NCCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů

Podobné dokumenty
NCCI: Modelování rámů - pružná analýza. Obsah

Řešený příklad: Stabilita prutové konstrukce s posuvem styčníků

Řešený příklad: Vzpěrná únosnost kloubově uloženého prutu s mezilehlými podporami

Tabulky: Součinitele vzpěrnosti za zvýšených teplot

Řešený příklad: Spojitý sloup průřezu H nebo pravoúhlé trubky ve vícepodlažní budově

Uvádějí se grafy k usnadnění návrhu při výběru válcovaných profilů nespřažených sekundárních nosníků (stropnic, vaznic) 3.

NCCI: Účinné délky a destabilizující součinitele zatížení pro nosníky a konzoly - obecné případy

Řešený příklad: Nosník s kopením namáhaný koncovými momenty

Tabulky: Redukční součinitele mechanickcýh vlastností oceli za zvýšené teploty

NCCI: Koncepce a typické uspořádání jednoduchých prutových konstrukcí

Řešený příklad: Kloubově uložený sloup s průřezem H nebo z pravoúhlé trubky

Řešený příklad: Vazby k zabránění nesymetrickému kolapsu

Řešený příklad: Prostě uložený nosník s mezilehlým příčným podepřením

Řešený příklad: Prostě uložený a příčně nedržený nosník

Řešený příklad: Prostě podepřená vaznice průřezu IPE

NCCI: Návrh styku ve vrcholu rámové konstrukce

Řešený příklad: Požární odolnost uzavřeného svařovaného průřezu

Řešený příklad: Výpočet součinitele kritického břemene α cr

Postup řešení: Otvory ve stěnách nosníků pro instalace ve vícepodlažní budově

Tento NCCI uvádí podrobnosti hospodárného návrhu styku neposkytujícího průběžnou tuhost sloupu. Vysvětluje se, kde je možné takového styku použít.

Tabulky: Nomogram pro určení teploty nechráněných prvků

Obsah. 1. Všeobecně Použití návrhu s plášťovým chováním Návrh s plášťovým chováním Literatura 4. Strana 1

Postup řešení: Nechráněné ocelové prvky při požáru

Obsah. Tento NCCI vysvětluje zásady výpočtu parametru α cr, který určuje stabilitu rámu. 1. Metody určení α cr 2

Tabulky: Klasifikace průřezů při vysokých teplotách

Vývojový diagram: Výpočet zatížení větrem na jednopodlažní budovy

Řešený příklad: Požární odolnost částečně obetonovaného spřaženého sloupu

Řešený příklad: Požární odolnost plechobetonové desky podle EN

Postup řešení: Svislé nosné konstrukce ve vícepodlažních komerčních a bytových budovách

Tabulky: Klasifikace průřezů válcovaných profilů IPE a HE

Řešený příklad: Požární odolnost sloupu vyplněného betonem

NCCI: Mezní hodnoty průhybů jednopodlažních budov

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Tento NCCI uvádí informace pro stanovení rozměrů částí kontaktního styku sloupu pomocí přišroubovaných příložek na pásnicích a stojině.

NCCI: Předběžný návrh přípoje čelní deskou. Obsah

Postup řešení: Integrované nosníky pro vícepodlažní budovy pro komerční a bytovou výstavbu

Řešený příklad: Šroubový přípoj taženého úhelníku ztužidla ke styčníkovému plechu

Řešený příklad: Prostě uložená spřažená stropnice

1. Úvod Smíšené konstrukce ze profilů za tepla válcovaných a z prvků za studena tvarovaných Hybridní systémy 4

NCCI: Předběžný návrh přípojů deskou na stojině nosníku

Postup řešení: Výběr vhodného požárního návrhu hal

Postup řešení: Hospodárný návrh konstrukčního uspořádání ocelových a kompozitních budov malé a střední výšky

Případová studie: Požární návrh administrativního centra AOB, Luxembourg

Q ; G. Řešený příklad: Výběr jakostního stupně oceli

Případová studie: Obytná budova, SMART House, Rotterdam

Popisují se různé způsoby přenosu vodorovného zatížení u vícepodlažních ocelových budov a uvádí se návod na předběžné dimenzování.

NCCI: Vzpěrná délka sloupů: přesná metoda. Obsah

NCCI: Praktický analytický model pro rámovou konstrukci (plastická analýza)

Tento dokument představuje různé aplikace příhradových vazníků a příklady koncepčního návrhu vazníků se sloupy v jednopodlažních budovách. 1.

