuže. 38 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

39 Vedení výztuže Automaticky Schéma výztuže se bude automaticky aktualizovat v závislosti na vypočteném množství požadované výztuže. Přitom se eventuálně zohledňují hodnoty průměru prutů pro podélnou výztuž a třmínky, zvolené v dialogovém okně Trvanlivost. Upozornění: Při provedení relevantních změn v zadání a v následném novém výpočtu se automatická aktualizace schématu výztuže neprovádí. Aktualizaci lze provést pomocí zde popsané funkce. Tato funkce přepíše hodnoty předdefinované v dialogovém okně Umístění výztuže do řezu. S předvolbami Při vyvolání této funkce se zobrazí dialogové okno Vedení výztuže. Č.: Vzhledem k tomu, že okno Vedení výztuže je prozatím k dispozici pouze pro jednopodlažní podpory, není k tomuto vstupnímu poli dosud přiřazena žádná funkce. Tloušťka dp V tomto poli lze zadat hodnoty tloušťky stropní desky, která je umístěna na hlavě podpory. Tento údaj má vliv na ukotvení podélných prutů v horním konci podpory. Výška V tomto poli lze zadat výšku podlaží odchylnou od délky soustavy. Tento údaj nemá žádný vliv na výpočet pro podporu. Pro tento výpočet je určující délka soustavy definovaná při zadání podpory. B5 Železobetonové podpory 39

40 Podložka Údaj v poli Podložka definuje výšku průvlaku ve směru osy Y v patě podpory. Tato hodnota má vliv pouze na grafické zobrazení. Vzdálenost hrana sloupu - hrana strop. desky V těchto polích lze definovat přilehlou délku stropní desky na jednotlivých stranách podpory. Tyto hodnoty mají vliv pouze na grafické zobrazení. Průvlak - sm Z, Průvlak - sm Y V těchto polích lze zadat hodnoty pro průvlaky probíhající v hlavě podpory. Geometrie těchto průvlaků se zohledňuje při ukotvení podélných prutů v horním konci podpory. Sloup nad stropní deskou V této části lze definovat podporu pokračující nad stropní desku. Tato pokračující podpora se poté může uplatnit při ukotvení podélné výztuže. Výztuž: V této části lze zvolit průměr prutů pro podélnou výztuž a třmínky. Poznámka: Změny těchto hodnot mohou vést k tomu, že výztuž bude zamítnuta a na základě zvolených nastavení poté vygenerována znovu. Definice výztužné sítě není prozatím aktivována. Přídavné konstrukční položky Zde lze zvolit průměr prutů pro přídavné konstrukční prvky. Tyto konstrukční prvky budou do konstrukce zabudovány tehdy, pokud v důsledku geometrie podpory nelze dodržet přípustné vzdálenosti prutů podle normy. Krycí vrstva betonu a množství oceli Prostřednictvím údajů o krycí vrstvě betonu lze řídit umístění výztuže. Umístění jednotlivých prutů výztuže se získá na základě údajů krycí vrstvy betonu, průměru třmínků a průměru podélných prutů. Zde zadaný údaj krycí vrstvy betonu se bude ověřovat. Mohou nastat následující možnosti: Jmenovitý rozměr krytí třmínků betonem je větší než zadaná krycí vrstva. Jmenovitý rozměr krytí podélných prutů betonem po odečtu průměru třmínků je větší než zadaná krycí vrstva. 40 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

