Problematika navrhování železobetonových prvků a ocelových styčníků a jejich posuzování ČKAIT semináře 2017

Transkript

1 IDEA StatiCa Problematika navrhování železobetonových prvků a ocelových styčníků a jejich posuzování ČKAIT semináře 2017

2 Praktické použití programu IDEA StatiCa pro návrh betonových prvků Složitější případy namáhání v ŽB a jejich řešení

3 Program betonové části 1. Rekapitulace základních případů, SMYK INTERAKCE, šikmý ohyb 2. Fáze výstavby, dlouhodobé průhyby, posouzení PREFA nosníků, TDA, nelineární dotvarování 3. Využití BIM pro návrh a posouzení ŽB prvků 3

4 Příklady ŽB NOSNÍK PREFA NOSNÍK SLOUPY ŽB SKELETU 4

5 Příklad č. 1 - Okenní překlad OHYB-SMYK-KROUCENÍ-INTERAKCE 5

6 Příklad č. 1 - Okenní překlad Axo 3,0m 3,0m Průřez Půdorys 6

7 Příklad č. 1 - Okenní překlad zatížení a vnitřní síly 7

8 Příklad č. 1 - Okenní překlad výztuž 8

9 Únosnost N-M-M 9

10 Smyk 10

11 Smyk Návrhová únosnost ve smyku u prvku bez smykové výztuže Návrhová hodnota maximální posouvající síly, kterou prvek může přenést při namáhání vzdorující smykové výztuže na mezi kluzu Návrhová hodnota maximální posouvající síly, kterou prvek může přenést, omezená rozdrcením tlakových diagonál 11

12 Kroucení EN

13 Kroucení T Rd,max Návrhový kroutící moment na mezi únosnosti T Rd,s Návrhová hodnota maximálníhokrouticího momentu, kterou prvek může přenést při namáhání výztuže vzdorující kroucení na mezi kluzu T Rd Rozhodující návrhový krouticí moment na mezi únosnosti 13

14 Interakce vnitřních sil Posouzení interakce smyku a kroucení Únosnost podélné výztuže Únosnost smykové výztuže 14

15 Podmínky rovnováhy v příhradovém modelu (a) (b) z * cos θ (c) 0,5(F s+ F p) A sw* σ w d z A sw V E σ c D V F s+ F p E σ c s * sin θ b w A s+ A p θ s 0,5(F s+ F p) θ s Únosnost smykové výztuže 15

16 Účinná výška a rameno vnitřních sil obr. 6.5 čl EC2 16

17 Závislost posouzení smyku na ohybu Průřez celý tlačen? Předpjatý průřez? Případ šikmého ohybu? Z odvození: v horním i dolním pasu tahová síla z = vzdálenost obou pasů příhradového modelu (a) d z b w A sw A s+ A p V E (b) θ s 0,5(F s+ F p) σ c D z * cos θ V 0,5(F s+ F p) F s+ E 17

18 Studie únosnosti obdélníkového průřezu kombinace smyku a ohybu sledován vliv zmenšujícího se ramene vnitřních sil při zvětšujícím se úhlu mezi svislou posouvající silou a měnící se rovinou ohybu 18

19 Únosnost [kn] Vrdc Vrds bw d z Rozměry [mm] Úhel mezi výslednicemi ohybu a smyku [º] 0.00 Doc.Ing.Jaroslav Halvonik,PhD., Stavebná fakulta STU v Bratislave 7 19

20 Experiment Prof. Marka 20

21 Experiment Prof. Marka 21

22 Experiment Prof. Marka V * Rds d z Balken Balken Balken 32 z Balken * Úhel tlakové diagonály θ = 45 º 22

23 Průřez účinný pro posouzení smyku Celistvý ŽB průřez zatížený Vy a Vz Je posuzována výslednice posouvajících sil Vy a Vz d je vzdálenost výslednice v tažené výztuži a tlačeného vlákna betonu promítnutá do směru výslednice posouvajících sil z je rameno vnitřních sil promítnuté do směru výslednice posouvajících sil b w je nejmenší šířka průřezu ve směru kolmém na výslednici posouvajících sil stanovena v oblasti na výšce d pokud nebylo možné stanovit rozměry d nebo z, jsou uvažovány jako d = 0,9h, z = 0,9 d. Do výsledku je přidáno varování. Dále mohou být hodnoty zadány uživatelem 23

24 Průřez účinný pro posouzení smyku Posouzení celistvého ŽB průřezu na zatížení Vy a Vz 24

25 Příklady použití ramene vnitřních sil vypočteného/výchozího/uživatelského E1 E2 E3 25

26 Ohyby na smyk v programu RCS 26

27 INTERAKCE N+My+Mz+Vy+Vz+T V 2 E E cotg θ V / sin θ θ V E ME z M E z F t E V / sin θ V E M E V V 2 E cotg θ ME z F b 27

28 INTERAKCE Studie - možné přístupy k zohlednění interakce Zatížení: M Ed =210kNm, V Ed =150kN 28

29 INTERAKCE Příklad interakce smyku a ohybu Odezva bez vlivu interakce M Ed =210kNm, V Ed =150kN Posun momentového obrazce M Ed =283kNm, V Ed =150kN 29

30 INTERAKCE Příklad interakce smyku a ohybu Interakce pomocí normálové síly M Ed =210kNm, V Ed =150kN, N Ed =150kN Interakce pomocí přetvoření M Ed =210kNm, V Ed =150kN 30

31 INTERAKCE v normě (omezení hodnoty Ftd?) 31

32 INTERAKCE - Nevyhovující případy 1. Nejsou splněny normové požadavky 2. Není splněna podmínka 6.3.2, ale posouzení na únosnost vyhoví 32

33 Příklady ŽB NOSNÍK, Průřez PREFA NOSNÍK SLOUPY ŽB SKELETU 33

34 Definice modelu uživatelský průřez L = 10 m předem předpjatý nadbetonávka 50mm 34

35 Definice modelu - geometrie Průřez nadbetonávka 50mm h spirol =250 mm 35

36 Definice modelu - TDA Fáze výstavby 36

37 Definice modelu Předpětí 37

38 Definice modelu Předpětí 38

39 Definice modelu Předpětí Ztráty předpětí krátkodobé, dlouhodobé 39

40 Příklady ŽB NOSNÍK, Průřez PREFA NOSNÍK SLOUPY ŽB SKELETU 40

41 IDEA BIM řešení SCIA model ZS, kombinace, výsledky lineárního výpočtu 41

42 IDEA BIM řešení IDEA BIM posouzení ŽB sloupů 42

43 Oblasti diskontinuit

44 Typické oblasti diskontinuit 44

45 Typické oblasti diskontinuit 45

46 Typické oblasti diskontinuit 46

47 Typické oblasti diskontinuit 47

48 Typické oblasti diskontinuit 48

49 Typické řešení v současnosti 49

50 Strut & Tie metoda Výhody Rychlá metoda Ověřené výsledky Bezpečný i když mírně konzervativní návrh Nevýhody Pouze MSÚ Trhliny Průhyby Tvoření modelu Optimalizace modelu Malé úhly mezi vzpěrou a táhlem Sofistikované modely čas pro tvorbu a výpočet modelu 50

51 Významné osobnosti v oblasti betonových detailů Kaufmann Schlaich Collins and Mitchell 51

52 Aplikace FEM na řešení detailů Výhody použití Jednoduchost zadání detailu Rychlé a srozumitelné výsledky Bez nutnosti tvorby modelu uživatelem MSÚ i MSP s vlivem trhlin, průhyby, napětí Ekonomičnost návrhu optimalizace Obecnost řešení 52

53