POSOUZEÍ DŮLÍ OCELOVÉ VÝZTUŽE PODLE ČS E 993-- EUROKÓD 3 ÚVOD V lednu 2009 přestala platit předběžná evropská ocelářská norma ČS P EV 993-- a v dubnu 200 bla ukončena platnost souběžné platné české ocelářské norm ČS 73 40. Od té dob je nutné při návrhu ocelových konstrukcí postupovat podle jediné platné norm ČS E 993-- Eurokód 3: avrhování ocelových konstrukcí Část -: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavb [] (dále jen norma). Požadavk uvedené v normě se vztahují i na ocelové konstrukce používané v podzemním stavitelství, jako jsou například válcované profil důlní výztuže. 2 OCELOVÁ DŮLÍ VÝZTUŽ Válcované profil důlní ocelové výztuže jsou dnes používán především při ražbě štol a při hloubení jam, stavebních šachet a šachtic. Hlavní výhodou ocelové důlní výztuže je schopnost přenášet zatížení ihned po instalaci, na rozdíl od příhradové výztuže tpu Bretex, kterou je nutné doplnit stříkaným betonem, čímž vzniká určitá časová prodleva mezi instalací výztuže a schopností statick působit. Další výhodou je značná tvarová variabilita příčného řezu, mezi základní tvar patří podle [8]: LA... lichoběžníkový průřez se sklonem bočních stran :4 LB... lichoběžníkový průřez se sklonem bočních stran : KC... kruhový průřez OO... obloukový průřez s bočními stranami průběžně zaoblenými OR... obloukový průřez s rovnými konci rovných dílů ejpoužívanějšími profil jsou tzv. korýtková výztuž (značí se písmenem K) a výztuž tpu Toussaint-Heintzmann (značí se písmenem TH). Za tímto značením následuje číslice, která udává zaokrouhlenou hmotnost profilu v kg na metr (přesná hmotnost jednoho metru profilu K2 je 20,74kg a profilu TH2 je 20,92kg). Obrázek Příčný řez profilem K2 a TH2 - -
Obrázek 2 Aktivované rám Pro výrobu nejčastěji používaného profilu K2 se používá ocel značk 500.0, jejíž mechanické vlastnosti a chemické složení jsou uveden v []. Tato ocel má mez kluzu 295 Pa a pevnost v tahu 470 0 Pa. Pro výrobu profilu TH2 se používá ocel značk 3 n 4, jejíž mechanické vlastnosti a chemické složení jsou uveden v [7]. Tato ocel má mez kluzu 350 Pa a minimální pevnost v tahu 550 Pa. Tabulka Základní průřezové charakteristik profilu K2 pro pružný výpočet Označení Jednotk Hodnota ateriál - mez kluzu f Pa 295 Hmotnost G kg/m 20,74 Plocha A mm 2 2 42 oment setrvačnosti I mm 4 3 9 000 Vzdálenost horních vláken od těžiště h mm 5,89 Vzdálenost dolních vláken od těžiště d mm 52, Pružný průřezový modul horních vláken W h,,el mm 3 500 Pružný pruřezový modul dolních vláken W d,,el mm 3 240 Statický moment ploch v těžišti S mm 3 42 30 Tloušťka v těžišti t mm 3,9 3 ÁVRH A POSOUZEÍ OCELOVÉ DŮLÍ VÝZTUŽE Ocelová důlní výztuž se spojuje do rámů, které jsou většinou kolmé na osu díla. Při návrhu příčného řezu díla je vhodné vcházet z geometrického tvaru rámů, který je obvkle předepisován, viz např. [8]. Při posouzení rámové konstrukce výztuže je nutné podle [] provést následující krok: ) klasifikace průřezu 2) klasifikace soustav 3) zavedení počátečních imperfekcí - 2 -