41 Ocel je umístěna v rohu podpory, nyní dále směrem dovnitř oproti poloze těžiště výztuže definované dříve ve vstupní oblasti. Při větších průměrech prutů podélné výztuže se omezuje průměr třmínků. Dále se zde uvádějí množství výztuže, která jsou aktuálně přiřazena návrhu pro nízkoteplotní stavy, resp. návrhu pro vysokoteplotní stavy. - Návrh pro nízkoteplotní stavy pož. As - předvolená výztuž ze vstupní oblasti předv. As - Návrh pro vysokoteplotní stavy pož. As,fi - předvolená výztuž z dialogového okna Vedení výztuže stáv. As Ukotvení podélné výztuže Zde lze vybrat způsob ukotvení podélné výztuže. - s ukončením přímo ve stropní desce: Při tomto nastavení budou pruty ukončeny přímo ve stropní desce. - ve sloupu nad stropní deskou: Při tomto nastavení budou ocelové pruty vedeny dále do podpory umístěné nad stropní deskou. Délka přesahu se určí pomocí volby Umístit do řezu" (viz výše). Zalomení prutů není možné. - úhlové zakončení: Při tomto nastavení se k prutu na horním konci připojí úhlové zakončení. Délka úhlového zakončení a pruty, které mají být úhlovým zakončením opatřeny, se určí pomocí volby Umístit do řezu" (viz výše). B5 Železobetonové podpory 41

42 Rozmístění výztuže Umístění výztuže do řezu Na tomto místě lze vyvolat dialogové okno Umístit do řezu. V tomto okně lze upravit průměr prutů, umístění a také jejich ukotvení. Převzít označenou vrstvu výztuže Pokud se na základě zvoleného rozmístění výztuže určí poloha těžiště výztuže, která je větší než předvolená poloha těžiště výztuže, zobrazí se nabídka k převzetí této určené hodnoty. Volba i příslušné hodnoty polohy výztuže se v takovém případě zobrazí červeně. Převzít stáv. d1/b1 jako předv. d1/b1 Pokud se má převzít stávající poloha těžiště výztuže pro návrh pro nízkoteplotní stavy, ačkoli je tato hodnota menší než předvolená hodnota výztuže, lze aktivovat přepínač Převzít stáv. d1/b1 jako předv. d1/b1. Zamítnout výsledek návrhu Vytvořený návrh výztuže bude zamítnut. Výztuž poté bude možné navrhnout znovu od začátku. Přepínače pro návrhy výztuže Pomocí přepínačů umístěných vlevo od okna grafického zobrazení lze zvolit rozmístění výztuže. Pokud již byla určena požadovaná velikost výztuže, jsou při zvoleném průměru podélných prutů k dispozici pouze taková rozmístění výztuže, která mohou tuto požadovanou výztuž pokrýt. Po aktivaci volby Zamítnout výsledek návrhu budou všechny přepínače opět zpřístupněny. Výpočet je však nutné provést znovu. Pokud byla výztuž zpracována v dialogovém okně Umístit do řezu, aktivuje se v okně Vedení výztuže volba Volně definované rozmístění výztuže. Při přepnutí na některé jiné rozmístění výztuže bude výztuž v dialogovém okně Umístit do řezu zamítnuta a bude vygenerována znovu. 42 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

43 Umístit do řezu V tomto okně lze upravit průměr prutů, umístění a také jejich ukotvení. Poloha prutů se definuje pomocí indexů. Indexy jsou následující: 0 pruty umístěné v rohu (polohu nelze upravit), 1 pruty umístěné poblíž rohu ve vodorovném směru, 2 pruty umístěné poblíž rohu ve svislém směru, 3 středově (nebo poblíž středu) umístěné pruty ve vodorovném směru, 4 středově (nebo poblíž středu) umístěné pruty ve svislém směru. Při nastavení volby soustředění do rohů" lze vytvořené pruty přesunout do polohy 1-4 pomocí tlačítek se šipkami. Přitom se směr přesunu vždy vztahuje k prutům v pravém horním rohu řezu. Pomocí volby Přírůstek" lze definovat velikost přírůstku, o kterou se má prut při jednom klepnutí na tlačítko se šipkou posunout. Tato možnost úpravy není při nastavení volby rozmístění po obvodu" k dispozici. Pokud je na horním konci prutu zvoleno ukotvení pomocí úhlového zakončení nebo přesahu, je nutné ještě definovat požadovanou délku vodorovného ramene úhlového zakončení, resp. délku přesahu. Spojovací třmínek Výběr tvaru třmínků pravoúhelník, kosodélník, hák S atd. B5 Železobetonové podpory 43

