Návrh a posouzení kompozitního průřezu v RCS (EN)

Tento článek je dostupný také v dalších jazycích:
V tutoriálu si ukážeme, jak navrhnout a posoudit předpjatý kompozitní průřez s fázemi výstavby. Jelikož vstupy pro kompozitní průřez mají svá specifika, je nutné přepočítat vnitřní síly, které do aplikace RCS budou zadány z programu Midas Civil nebo jiného MKP softwaru.

1 Midas Civil 

Geometrie

Jedná se o model prostého nosníku s rozpětím 10 m, který je předpjatý a zatížený třemi stálými zatěžovacími stavy v jednotlivých fázích výstavby.

Model obsahuje čtyři fáze výstavby. V první fázi je nosník na Bednění (Formwork), kde samotné bednění je reprezentováno skupinou nelineárních pružin působících pouze v tlaku. V druhé fázi se konstrukce Předepne(Prestressing) a posléze se odstraní nelineární podpory, které simulovaly bednění. V třetí fázi se aktivuje Deska (Casting the slab). Poslední fáze představuje Konec návrhové životnosti (End of design working life) ve 100 letech.  

Vnitřní síly jsou převzaty z Elementu 5 a Uzlu 7. Tedy uprostřed rozpětí nosníku. 

Vnitřní síly vztažené k aktuální části průřezu jsou převzaty z Midas Civil. Tabulka s vypsanými vnitřními silami (viz níže).

2 Nový Projekt

Spuťte IDEA StatiCa (stáhněte si nejnovější verzi) a vyberte si aplikaci RCS. Vytvořte nový projekt a vyberte normu EN 1992-2-2008-07 pro mostní konstrukce. Vyberte možnost Fázovaný/ předpjatý průřez

3 Průřez

Kompozitní průřez si naimportujte z DXF, který je v příloze. Pro vytvoření kompozitního průřezu je důležité stanovit a odlišit Fázi průřezu 1 - prefabrikát a Fázi průřezu 2 - deska.

4 Předpětí

V aplikaci RCS je možné zadat Předem/dodatečně předpjatý kabel, který je soudržný. Zadejte jeden předem předpjatý kabel, který bude umístěn 250 mm od těžiště celkového průřezu

V Midas Civil byl definován jeden ekvivalentní kabel o ploše 600 mm^2. Abyste dosáhli stejného efektu v RCS, změňte materiálové vlastnosti kabelu podle nastavení ( viz níže). 

5 Dimenzační Dílec 

Fáze výstavby definované v části Dimenzační Dílec musí odpovídat Midas Civil. Fáze výstavby odpovídají Poslednímu kroku (Last step) v Midas Civil. 

6 Fáze Zatížení

Nastavení Fáze Zatížení je obecně nejdůležitější část z pohledu zadávání vnitřních sil z programu třetích stran jako je například Midas Civil. Vnitřní síly v Midas Civil jsou vztaženy k těžišti aktuální části průřezu (viz tabulka výše) naopak v IDEA StatiCa RCS musí být zadány vnitřní síly k celkovému průřezu neboli k těžišti celkového průřezu. V další části bude vysvětleno zadání k Celkovému (Entire)(1) nebo Části (Current) průřezu. 

Do tabulky počátečního stavu průřezu (viz níže) je nutné zadat vnitřní síly vztažené k Celkovému (Entire)(1) 

1 Celkový průřez (Entire)

Vnitřní síly budou vždy vztaženy k těžišti betonového části průřezu (bez výztuže) s modulem pružnosti ve stáří 28 dnů. V případě spřaženého průřezu se uvažují všechny fáze průřezu bez ohledu na to, zda v daném okamžiku existují. 

2 Přepočet vnitřních sil z programů třetích stran

Vnitřní síly v Midas Civil jsou vztaženy k těžišti aktuální části průřezu v každé fázi výstavby a pro zadání do IDEA StatiCa RCS musí být přepočteny k těžišti celkového betonového průřezu. Detailní popis, jak přepočítat vnitřní síly je uveden zde pro každou fázi výstavby:

3 Napětí v kabelu 

Jednotlivá napětí v každé fázi výstavby pro element 5 a uzel 7 jsou převzata z Midas Civil a vloženy do tabulky (3) v části Fáze Zatížení

4 Aktuální část průřezu

Vnitřní síly budou vztaženy k těžišti ideálního průřezu určeného z aktuálně existujících fází průřezu a jejich předpínací výztuže. V betonových částech průřezu se uvažuje se změnou modulu pružnosti v důsledku stárnutí betonu.  

5  Přepočet vnitřních sil z programů třetích stran

Jestliže nejprve vložíme vnitřní síly do Celkové části průřezu (Entire) a následně přepneme na Aktuální část průřezu (Current), pak se vnitřní síly automaticky přepočítají do ideálného průřezu s uvážením vlivu měkké i předpínací výztuže. Těžiště průřezu mění polohu vzhledem ke stárnutí betonu. 

7 Řezy

Vytvořte kopii tří extrémů a do každého extrému vložte čas fáze výstavby, ve kterém budete chtít znát výsledky. Toto nastavení umožňuje korektní přenost vnitřních sil z části Fáze Zatížení.

8 Vnitřní Síly

Vnitřní síly se nepřepisují manuálně, ale importují z Fází Zatížení. Nejprve si nastavte Aktuální Extrém (1), který představuje fázi výstavby, do které budou dle času fáze přesně přeneseny vnitřní síly. Obecně pro MSÚ a stálé složky zatížení uvažuje faktor 1.35. Pro naše účely nastavíme faktor na 1 (2). Použijte tlačítko Vše(3), abyste importovali vnitřní síly z aktuální Fáze Zatížení.

Pro fázi výstavby Deska(Casting of the slab) změňte Aktuální Extrém na Stage 60 a proveďte kroky(Viz.výše).

Pro fázi výstavby Konec návrhové životnosti(End of design working life) změňte Aktuální Extrém na Stage 36500 a proveďte kroky(Viz.výše).

9 Výsledky

Spusťte analýzu a přesuňte se do části Výsledky. K verifikaci výsledků si vyberte poslední fázi výstavby - Konec návrhové životnosti (End of the design working life) a přejděte do posudku Omezení napětí. Jestliže porovnáte Lineární elastické napětí, tak bude stejné jako v Midas Civil. A tím bude tedy zadána korektně i rovina přetvoření. 

Lineární elastické napětí v IDEA StatiCa RCS:

Part 1_bottom = -5.2 MPa

Part 1_top = -2.7 MPa

Part 2 = -1.7 MPa 

Lineární elastické napětí v midas Civil pro element 5 a uzel 7.

10 Protokol

V posledním kroku přejděte do Protokolu. IDEA StatiCa nabízí plně uživatelsky nastavitelný protokol, který může být uložen v editovatelném formátu.

Navrhli jste a posoudili předpjatý kompozitní průřez dle Eurokódu v aplikaci IDEA StatiCa RCS.

Vzorové projekty

RELATED CONTENT

Midas Civil BIM link pro návrh mostních konstrukcí

Krátká konzola (EN)

Nosník s otvorem

STAAD.Pro BIM link for steel connection design (AISC)