4) volba tpu stabilitního výpočetního postupu 5) provedení globální analýz (výpočtu vnitřních sil) ) posouzení v mezním stavu únosnosti - stabilitní posouzení pro ohb a osový tlak (interakční podmínk) 7) posouzení spoje, tzn. odpor výztuže proti prokluzu 8) posouzení v mezním stavu použitelnosti 3. Klasifikace průřezu orma [] (dále jen norma) umožňuje provedení plastické globální analýz, ted výpočtu vnitřních sil za předpokladu vzniku plastických kloubů na prutové konstrukci. Plastická globální analýza obvkle vede k hospodárnějšímu návrhu, ovšem může být provedena jen při splnění normou udaných podmínek (odst. 5. norm). Jedná se zejména o dostatečnou rotační kapacitu průřezu v místě vtvoření plastického kloubu. Ta se ověřuje pomocí tzv. klasifikace průřezu, ted přiřazení tříd průřezu. Jsou rozlišen 4 tříd průřezu označované číslicemi 4 (tab. 5. 2 norm), přičemž plastickou globální analýzu umožňují jen průřez tříd. Klasifikace se provádí na základě: - tvaru průřezu (zejména poměru tloušťk a šířk jednotlivých částí průřezu) - rozdělení napětí po průřezu (ohb, tlak, ohb + tlak) - maximálního dosaženého napětí (meze kluzu). Zatřídění průřezu bude vužito i později při posouzení průřezu a prutu. 3.2 Klasifikace soustav a základě klasifikace průřezu se může uživatel rozhodnout buď pro plastickou globální analýzu, nebo pro pružnou. Pro rám tvořený prvk s průřezem tříd je možná plastická varianta, pro ostatní pouze pružná. Dále je nutné klasifikovat soustavu (rám) s ohledem na stabilitní chování. V přednormě [7] bl zaveden výraz posuvné resp. neposuvné stčník, které výstižně popisoval chování rámu při vbočení prutů v rovině. orma [] už tto výraz pro klasifikaci neužívá a zatřídění rámu se provádí na základě stabilitního výpočtu. Ověřuje se podmínka Fcr α cr 0 v případě pružné analýz a (3) F Fcr α cr 5 v případě plastické analýz, kde F F cr je kritické zatížení pro celkové vbočení, je návrhové zatížení konstrukce. F Pokud je podmínka (3) splněna, postačí provedení globální analýz. řádu s uvážením počáteční geometrie konstrukce. Pro poměr kritického a návrhového zatížení mezi 3 a 0 norma umožňuje zjednodušený způsob zavedení účinků 2. řádu, pro poměr menší než 3 je nutno použít výpočet zohledňující přerozdělení vnitřních sil vlivem deformace rámu. Stabilitní výpočet v obecném případě ovšem nelze provádět ručně, navíc ani neexistuje jeho obecný algoritmus. Většina softwarových programů nerozlišuje globální vlastní tvar vbočení, které jsou pro klasifikaci soustav podstatné a tvar odpovídající tvaru vbočení lokálního prvku (např. sloupek zábradlí, diagonála ztužidla apod.), stabilitní výpočet je navíc nutno provést a vhodnotit pro všechn stabilitní kombinace odděleně. Je ale možné opět použít konzervativní přístup, který bude podrobněji popsán v odstavci 3.4. - 3 -
3.3 Zavedení počátečních imperfekcí Zavedení počátečních imperfekcí (nepřesností) konstrukce úzce souvisí s volbou stabilitního výpočetního postupu popsaného v dalším odstavci. orma rozlišuje imperfekce soustav a imperfekce prutu. Imperfekce prutu (počáteční prohnutí) mohou být použit pro přímý výpočet vzpěru prutů, potom se ted neuvažuje součinitel vzpěru. Imperfekce soustav (počáteční naklonění) zohledňují počáteční naklonění celé soustav (rámu). ormou udívané hodnot prutových imperfekcí zde nebudeme uvádět. Imperfekce soustav jsou požadován podle následujících vztahů: φ φ (4) 0 αh αm kde φ 0 je základní hodnota φ 0 /200; α h redukční součinitel v závislosti na výšce sloupů h; α h 2 2 α h h 3, 0 ; h výška konstrukce v metrech; α m redukční součinitel pro počet sloupů v řadě: α m 0, 5 + ; m m počet sloupů v řadě. Počítají se pouze sloup, jejichž svislé zatížení není menší než 50 % průměrného zatížení sloupů v posuzované svislé rovině. Obrázek 3 Zavedení globálních imperfekcí Oba druh imperfekcí lze nahradit náhradním zatížením, které vvodí podobné účink. a obrázku 4 je naznačeno zavedení globálních počátečních imperfekcí pomocí vodorovných sil. - 4 -