44 Volby výpočtu Hlavní nabídka Volby výpočtu Prefabrikovaný dílec Pokud je aktivována volba Prefabrikovaný dílec, bude nastaven součinitel dílčí bezpečnosti GammaC pro beton při návrhu podle normy DIN , odst (7) namísto hodnoty 1,5 na hodnotu 1,35. Tato skutečnost bude uvedena ve výstupu pro daný návrh: "Podle normy DIN (7): Gammc = 1,35" Výztuž rozmístěná po obvodu (při pravoúhlém průřezu) Pokud při zadání v okně Vrstva výztuže vyberete volbu Výztuž rozmístěná po obvodu, můžete zde předem nastavit, zda má být výztuž do průřezu vložena s použitím hodnoty ¼ As na jednu stranu nebo zda má být rovnoměrně rozdělena po obvodu. Deformace při užitném zatížení (pouze norma DIN 1045 (1988)) Tato volba určuje použití předvoleného nebo uživatelem definovaného součinitele. Sloupy podle DIN 1045/1988 Lambda < 75 Tato volba určuje, zda má být při výpočtu podle teorie I. řádu zohledněno nežádoucí vybočení e a, či nikoli. Okrajové podmínky pro návrhové algoritmy V této části můžete určit, zda mají být hodnoty plochy průřezu určovány jako hrubé (brutto) nebo čisté (netto) hodnoty. Přepnutí na čisté hodnoty plochy je vyžadováno pouze pro vysokopevnostní beton od třídy C60/75 (viz také sešit 525, s. 147 a násl.). 44 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

45 Vlastní hmotnost Zde lze pro podporu o více částech určit, zda se má jako doposud předpokládat vlastní hmotnost (tíha) působící v hlavě jednotlivých prutových segmentů nebo se má předpokládat její působení na vnitřní meziuzly. Omezení hodnot tuhosti pro výpočet deformací Pro malé stupně výztuže (Mue < 0,8%) jsou zjištěné hodnoty tuhosti interně sníženy tak, aby se předešlo nebezpeční náhlého prudkého zhroucení konstrukce. Při hodnotě volby Mue < 2% platí eff El = max EIb ( 0, Mue). Hodnoty tohoto snížení lze upravit podle konkrétního použití. Pokud je vybrána 3. volba (vždy eff El =...), budou hodnoty tuhosti principielně omezeny na tuto hodnotu. Zpravidla se určí takováto o něco vyšší hodnota výztuže. Dotvarování Základem postupu pro určení součinitele dotvarování jsou informace uvedené v sešitu 220 Německého výboru pro ŽB konstrukce (DafStb), odst Na základě Eulerova zatížení se určí součinitel, pomocí nějž se zvětší hodnota nežádoucího vybočení. Za účelem zjištění Eulerova zatížení se pro jednotlivé segmenty vypočte hodnota. EI eff = (0, totμ 0 ) EIb Míra vybočení vlivem dotvarování závisí také na stávajícím stupni výztuže. Během následujícího iteračního procesu může kolísat. Norma DIN pouze stanovuje, že dotvarování je třeba případně zohlednit. O konkrétním postupu zde není nic uvedeno. V navrhovaném konceptu normy EC2 lze v odstavci najít lépe realizovatelnou formulaci. Podle ní se dotvarování zohledňuje výpočtem efektivního součinitele dotvarování. Efektivní hodnotu tohoto součinitele dotvarování lze získat pomocí vzorce ρ eff = ρ 0 M qs / M Ed, kde hodnota M qs pochází z kvazistálých kombinací s použitím/předpokladem předdeformací. Podprvky Na tomto místě vyberte počet prvků, na které mají být prutové segmenty podpory dále rozděleny: standardní rozdělení: 6 jemné rozdělení: 12 velmi jemné rozdělení: 24 prvků na každý segment. Zjemnění rozdělení lze zpravidla doporučit pouze pro velmi štíhlé podpory. Měl by platit následující vztah: 2 n d0 < L, kde n = počet podprvků, d0 = tloušťka průřezu a L = délka segmentu. Výstup Volitelně je možné aktivovat výstup všech zatěžovacích stavů/reakcí uložení. B5 Železobetonové podpory 45

