Výpočet stability dřevěného klínového nosníku v programu RFEM 6 metodou nahrazování spojů

Nová generace softwaru RFEM umožňuje výpočet stability dřevěných klínových nosníků metodou nahrazení táhel. Podle této metody je možné provést výpočet v souladu s požadavky normy DIN 1052, oddíl E8.4.2, pro variabilní průřezy. V různé technické literatuře je tato metoda volena i pro Eurokód 5. Náš článek ukazuje, jak aplikovat metodu nahrazení táhel pro klínový nosník znázorněný na obrázku 1.

Náš článek ukazuje, jak aplikovat metodu výměny táhel na klínový krokev znázorněný na obrázku 1.

3D vizualizér
3D prohlížeč | Babylon
Virtuální realita

Zadání parametrů simulace a výpočtu v programu RFEM 6

Pro výpočet stability dřevěných konstrukcí metodou nahrazení táhel je nutné aktivovat doplněk RFEM 6 Timber Calculation (obrázek 2). Doplňky jsou integrovány do prostředí RFEM, takže všechna nastavení a parametry výpočtu lze zadávat souběžně s modelováním. K tomu je důležité při zadávání prutu zaškrtnout políčko „ Vypočítané vlastnosti „(Obrázek 3).“

Jak je znázorněno na obrázku 1, dřevěný nosník s rozpětím 14 m má průřezové rozměry 140 x 400 mm na konci a 140 x 900 mm uprostřed rozpětí. Použitým materiálem je lepené lamelové dřevo GL28C, které lze vybrat z databáze materiálů v programu RFEM 6. Kromě vlastní hmotnosti prvku je nosník vystaven vlastnímu zatížení 1,75 kN/m a zatížení sněhem 3,4 kN/m.

V programu RFEM 6 lze charakteristiky průřezu nového prutu specifikovat v „ Sekce “, znázorněno na obrázku 4. U tohoto typu střešního nosníku je nutné zvolit typ rozložení Sedlo a zarovnejte jej se spodní stranou sekce.

Je možné nastavit vzdálenost k, ve které se charakteristiky řezu liší od charakteristik na začátku a konci prutu, a v těchto bodech přiřadit řezy.

Jak již bylo zmíněno, RFEM 6 umožňuje současně definovat parametry pro modelování a výpočet. Vlastnosti prutu, jako je volná délka v ohybu, třída provozu, smykové panely a podepření proti rotaci, lze snadno definovat na kartě druhy výpočet v okně Nový tyč. Jak je znázorněno na obrázku 5, v tomto případě nejsou specifikovány žádné smykové panely ani protirotační podpěry a důraz je kladen na zavedení volné délky.

Přiřazení volné délky je znázorněno na obrázku 6. Volnou délku lze zohlednit zejména při ztrátě stability v ohybu s krutem a ztrátě stability v ohybu kolem osy minimálních a maximálních momentů. Při výpočtu metodou náhrady spojů se pružný kritický moment vypočítá analyticky.

Poté se zadají uzlové podpory a přiřadí se koeficienty volné délky. V našem příkladu se uzlové podpory nacházejí na začátku a konci tyče (obrázek 7), díky čemuž se pro výpočet stability zohledňuje celá délka tyče.

Před zahájením výpočtu může uživatel nastavit parametry pro konfigurace limity stavy podle únosnosti. Výpočtové kontroly stability lze aktivovat ve výpočtových parametrech okna Konfigurace únosnosti (obrázek 8). Zde lze také zohlednit (de)stabilizační vliv zatížení, což vede ke zvětšení volné délky (obrázek 9).

výsledky

Po dokončení výpočtu jsou výsledky výpočtu dřevěné konstrukce budou zobrazeny v grafické a tabulkové podobě. Jak je znázorněno na obrázku 10, tabulka výsledky Zobrazí se výpočtové poměry pro každý typ výpočtu a všechny podrobnosti o výpočtu lze získat kliknutím na ikonu podrobnosti výpočet.

3D vizualizér
3D prohlížeč | Babylon
Virtuální realita

Možnost provedení stabilitní analýzy pro pruty s proměnnými průřezy v programu RFEM 6 na základě ekvivalentní výšky průřezu je jasně patrná z detailů výpočtu. Například pokud se detaily výpočtu týkají posudku stability typu ST3100 (ohyb a tlak v ose y dle 6.3.3., EN 1995 | DIN | 2014-07), výška průřezu v místě prutu x = 1,402 m je 500,1 mm (obrázek 11).

Výška průřezu použitá k výpočtu charakteristik průřezu (např. modul pružnosti průřezu, moment setrvačnosti, torzní konstanta atd.) zohledněných ve výpočtových rovnicích je však ve skutečnosti počáteční výška sekce.

Výsledky ukazují, že plná délka prvku ve výpočtu stability vede k součinitelům využití vyšším než 1. Pro vyřešení tohoto problému lze volnou délku změnit nastavením omezení v mezilehlých uzlech podél rozpětí (obrázek 12). Nová volná délka povede ke zlepšení součinitelů, jak je znázorněno na obrázku 13.

3D vizualizér
3D prohlížeč | Babylon
Virtuální realita

Závěrečné poznámky

Klínové pruty lze v programu RFEM 6 snadno a efektivně modelovat. Integrace doplňku pro analýzu dřeva do prostředí RFEMu umožňuje současně zadat parametry modelování a výpočtu pro prvky. Jednou z hlavních výhod programu RFEM 6 z hlediska stabilitní analýzy je možnost provádět stabilitní analýzu klínových prutů pomocí metody nahrazování táhel.

V páté generaci programu RFEM nebylo možné vypočítat pruty s proměnnými průřezy pomocí metody nahrazování táhel. Místo toho byl výpočet klínových prutů touto metodou zahrnut pouze v samostatném programu RX-TIMBER.

Je důležité poznamenat, že kromě metody nahrazování spojů umožňuje program RFEM 6 také výpočty stability pomocí metody vlastních čísel. Analýza stability založená na této metodě bude demonstrována v jednom z následujících článků znalostní báze.