Obrázek 4 ahrazení počátečních imperfekcí soustavou náhradních vodorovných sil Pro některé tp pozemních staveb lze globální imperfekce zanedbat, pokud je konstrukce zatížena významným vodorovným zatížením. V případě důlní výztuže tato pravidla ovšem není možné použít. 3.4 Volba tpu stabilitního výpočetního postupu Do výpočtu konstrukce je nutno zahrnout vliv vzpěru a klopení, souhrnně označovaných jako účink 2. řádu. Konstruktér může volit mezi několika způsob výpočtu. Liší se obvkle přesností, hospodárností výsledného návrhu, pracností a požadavk na softwarové vbavení a také vhodností pro jednotlivé tp konstrukcí. V zásadě je možné postupovat třemi způsob: A. Imperfekce soustav, vzpěr a klopení ručně Do modelu se nezavádějí prutové imperfekce, pouze imperfekce soustav (naklonění). Po provedení výpočtu vnitřních sil se provede posouzení prutů (odst..3 norm), přičemž vzpěrné délk se mohou brát rovné sstémovým délkám, ted L cr L. Algoritmus výpočtu je potom následující: Zavedou se imperfekce soustav Rozhodnutí o řádu výpočtu podle Fcr α cr 0 : F α cr < 0 2. řád nezanedbatelný α cr > 0 2. řád zanedbatelný Vzpěr a klopení pomocí součinitelů χ Vzpěrné délk sstémové: L cr L Posouzení interakční podmínk podle odst..3.3 norm: - 5 -
χ χ z z, + Δ χlt,, + Δ χlt,,, z zz z, z, + Δ z, + Δ z, z, z, kde,, a z, jsou návrhové hodnot tlakové síl a největších momentů k ose - a z-z, působící na prutu;,, Δ z, moment v důsledku posunu těžišťové os pro průřez tříd 4, χ a χ z χ LT k, k z, k z, k zz součinitele vzpěrnosti při rovinném vzpěru; součinitel klopení; součinitele interakce. (5) () B. etoda ekvivalentních prutů (sloupů), vzpěr a klopení ručně Při tomto postupu se nezavádějí imperfekce prutů ani soustav. Provede se výpočet podle teorie. řádu. Stejně jako v případě A se posuzují prut podle odst..3 norm. Vzpěrné délk se stanovují z tvaru globálního vbočení, ted L cr > L. odel bez imperfekcí Lineární výpočet (. řád) Teoretické vzpěrné délk, tj. s posuvem stčníků L cr > L Vzpěr a klopení pomocí součinitelů χ Posouzení interakční podmínk podle odst..3.3, zde (5) a (). C. 2. řád, imperfekce soustav i prutové imperfekce (přímé řešení) Přímé řešení spočívá v zavedení prutových imperfekcí i imperfekcí soustav přímo do výpočetního modelu. Provádí se výpočet 2. řádem bez ohledu na velikost součinitele α cr, vzpěr se zohlední ohbovým momentem, který je vvolán počátečním prohnutím prutů. Provádí se posouzení průřezů podle odst..2 norm. odel s prutovými imperfekcemi i s imperfekcemi soustav elineární výpočet (2. řád) Posouzení průřezů podle odst..2.9., zde (7), popř. (8). Klopení (popř. vzpěr z rovin) se zohlední obvkle dalším ručním posudkem.,rd, (7) popř. při pružném posouzení σ x, f. (8) 0 Význam značek je uveden v normě. - -