46 Volby výpočtu Pracovní diagram podle obr. 22: - Volitelně je možné při výpočtu použít pracovní diagram podle obr. 22, DIN Efektivní hodnoty tuhosti pro výpočet smykových veličin podle normy DIN se standardně zjišťují s použitím křivky protažení při napětí podle obr. 23 (parabolickoobdélníkový diagram). Pokud je aktivována volba "Pracovní diagram podle obr. 22", použije se křivka protažení při napětí podle obr. 22. Přitom se podle odst (7) použijí následující hodnoty: f c = f cm / c a také Ec k f 0 c1 c c Použití této křivky protažení při napětí vede obvykle k příznivějším výsledným návrhům. Předvolby návrhu Interpretace kombinačních součinitelů Podle vysvětlení profesora Grünberga k normě DIN lze vzájemnou závislost užitného a provozního zatížení interpretovat různým způsobem vždy podle zdroje daného účinku. Uživatel může v programu vybrat volby odpovídající těmto možnostem interpretace v okně Předvolby vyměřování" (v hlavní nabídce). Všechna užitná a provozní zatížení jsou nezávislá Toto nastavení odpovídá dosavadní metodě zpracování (až do verze 12/05), v jejímž rámci byla všechna zatížení při zohlednění hlavního účinku a kombinačních součinitelů volně kombinována navzájem. Tak se například kombinační součinitelé používali pro superpozici také pro užitná zatížení bytových prostor a užitná zatížení nebytových (kancelářských) prostor. Užitná / provozní zatížení jsou jednotlivě závislá Toto nastavení způsobí, že všechna užitná, resp. všechna provozní zatížení jsou zpracovávána vždy jako jeden účinek, tzn. uvnitř každé třídy se účastní superpozice navzájem aditivně (bez kombinačních součinitelů) a při kombinaci s jinými nahodilými zatíženími se pro každou třídu použije součinitel s největší hodnotou. Všechna užitná a provozní zatížení jsou navzájem závislá Toto nastavení způsobí, že všechna užitná a všechna provozní zatížení jsou zpracovávána jako jeden účinek, tzn. účastní se superpozice navzájem aditivně (bez kombinačních součinitelů) a při kombinaci s jinými nahodilými zatíženími se použije součinitel s největší hodnotou pro obě třídy. Pokud má být postupováno podle normy DIN 18800, oddíl 1, odst , pozn. 3, je nutné vybrat tuto volbu. 46 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