Vývoj: Akustické parametry nosné konstrukce z tenkostěnných profilů u obytných budov

Řešený příklad: Výpočet zatížení pláště budovy

Případová studie: Administrativní budova Palestra, Londýn

Postup řešení: Stropnice ve vícepodlažních komerčních a obytných budovách

NCCI: Mezní hodnoty svislých a vodorovných průhybů vícepodlažních budov

Postup řešení: Výběr vhodného požárního návrhu podlažní administrativních a bytových budov

Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Princip spolehlivosti v mezních stavech. Obsah přednášky. Návrhová únosnost R d (design resistance)

Řešený příklad: Požární návrh nechráněného nosníku průřezu IPE vystaveného normové teplotní křivce

Klasifikace rámů a složitějších patrových konstrukcí

Postup řešení: Stěny z lehkých ocelových prvků pro obytné konstrukce

Případová studie: Požární návrh nákupního centra Las Cañas, Viana, Španělsko

Případová studie: Požární návrh haly pro Airbusy, Toulouse, France

Případová studie: Podlažní obytná budova v Deansgate, Manchester

Název Řešený příklad: Pružná analýza jednolodní rámové konstrukce

NCCI: Návrhový model styku sloupu příložkami bez kontaktu

Případová studie: Sociální byty v Rheims, Francie

Postup řešení: Návrh rámových konstrukcí ze svařovaných profilů. Obsah

Případová studie: Požární návrh terminálu 2F, letiště Charles de Gaulle, Paříž

V příkladu je navržena patka sloupu, který je zatížen osovou tlakovou silou. Postupuje se podle postupu v SN037, kapitola 4.

Případová studie: City Gate, Düsseldorf, Německo

Tento dokument poskytuje typické detaily a návod pro návrh základních součástí rámových konstrukcí z válcovaných profilů. 1. Úvod 2. 4.

Obsah. Případová studie: Aréna v Kolíně, Německo

Případová studie: Nákupní centrum CACTUS, Esch/Alzette, Luxembourg

TENKOSTĚNNÉ A SPŘAŽENÉ KONSTRUKCE

Případová studie: Bilbao Exhibition Centre, Španělsko

Postup řešení: Umístění stavby a jeho vliv na návrh vícepodlažních budov s ocelovou konstrukcí

NCCI: Návrhový model styku pásů z uzavřených průřezů čelní deskou

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Materiálové vlastnosti: Poissonův součinitel ν = 0,3. Nominální mez kluzu (ocel S350GD + Z275): Rozměry průřezu:

Řešený příklad: Požární návrh chráněného sloupu průřezu HEB vystaveného parametrické teplotní křivce

Postup řešení: Stropy konstrukcí pro bydlení z lehkých ocelových prvků. Obsah

Část 5.8 Částečně obetonovaný spřažený ocelobetonový sloup

Klopením rozumíme ztrátu stability při ohybu, při které dojde k vybočení prutu z roviny jeho prvotního ohybu (viz obr.). Obr.

Řešený příklad: Přípoj příhradového vazníku na sloup čelní deskou

Případová studie: Raines Court, Londýn

Řešený příklad: Pružný návrh jednolodní rámové konstrukce ze svařovaných profilů

Postup řešení: Základy požárního návrhu. Obsah

Případová studie: Systém OpenHouse, Švédsko

Internetový seminář NÁVRH OCELOVÉ RÁMOVÉ KONSTRUKCE PODLE ČSN EN (ocelářská norma)

Jednotný programový dokument pro cíl 3 regionu (NUTS2) hl. m. Praha (JPD3)

Řešený příklad: Návrh ocelového za studena tvarovaného sloupku stěny v tlaku a ohybu

Případová studie: State Street Bank, Lucemburk

Vývoj: Tepelně technické vlastnosti nosných tenkostěnných ocelových konstrukcí bytové výstavby

Případová studie: Isozaki Atea, Bilbao, Španělsko

NCCI: Vzpěrné délky sloupů a tlačených prutů příhradových a rámových konstrukcí. Obsah

Postup řešení: Postup ověření požárního návrhu podlažních administrativních budov

PROBLÉMY STABILITY. 9. cvičení

Postup řešení: Postup ověření požárního návrhu podlažních bytových budov

Případová studie: Požární návrh krytého fotbalového stadionu, Finsko

Řešený příklad:: Kloubový přípoj nosníku na pásnici sloupu s čelní deskou

Postup řešení: Dilatace v ocelových konstrukcích

Transkript:

CCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů S032a-CZ-EU CCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů Tento CCI dokument vysvětluje obecnou metodu presentovanou v 6.3.4 z E1993-1-1 pro posouzení jednotlivých prvků portálových rámů na vybočení z roviny rámu, pro které není možné aplikovat metody obsažené 6.3.1 až 6.3.3. Tento návod má zvláštní význam pro prvky proměnného průřezu či pro prvky se specifickými případy příčného zajištění proti vybočení. Obsah 1. Rozsah platnosti 2 2. Postup 3 Strana 1

CCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů S032a-CZ-EU 1. Rozsah platnosti Dokonce i v případech návrhu jednoduchých portálových rámů projektant často stojí před problémem ověření příčné stability jednotlivých prvků, pro které není možné přímo použít metody obsažené v E 1993-1-1 6.3.1, 6.3.2 a 6.3.3, protože jsou tyto případy mimo rozsah platnosti těchto článků. a příklad: prvky s proměnným průřezem, prvky zajištěné proti příčnému vybočení neobvyklým způsobem (třeba příčné podepření pouze jedné z pásnic, jež nevytváří klasické vidlicové podepření v podpoře obecně předpokládané v pravidlech E1993-1-1, prvky s komplikovaným průběhem zatížení. U sloupů a příčlí portálových rámů se s těmito uspořádáními často můžeme setkat. Aby bylo posouzení takovýchto konstrukcí možné, E1993-1-1 předkládá v odstavci 6.3.4 obecnou metodu která může být použita pro posouzení únosnosti těchto prvků náchylných na příčné vybočení (rovinný vzpěr a klení. Článek 6.3.4 uvádí, že tuto obecnou metodu je možné použít na konstrukční prvky které jsou namáhány tlakem a/nebo ohybem v rovině, ale neobsahují otočné plastické klouby při zatížení návrhovým zatížením. Toto zahrnuje například: samostatné pruty, členěné nebo celistvé, stálého nebo proměnného průřezu, vetknuté nebo prostě podepřené rovinné prutové konstrukce nebo dílčí konstrukce, složené z takových prutů. Protože tato obecná metoda může být použita na složité konstrukční soustavy nebo konstrukční prvky s komplikovanými podmínkami uložení či podepření, může si toto vyžádat použití specifického software (využívajícího např. metodu konečných prvků pro stanovení určitých nezbytných parametrů. POZÁKA: Rozsah a meze platnosti této obecné metody mohou být specifikovány v národních přílohách. V tomto CCI dokumentu pro větší přesnost v oblasti indexů je rozsah omezen na portálové rámy zatížené v jejich rovině s jednotlivými prvky ohýbanými kolem osy větší tuhosti yy. Dále zmiňovaný nosný prvek portálového rámu se vztahuje na jakýkoliv prvek nebo jakoukoliv část rámu, která je zvlášť posuzována na příčnou stabilitu. Běžně za účelem takovéhoto posouzení nosného prvku se předpokládá plné zajištění proti zkroucení a vybočení z roviny (t.j. vidlicová podpora na obou koncích prvku. ěkteré příklady nosných prvků portálových rámů, které mohou být vyšetřeny touto obecnou metodou z 6.3.4 jsou uvedeny na Obr. 1.1. Strana 2

CCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů S032a-CZ-EU ψ ψ -1 ψ 1-1 ψ 1 0 ψ 1 ψ ψ 0 ψ 1 0 ψ 1 ψ ψ -1 ψ 1 Obr. 1.1 Příklady nosných prvků portálových rámů, které mohou být vyšetřovány pomocí E1993-1-1 6.3.4 2. Postup Tato metoda vyžaduje provedení hlavních následujících kroků: Provedení rovinné analýzy nosného prvku. Cílem je určit návrhové účinky na nosný prvek vyvolané návrhovým zatížením a stanovit velikost těchto účinků ve vztahu k charakteristické únosnosti v nejvíce namáhané části průřezu při uvažování pouze rovinného působení. Poměr mezi charakteristickou únosností a návrhovými účinky zatížení je vyjadřován jako nejmenší násobitel návrhového zatížení pro dosažení charakteristické únosnosti rozhodujícího průřezu. Provedení analýzy nosného prvku na ztrátu stability v příčném směru. Cílem je určit účinky zatížení jako násobek návrhového zatížení při kterém dojde k překročení únosnosti v pružném stavu při ztrátě příčné stability. Velikost tohoto poměru je označována jako nejmenší násobitel návrhového zatížení působícího v rovině pro dosažení pružné kritické únosnosti při vybočení z roviny nebo klení cr,. Kontrola celkové únosnosti nosného prvku. Cílem je ověřit nosný prvek s ohledem na interakci mezi namáháním prostorovým a namáháním rovinným. 2.1 Rovinná analýza nosného prvku 1. Rovinnou analýzu nosného prvku provádíme jestliže je prvek izolovaný a nebo může být vyjmut z konstrukce rámu. Jinak provádíme globální rovinnou analýzu celého portálového rámu. Pro návrh za pomocí tohoto druhu analýzy uvažujeme pouze zatížení působící v rovině rámu, což vede ke stanovení vnitřních sil a momentů či napětí na nosném prvku. Tato rovinná analýza má zahrnovat: o Vliv efektů druhého řádu z důvodů rovinných geometrických deformací rámu jestliže jsou významné (např. pro vyztužené rámy viz E 1993-1-1 5.2, o Rovinné imperfekce (globální a/ nebo lokální, jestliže jsou významné viz E 1993-1-1 5.3, Strana 3

CCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů S032a-CZ-EU Poznámka: Globální rovinná analýza portálového rámu by měla být pružnou analýzou nebo elasto-plastickou analýzou za předpokladu, že u žádných plastických kloubů nedojde k rotaci u žádného posuzovaného nosného prvku. 2. Ověření únosnosti nosného prvku s ohledem na jeho charakteristickou únosnost. Charakteristická únosnost může být jak pružná tak plastická v závislosti na třídě průřezu nosného prvku. Ověření této únosnosti v rovině rámu obecně zahrnuje: o ověření únosnosti průřezu (E 1993-1-1 6.2 a o jestliže se vyskytne tlakové namáhání, ověření únosnosti s použitím E 1993-1-1 6.3.1 nebo 6.3.3, ale s uvážením pouze rovinného vzpěru, za podmínky že tyto články se týkají nosného prvku. Ve všech případech se používá ve vzorcích charakteristická únosnost na místo únosnosti návrhové. POZÁKA: Ověření rovinné únosnosti nosného prvku může být rovněž provedeno za použití sofistikovanější rovinné analýzy s uvážením lokálních vlivů druhého řádu a počátečních imperfekcí samotného nosného prvku. Tyto vlivy mohou dlňovat globální vlivy druhého řádu a/nebo počáteční posuny zahrnuté do celkové rovinné analýzy rámu. V takovém případě jsou ověřovány pouze únosnosti jednotlivých průřezů nosného prvku. Tyto posouzení mohou být obecně zapsány ve formě: Γ (,,, y, 1 kde Γ je funkce ze které zjistíme poměr mezi návrhovým namáháním a charakteristickou únosností nosného prvku. (Charakteristické únosnosti můžeme obdržet použitím dobře známých vztahů ale při vynechání součinitelů γ 1 a γ 0. Příklady: Γ pro únosnost průřezu (třída 3 y, Γ k pro únosnost prvku v rovinném vzpěru yy y y, 3. Určení nejmenšího násobitele návrhového zatížení pro dosažení charakteristické únosnosti rozhodujícího průřezu z návrhového zatížení působícího v rovině rámu pro dosažení charakteristické únosnosti nosného prvku. Jestliže je vztah mezi zatížením a návrhovými účinky lineární, je dán vztahem: Γ (, 1,, y, Jestliže vztah lineární není, je vyžadován iterační postup, u kterého se zvyšuje zatížení metodou odhadů hodnoty, vyhodnotíme účinky a určíme nový odhad dokud není dosaženo konvergence. Strana 4

CCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů S032a-CZ-EU 2.2 Analýza nosného prvku na vybočení z roviny Určíme nejmenší násobek návrhového zatížení cr,, působícího v rovině pro dosažení pružné kritické únosnosti při vybočení z roviny nebo při klení nosného prvku bez započtení vlivu rovinného vzpěru. Obtížnost tohoto výpočtu závisí na komplexnosti vyšetřovaného případu. Stabilitní analýza pomocí metody konečných prvků či použití specifického sotware se může stát nezbytným pro řešení problémů s vlastními tvary. Ve velmi jednoduchých případech to může vést k jedinému výpočtu kritického ohybového momentu a vzpěrné únosnosti z roviny. Vtahy pro výpočet kritického ohybového momentu a vzpěrné únosnosti z roviny prvků se zajištěnou taženou pásnicí je možné nalézt v literatuře viz příklad S011. 2.3 Kontrola celkové únosnosti Kontrolu celkové únosnosti provádíme pomocí E1993-1-1 6.3.4(2 kdy zajišťuje že: γ 1 10, Pro určení, je zapotřebí součinitel λ. 1. Celková bezrozměrná štíhlost nosného prvku Celková bezrozměrná štíhlost λ nosného prvku pro vybočení z roviny je dána výrazem: λ cr, 2. Redukční součinitel pro vybočení z roviny Redukční součinitel pro vybočení z roviny může být určen v závislosti na způsobu vybočení, jak vyplývá z následujícího: a Čisté příčné vybočení či vybočení silně se blížící takovémuto případu z Kde z obdržíme pro vzpěrnou únosnost podle E 1993-1-1 6.3.1, jestliže nahradíme λ λ a použijeme příslušnou křivku pro vybočení (pro nejvíce namáhaný průřez nosného prvku daný hodnotou. Jedná se například o případ nosného prvku namáhaného prostým tlakem nebo tlakem se současným působením momentu zanedbatelné velikosti. b Čisté klení, nebo ztráta stability silně se blížící takovémuto případu Kde obdržíme pro únosnost na klení podle E 1993-1-1 6.3.2, jestliže nahradíme λ λ a použijeme příslušnou křivku pro vybočení (pro nejvíce namáhaný průřez nosného prvku daný hodnotou. Strana 5

CCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů S032a-CZ-EU Jedná se například o případ nosného prvku namáhaného prostým tlakem nebo tlakem se současným působením momentu zanedbatelné velikosti. c Kombinovaný mód vybočení, zahrnující vzpěr a klení Využijeme jednu z následujících metod: metodu minima min( z, kde z a jsou definovány výše v bodech a a b. interpolační metoda Tato metoda efektivně pracuje s oběma hodnotami z and a nahrazuje je jediným celkovým součinitelem, který je možné vyjádřit jako: Γ (,, Γ (,, z,, y, 2.4 Případy kdy lineární kritérium únosnosti průřezu je dáno y, a jsou maximální talková síla a ohybový moment získaný z rovinné analýzy se započtením veškerých efektů druhého řádu (globálních pro celý rám a lokálních pro jednotlivé nosné prvky včetně veškerých imperfekcí (natočení sloupů rámu a počátečních imperfekcí jednotlivých nosných prvků. Předpokládejme například třídu průřezu 3 pro nosný prvek, může být určeno pomocí následujícího posudku průřezu: Γ ( Z čehož plyne že:, Γ (,,, y, 1,, A tato obecná metoda vede k posudku: γ 1 γ 1 y, y, 1, 0 y, 1 1 y, což je možné zapsat: γ 1 y, γ 1 (Toto je výraz, který se nachází v poznámce v E1993-1-1 6.3.4(4a. Strana 6

CCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů S032a-CZ-EU Dále, jestliže je určen pomocí interpolační metody (viz 2.3 krok 2 c vyplývá z toho následující postup: Γ ( Γ (,,,, z, y,, y, z y, y, což vede k posudku: γ 1 z y, y, γ 1 1 y, 10, což je možné zapsat: 1 γ γ z 1 (Toto je výraz, který se nachází v poznámce v E1993-1-1 6.3.4(4b. Z čehož je patrné, že není nezbytné počítat. y, 1 Strana 7

CCI: Obecná metoda pro posouzení příčné stability rámů S032a-CZ-EU Quality Record RESOURCE TITLE CCI: General method for out-of-plane buckling in portal frames Reference(s ORIGIAL DOCUET ame Company Date Created by Yvan Galéa CTIC 16/12/2005 Technical content checked by Alain Bureau CTIC 16/12/2005 itorial content checked by Technical content endorsed by the following STEEL Partners: 1. UK G W Owens SCI 10/4/06 2. France A Bureau CTIC 10/4/06 3. Sweden B Uppfeldt SBI 7/4/06 4. Germany C üller RWTH 7/4/06 5. Spain J Chica Labein 7/4/06 Resource approved by Technical Coordinator G W Owens SCI 11/7/06 TRASLATED DOCUET This Translation made and checked by: K. ikeš ČVUT in Prague 30/9/07 Translated resource approved by: T Vraný ČVUT in Prague 3/10/07 F Wald ČVUT in Prague 4/10/07 Strana 8