3.4. Vhodnost postupů pro výpočet rámové konstrukce Obecně neplatí, že lze za všech okolností použít všechn postup. Pro rámovou konstrukci důlní výztuže lze za jistých předpokladů postupovat podle všech tří algoritmů. etoda A je pro tento účel vhodná a doporučená, je ovšem nutné zadat imperfekce soustav a potom rozhodnout o řádu výpočtu na základě výpočtu součinitele α cr, což může přinášet jisté obtíže. etoda ekvivalentních sloupů (B), která je nejméně pracná (odpadá stabilitní výpočet i aplikace imperfekcí) se obecně pro rámové konstrukce nedoporučuje, protože zanedbává vliv 2. řádu pro příčel (stropnici), navíc je nejméně hospodárná. Přednorma [2] umožňovala zvětšit moment v příčli od posuvu stčníků o 20%, což představovalo bezpečný postup. Tato norma už dnes ovšem neplatí. etoda C, přímé řešení 2. řádem se zavedením obou tpů imperfekcí, je použitelná a vede k hospodárnému návrhu. elze ovšem opomenout její jednoznačně největší pracnost a nárok na software. Důlní výztuž není ovšem tpická rámová konstrukce. Je ve vodorovném směru podepřena souvisle po celé výšce odporem zemin, která ji současně zatěžuje. Pro dobře aktivovaný rám (Obrázek 2) lze předpokládat vbočení pouze ve rovině kolmé na osu díla. Připojení výztuže na ostění rovněž zabraňuje klopení. 3.5 Číselný příklad Pro posouzení ocelové konstrukce podle [] bl zvolen lichoběžníkový příčný řez štol LB.07 s výztuží z válcovaných profilů K2. Spojení jednotlivých dílů důlní ocelové výztuže je navrženo třmenovým spojem se dvěma třmen. Konstrukce tvoří smetrický rám se šikmými stojkami, které jsou kloubově uložen. Rámové roh jsou zaoblené. Celý rám je liniově podepřen radiálními a tangenciálními pružinami. Radiální pružin působí pouze v tlaku, tangenciální liniové podpor působí pružně. Tento sstém simuluje uložení rámu provizorní výstroje do podložných patek (Obrázek 5). Podélná vzdálenost rámů je m, je uvažováno svislé návrhové zatížení příčle hodnotou 2 p z, 30 k / m 30 k / m a vodorovné zatížení stojek 2 0 k / m 0 k m. p, / Hodnot zatížení jsou určen podle klenbové teorie.. Protodjakonova pro různě tvrdé břidlice, koeficient pevnosti hornin f p 3. Obrázek 5 Statický model rámu - 7 -
Klasifikace Provedeme klasifikaci průřezu K2. Jak je výše uvedeno, rozhodující je geometrický tvar průřezu a způsob namáhání. a počátku výpočtu obvkle není zcela jasné, jaké vnitřní síl se budou v konstrukci vsktovat, a proto je proveden buď odhad, který se dále zpřesňuje, nebo se rovnou konzervativně provede pružná globální analýza a klasifikace se provádí až na základě jejích výsledků. V případě důlní výztuže lze očekávat ve stojkách i příčli (stropnici) kombinované namáhání osovým tlakem a ohbem. Tabulka 5.2 norm udává pro tto případ klasifikační pravidla pro přesný poměr tlačené a tažené části průřezu. Konzervativně lze uvažovat celý průřez tlačený (což může vést k všší třídě průřezu). Další obtíž nastává v okamžiku interpretace tvaru průřezu. orma rozlišuje vnitřní a přečnívající části průřezu, popř. trubk. Průřez K2 lze opět konzervativně považovat za průřez s jednou vnitřní částí (dno žlabu) a dvě přečnívající části. Příznivý účinek rozšíření bočnic (stěn) na konci bude zanedbán. Potom pro. třídu musí být splněna podmínka: a) pro přečnívající části c 235 9 ε 9, (9) t f kde c je délka přečnívající části t je tloušťka části f je mez kluzu. V našem případě vchází (pro průměrnou tloušťku stěn 0,3 mm stanoveno programem) c t 95 0,3 9,2 9ε 9 235 f 9 235 295 8, není splněno. b) pro vnitřní část c 235 33 ε 33, (0) t f kde c je délka vnitřní části t je tloušťka části f je mez kluzu. V našem případě odečteme přibližné rozměr c t 4 3,3 33ε 33 4 235 295 29, je splněno. Ukázalo se, že pokud zanedbáme příznivý vliv výztuh na horním konci stěn, nelze konzervativně považovat za třídu. Prověříme stěnu dále pro 2. třídu: c t 95 0,3 pro 3. třídu 9,2 0ε 0 235 f 0 235 295 8,9, opět není splněno, - 8 -