47 Výstup, výpočet a výsledky Výpočet Výpočet lze explicitně spustit pomocí volby Vypočítat v hlavní nabídce nebo tlačítka Vypočítat v části dialogového okna Výztuž. Výstup výsledků se bude lišit v závislosti na typu podpory. Výstup Klepnutím rozbalte složku Výstup v hlavní nabídce a zobrazte možnosti výstupu. Poznámka: Pomocí volby "Poznámky" v hlavní nabídce (složka Zadání ) můžete zadat přídavný text k dané pozici tato možnost je k dispozici také v části Výstup. Pomocí zobrazených voleb výstupu můžete řídit rozsah údajů zobrazených ve výstupu. Grafické zobrazení smykových sil V připojeném dialogovém okně lze určit určující kombinace zatížení, pro které mají být graficky zobrazeny smykové veličiny N, Mx a My. Zobrazení lze aktivovat klepnutím na tlačítko "M" v nástrojové liště. Opakovaným stisknutím tohoto tlačítka přitom lze přepnout na další kombinaci zatížení. krátký Konvence označení smykových momentů Smykové momenty jsou označovány jako kladné, pokud se v okrajových oblastech vytvářejí tahová napětí v kladném směru osy Y a Z. Aktivací této volby můžete omezit rozsah výstupu. Ve výstupu se zobrazí pouze hodnoty relevantní pro návrh. Pokud tato volba není zaškrtnuta, budou ve výstupu při návrhu podle teorie II. řádu zobrazeny například také smykové síly teorie I. řádu. Modelový postup pro podporu Při zaškrtnutí této volby se pro jednopodlažní, jednoose namáhanou podporu bez příčného zatížení provede posouzení podle modelového postupu pro podporu a ve výstupu se zobrazí odpovídající údaje. Požadovaná trvanlivost Podpora Další informace lze najít v dokumentu Trvanlivost, dotvarování a smršťování.pdf. Výstup hodnot podporových reakcí pro danou podporu. Konvence označení pro podporové síly a momenty Definice podporových reakcí odpovídají silám od daného zatížení, avšak s obrácenými znaménky. Vyměření posouvajících sil Volitelný výstup údajů z posouzení posouvajících sil. Viz také kapitolu Vyměření posouvajících sil. Tab.- přemístění Tabulkový výstup údajů přemístění podle teorie II. řádu ( -násobek s uvažováním předdeformací) a při užitném zatížení ( = 1,0 s uvažováním vypočtených předdeformací). B5 Železobetonové podpory 47

48 Použitelnost Protipožární ochrana Výztuž Aplikace Word Obrazovka Tiskárna Pomocí této volby lze do výstupu zařadit údaje o deformacích a napětí v oceli. Výpočet deformací: Stanovení deformací při kvazistálých (podle normy DIN , odst ) a při častých a málo častých kombinacích účinků. Posouzení napětí v oceli: Stanovení napětí v oceli podle normy DIN , odst pro málo časté kombinace účinků. Viz kapitolu Posouzení protipožární ochrany. Zaškrtnutím této volby lze do výstupu zařadit nákres vedení výztuže. Výstupní údaje budou předány do textového editoru MSWord, pokud je v daném počítači nainstalován. V aplikaci MSWord lze v případě potřeby údaje poté upravit. Zobrazení hodnot v textovém okně. Aktivace výstupu na tiskárnu. Obecné podpory a hodnoty štíhlosti > 70 (pouze norma DIN 1045 (1988)) Kromě protokolu zadaných hodnot se ve výstupu zobrazí také následující veličiny: - vzpěrná délka sk a příslušná hodnota štíhlosti, - plánované vybočení e, nežádoucí vybočení ev a vybočení vlivem dotvarování ek; - normálové síly: - momenty podle teorie I. řádu bez hodnoty a s hodnotou nežádoucího vybočení ev; - návrhové momenty podle teorie II. řádu a požadovaná výztuž; Poznámka: Obvykle se požadovaná výztuž určuje na základě momentů podle teorie II. řádu. V určitých případech však mohou být momenty podle teorie I. řádu větší. Pokud jsou tyto hodnoty pro výztuž určující, program tuto skutečnost automaticky zohlední. - reakce a momenty v podporách. Ve výstupu bude uvedena celková požadovaná velikost výztuže. Určení hodnot štíhlosti Viz část Vzpěrná délka v kapitole Posouzení vzpěrné délky podle teorie II. řádu, stav II ". Posunutí při užitném zatížení (pouze norma DIN 1045 (1988)) Volitelně lze ve výstupu také zobrazit maximální hodnoty vodorovného posunutí při užitném zatížení a v mezním stavu únosnosti. 48 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí

49 Součinitel EI eff / EI b (pouze norma DIN 1045 (1988)) Viz část Volby výpočtu. Zde lze vybrat pro použití předvoleného (0, ) nebo uživatelem definovaného součinitele. Kromě toho můžete do výstupu volitelně zahrnout také hodnoty protažení a tuhosti. Chcete-li do výstupu zahrnout hodnoty posunutí/protažení/ohybové tuhosti, aktivujte v hlavní nabídce volbu Možnosti výstupu. Posunutí Přenos zatížení Základy Bude vyvolán program FD pro návrh základů a budou do něj přenesena potřebná data. Z celkového počtu vypočtených superpozic budou z programu pro podpory do programu pro základy (a také opačným směrem) předány ty superpozice, které v rohových bodech vykazují vždy největší hodnotu napětí nebo vedou k vytvoření nejvíce rozevřených spár. Nežádoucí vybočení budou zpracována jako působící v kladném nebo v záporném směru. Předávání jednotlivých zatěžovacích stavů není z důvodu nelineárního výpočtu ve stavu II podle teorie II. řádu možné. Pokud budou v programu pro základy zadána další zatížení, musí uživatel ověřit, zda pro návrh základů případně neexistuje nějaká jiná určující kombinace zatížení. Kombinace zatížení, při které se vyskytují výlučně tahové síly (odlétávající podpora), nebude při automatickém přenosu zatížení na základy zohledněna a uživatel ji případně bude muset při návrhu základů doplnit. Při přepočtu na 1,0-násobek hodnot zatížení (například pro posouzení zatížení zeminy) se v programu pro základy použijí paušální redukční součinitelé. Redukční součinitel je v programu obecně nastaven na hodnotu 1,4, s výjimkou kombinace zatížení obsahující pouze hodnotu g. V tomto případě se použije redukční součinitel 1,35, resp. 1,0. V případě položky min V s vodorovně působícími silami a momenty budou pro hodnoty svislého zatížení a pro momenty předáni různí redukční součinitelé zpravidla s hodnotou 1,0 pro svislá zatížení (příznivě působící stálá zatížení) a 1,4 pro momenty. Uživatel může upravovat redukční součinitele pro každou kombinaci zatížení zvlášť. B5 Železobetonové podpory 49

50 Schéma výztuže Zobrazení schématu výztuže lze aktivovat dvojím klepnutím na volbu "Schéma výztuže" v hlavní nabídce nebo pomocí tlačítka. Poznámka: Tato funkce je k dispozici pouze pro jednopodlažní podpory. Schéma výztuže bude vytvořeno v závislosti na vypočteném množství požadované výztuže. Přitom se eventuálně zohledňují hodnoty průměru prutů pro podélnou výztuž a třmínky, zvolené v části Trvanlivost. Ovládání - Dvojím klepnutím na požadovaný prut lze otevřít dialogové okno pro zadání vlastností daného prutu. Zde lze ručně upravit délku prutu. Kromě toho zde lze zadat rozměr, o který se podélné pruty posunou v podélném směru. - Dvojím klepnutím na požadovaný třmínek nebo na zobrazení řezu lze aktivovat okno pro umístění výztuže do řezu. Kontextová nabídka Tuto funkci lze aktivovat pomocí pravého tlačítka myši. Klepnutím pravým tlačítkem myši na požadovaný grafický prvek lze aktivovat příslušnou kontextovou nabídku (viz obr. vpravo). Kruhová ocel seznam: Zobrazení seznamu pro kruhovou ocel ve schématu výztuže. Kruhová ocel - tisk seznamu Tisk seznamu pro kruhovou ocel. Vedení výztuže Export Tisk Tisknout bez záhlaví Viz kapitolu Vedení výztuže. Pomocí této funkce lze schéma výztuže exportovat ve formátu dxf nebo wmf. Tisk schématu výztuže. Tisk schématu výztuže bez záhlaví stránky. Vlastnosti prutu Dvojím klepnutím na požadovaný prut v grafickém zobrazení lze aktivovat dialogové okno pro zadání vlastností prutu. V tomto dialogovém okně lze upravit délku prutu. Kromě toho lze vybraný prut posunout. Při zadání záporného znaménka se prut posune o zadanou hodnotu (v [cm]) směrem dolů, v opačném případě směrem nahoru. 50 Frilo Statické výpočty a návrh nosných konstrukcí