c t 95 0,3 9,2 4ε 4 235 f 4 235 295 2,5, je splněno. Ponecháme konzervativně třídu 3 pro celý následující výpočet. Globální analýza i posouzení prvků musí být potom proveden pružně. Součinitel kritického zatížení Vzhledem k důvodům uvedeným v odstavci 3.4. budeme směřovat k doporučené metodě A. Ve stabilitní kombinaci je potřeba uvažovat návrhové hodnot zatížení. Tuhosti podepření jsou uvažován podle [2] následovně: Tuhost v radiálním směru: ef k p, v našem případě k p 0 /m 3. r ( + υ) Tuhost v tangenciálním směru k t bla odhadnuta na 0, / m 3. Pro výpočet bl použit program SCIA Engineer 200.. Velikost uvažovaného zatížení je patrná z Obrázku. Obrázek Zatížení rámu, schéma podepření a rozdělení rámu na prut Hodnot součinitelů α cr podle podmínk (3) jsou uveden v Tabulce 2, na Obrázku 7 jsou vkreslen odpovídající vlastní tvar vbočení. Tabulka 2 Součinitele kritického zatížení Součinitele kritického zatížení Číslo vlastního tvaru α cr 8,57 2 4,57 3 4,40 4 22,7 5 5,4 22,34-9 -
Obrázek 7 Vlastní tvar vbočení č. - Protože podmínka (3) je splněna už pro první vlastní tvar, je možné pokračovat globální analýzou. řádu s uvážením imperfekcí soustav (postup A). Obecně je nutné ještě ověřit, že první vlastní tvar vbočení odpovídá pravděpodobnému kolapsu celé konstrukce a nejedná se jen o lokální nevýznamný efekt (např. výplňový sloupek zábradlí v modelu schodiště, neaktivní lano apod.).. vlastní tvar vbočení jednoznačně odpovídá konstrukci s posuvnými stčník. Imperfekce Počáteční imperfekce je podle (4): φ φ. α n. α.. 200 0 c 0,005 aklonění konstrukce nahradíme vodorovnou silou v úrovni příčle: I φ. 0,005. 2,4. 30 0, k. 32 Vnitřní síl a první pohled je vidět, že jde jen o nepatrné zvýšení namáhání, nesmetrie se projeví až na druhém desetinném místě (není zobrazeno). Výsledné vnitřní síl na soustavě s původním zatížením doplněným o vodorovnou sílu I jsou na Obrázku 8. - 0 -
Obrázek 8 Průběh ohbových momentů, normálových sil a posouvajících sil Posouzení stojk Rám ocelové důlní výztuže je namáhán kombinací normálové síl, smkové síl a ohbového momentu. Protože jsme zařadili průřez do 3. tříd, musí být provedeno pružné posouzení podle vztahů (5) a (). Protože je v našem případě zabráněno klopení a nevsktuje se zde šikmý ohb, vztah se zjednoduší: χ,,, χ z z,, Charakteristické hodnot únosnosti průřezu v tlaku a ohbu jsou A. f 242 295 779,4 k, 3 W. f,5.0 295 8,07 km., el, el, - -
Stanovíme součinitele vzpěrnosti zajištěna proti vbočení, je χ. z χ a χ z. Protože v podélném směru díla je stojka průběžně Vzpěrnou délku pro vbočení v rovině rámu budeme uvažovat sstémovou podle odstavce 3.4A, ted rovnou délce L. L cr, L 2 400 mm, Dále určíme poměrnou štíhlost λ L i cr,. λ 2 400 39 000 2 42. 83,8 0,824 235 235 λ 93,9 ε 93,9 93,9 83,8 295 f a následně součinitel vzpěrnosti χ (uvažujeme křivku c pro U průřez): χ 0,5 Dále se vpočtou součinitele k a k z. Pro jejich stanovení vužijeme doporučenou přílohu B norm. ejprve určíme podle tabulk B.3 norm součinitel ekvivalentního momentu C m (zde Tabulka 3): Tabulka 3 Součinitele C m ekvivalentního konstantního momentu Průběh momentu Rozsah rovnoměrné zatížení C m a C mz a C mlt soustředěné zatížení - ψ 0, + 0,4ψ 0,4 0 α s - ψ 0,2 + 0,8α s 0,4 0,2 + 0,8α s 0,4 - α s < 0 0 ψ 0, - 0,8α s 0,4-0,8α s 0,4 - ψ < 0 0,(-ψ) - 0,8α s 0,4 0,2(-ψ) - 0,8α s 0,4 0 α h - ψ 0,95 + 0,05α h 0,90 + 0,0α h - α h < 0 0 ψ 0,95 + 0,05α h 0,90 + 0,0α h - 2 -
- ψ < 0 0,95 + 0,05α h (+2ψ) 0,90 + 0,0α h (+2ψ) P) Součinitel ekvivalentního konstantního momentu při vbočení s posuvem stčníků se má uvažovat C m 0,9 nebo C z 0,9. C m, C mz a C mlt se mají stanovit v závislosti na průběhu momentu mezi příslušnými bod podepření následovně: Součinitel: osa ohbu: bod podepřené ve směru: C m - z-z C mz z-z - C mlt - - Podle. vlastního tvaru stabilitního vbočení se jedná o rám s posuvem stčníků, proto podle poznámk v tabulce: C m, 0,9 Součinitele k a k z jsou podle doporučené příloh B. norm (zde tabulka 4). Protože je stojka po celé délce kontinuálně podepřena, není náchlná ke zkroucení. Tabulka 4 Interakční součinitele k ij pro prut, které nejsou náchlné ke zkroucení Interakční součinitele k Tp průřezu I průřez, pravoúhlé duté průřez Předpoklad navrhování Pružnostní návrh průřez tříd 3 a 4 Plasticitní návrh průřez tříd a 2 C C + ( λ 0, 2) m C + 0, λ χ / + 0, χ / m m C m + 0, 8 χ χ / / k z I průřez, pravoúhlé duté průřez k zz 0, k zz k z I průřez, pravoúhlé duté průřez 0,8 k 0, k k zz I průřez pravoúhlé duté průřez + Cmz 0, λ z χ z / + Cmz 0, χ z / ( 2λ z 0, ) Cmz + χ z + Cmz 4, χ z / ( λ z 0, 2) / Cmz + χ z / + Cmz 0, 8 χ z / Pro I a H-průřez a pro pravoúhlé duté průřez namáhané osovým tlakem a rovinným ohbem, může být k z 0. - 3 -
32 900 C 0, 0,9 0,. 0,824 m + λ + 779 000 χ 0,5 min k min 32 900 C 0, 0,9 + 0, m + 779 000 0,5 χ 0,93 min 0,93 0,94 k z 0,8 k 0,8. 0,93 0,74 Po dosazení do interakčních podmínek vchází: χ, 32 900 779 000 0,5,0.0 + 0,93 8,07.0 0,0 + 0,3 0,37, a χ z z, 32 900 779 000,0.0 + 0,74 8,07.0 0,04 + 0,25 0,29 Stojka na kombinaci tlaku a ohbu bezpečně vhovuje. Posouzení smkové únosnosti průřezu stojk Stanovíme hodnotu maximálního smkového napětí v průřezu stojk: V S 9 800. 4230 f 295 τ 8,7 Pa < 70, 3 Pa I t 3,9.0.3,9. 3. 3 Posouzení srovnávacího napětí v průřezu 0 Vhovuje. Doplníme výpočet srovnávacího napětí. aximální hodnotu dostáváme v rámovém rohu: - 4 -
Obrázek 9 Průběh srovnávacího napětí 2 2 f 295 σ + 3τ 0 Pa 295 Pa 0 Posouzení příčle (stropnice) Obdobný postup posouzení použijeme i v případě rámové příčle. Charakteristické hodnot únosnosti průřezu v tlaku a ohbu jsou stejné jako u stojk: A. f 242 295 779,4 k,, el, el, 3 W. f,5.0 295 8,07 km. Stanovíme součinitel vzpěrnosti χ. Vzpěrnou délku pro vbočení v rovině rámu budeme opět uvažovat sstémovou podle odstavce 3.4A, ted rovnou délce L. L cr, L 750 mm L λ i cr,. λ 750 39 000 2 42. 83,8 0,0 235 235 λ 93,9 ε 93,9 93,9 83,8 295 f a následně součinitel vzpěrnosti χ (uvažujeme křivku c pro U průřez): χ a 0,785 C m, 0,9-5 -
Součinitele k a k z jsou podle doporučené příloh B. norm (zde tabulka 4). Protože je stropnice po celé délce kontinuálně podepřena, není náchlná ke zkroucení. 32 900 C 0, 0,9 0,. 0, m + λ + 779 000 χ 0,785 min k min 32 900 C 0, 0,9 + 0, m + 779 000 0,785 χ 0,92 min 0,92 0,93 k z 0,8 k 0,8. 0,92 0,74 Po dosazení do interakčních podmínek vchází: χ, 32 900 779 000 0,0,0.0 + 0,92 8,07.0 0,07 + 0,3 0,38, a χ z z, 32 900 779 000,0.0 + 0,74 8,07.0 0,04 + 0,25 0,29 Stropnice na kombinaci tlaku a ohbu bezpečně vhovuje. Posouzení smkového a srovnávacího napětí je zřejmé z posouzení stojk. 3. POSOUZEÍ SPOJE Spojení jednotlivých dílů důlní ocelové výztuže je provedeno třmenovým spojem (Obrázek ). Tento spoj je primárně navržen jako poddajný tzn. že při dosažení určité síl dojde k prokluzu spoje (Obrázek ). Únosnost třmenového spoje (tzn. odpor výztuže proti prokluzu) je dána především utahovacím momentem a mechanickými vlastnostmi spojovacího materiálu tzn. třmene, spojk a matic. Postup pro určení únosnosti spoje (pracovní charakteristik spoje) je uveden v [0] popř. v []. Výsledkem zkoušk je graf práce spoje Obrázek, z něhož se určí střední prokluzová nosnost spoje a maximální prokluzová nosnost spoje. - -
Obrázek 0 Třmenový spoj Obrázek Práce spoje Pro výše uvedený třmenový spoj je podle [] nejnižší průměrná hodnota odporu výztuže proti prokluzu 50 k. ormálová síla v místě spoje v předchozím výpočtu bla 9,2 k, což je výrazně méně. 4 ZÁVĚR Tradiční válcovaná důlní ocelová výztuž je pro své výhod (okamžitá schopnost přenášet zatížení, tvarová variabilita, jednoduchá montáž) používána i v současnosti. Vzhledem k přechodu z norem řad ČS na řadu ČS E je nutné provádět návrh a posouzení válcované důlní ocelové výztuže podle v dnešní době platných norem tzv. Eurokódů. Postup posouzení rámu výztuže podle Eurokódu je ve srovnání s původními postup komplikovanější. Zpravidla je potřeba nejprve provést stabilitní výpočet a další postup volit až na základě jeho výsledku. a druhé straně moderní přístup umožňuje lepší vužití materiálu průřezu (plastické posouzení) a tím i hospodárnější návrh. - 7 -
V uvedeném číselném příkladu se přínos plastického posouzení neuplatnil, vužití průřezu blo i při pružném posouzení necelých 40 %. Při řešení obecné úloh pro důlní rám je však nutné dodržovat zásad uvedené v [], neboť při určité kombinaci vstupních veličin (geometrie rámu, intenzita zatížení, poměr svislého a vodorovného zatížení, tuhost podepření atd.) může dojít k výrazně odlišnému chování konstrukce. I konstrukce ve výše uvedeném číselném příkladu vkazovala první tvar stabilitního vbočení odpovídající konstrukci s posuvnými stčník, a to přesto, že jde o výztuž umístěnou do relativně kvalitní hornin. Předvídat chování konstrukce v hornině s jinými parametr je velmi obtížné. Článek popisuje možný postup ověření spolehlivosti důlní výztuže podle ČS E 99--3. 5 LITERATURA [] ČS E 993- - Eurokód 3: avrhování ocelových konstrukcí - Část -: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavb, ČI 200, vč. Změn A ed. A, ČI 2007, Oprav Opr., ÚZ 200, Změn Z, ÚZ, 200. [2] ČS P EV 993-- (73 40) Eurokód 3: avrhování ocelových konstrukcí Část -: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavb [3] ČS 44 20 Důlní ocelová výztuž - společná ustanovení [4] Katalog důlní ocelové výztuže - ittal Steel Ostrava a.s. [5] Katalog důlní ocelové výztuže KABEDEX s.r.o. [] ČS 4 500 Ocel 500 [7] DI 2544 Stahl für Grubenausbau [8] ČS 44 2005 Překop a chodb Rozměr světlých průřezů [9] Janas P., Bláha F.: Dimenzování ocelové výztuže dlouhých důlních děl, křížů a odboček, Uhlí 987, číslo 9 [0] ČS 44 440-4 Zkoušení důlní ocelové výztuže; Část 4: Zkoušení spojů [] DI 2530-4 Ausbau fur den Bergbau; Teil 4 : Prufungen [2] ČS 73 750 avrhování konstrukcí ražených podzemních objektů SOFTWARE SCIA EGIEER 200.: http://www.scia-online.com/cs/ Dr. Ing. Jakub Dolejš, ČVUT Fakulta stavební, Katedra ocelových a dřevěných konstrukcí, Thákurova 7, 29 Praha, +420 224 354 79, e-mail: dolejs@fsv.cvut.cz Ing. ichal Sedláček, Ph.D., KO-KA s.r.o., Thákurova 7, 29 Praha, tel.: +420 73 42 55, e-mail: sedlacek@ko-ka.cz - 8 -