Předpjatý nosník s otvory

Tento článek je dostupný také v dalších jazycích:
V následujícím návodu si ukážeme, jak krok po kroku namodelovat a posoudit předepnutý nosník s otvory.

1 Nový projekt

Vytvořte Nový projekt v aplikaci IDEA StatiCa Detail.

V Průvodci oblastí diskontinuit vyberte třídu Betonu Výztuže a nastavte tloušťku Krytí betonu. Z nabízených šablon vyberte Nosníky. Zvolte topologii Koncová podpora.

Vytvořili jste základní model.

2 Geometrie

Jako první definujte průřezy. Klikněte na tlačítko se zelenými šipkami (1) a vyberte I průřez se skloněnými přírubami (2). Poté definujte geometrii (3) podle obrázku níže.

Druhý průřez nastavte stejným způsobem.

Upravte nosník M1. Zkráceno u nastavte na žádný, zaškrtněte Náběh, přiřaďte průřezy, zadejte délku a zarovnání. Po tom co nastavíte všechny parametry nosníku M1, klikněte na tlačítko kopírovat. Vytvoří se tak druhá část nosníku, kterou modifikujte stejným způsobem.

Otvor přidáte tak, že kliknete na tlačítko plus a vyberete Otvor.

Upravte geometrii otvoru O1 a následně otvor zkopírujete. Vytvoříte tak nový otvor O2. Upravte geometrii a stejným způsobem vytvořte ostatní otvory. Nastavení geometrie jednotlivých otvoru najdete níže.

Poslední položka k editaci jsou podpory. V aplikaci Detail můžete zadat několik typů podpor. Smažte Bodovou podporu PS1 která byla vytvořena šablonou.

Abyste vytvořili novou podporu, klikněte na tlačítko plus a potom na Bodová rozložená

Nastavte novou podporu DPS1 podle obrázku níže. Podporu zkopírujte a nově vytvořenou podporu DPS2 upravte podle obrázku.

Rozložená bodová podpora je použitá kvůli možnosti zadat Částečně zatíženou plochu. Více se můžete dozvědět ve článku Lokálně zatížené oblasti. Můžete přidat i výztuž do lokálně zatížené plochy. Tuto možnost jsme v příkladu ale nevyužili. Toho se dosáhlo zadáním vzdálenosti mezi vložkami, která je větší, než výška oblasti.

Nastavili jste geometrii nosníku. Výsledek by měl být následující:

3 Zatížení

V navigátoru běžte do zatížení. Přejmenujte zatěžovací stav LC1 na P a změňte jeho typ na Předpětí.

Kliknutím na tlačítko plus Zatěžovací stav (1) přidejte další dva nové zatěžovací stavy. Přejmenujte je a změňte jejich typ (2). Vyberte kombinaci C1 (3) a klikněte na ikonu s tužkou (4). Přepište součinitele kombinací (5). Potvrďte změny (6).

Aby se nepočítaly všechny zatěžovací stavy, ponechejte je odškrtnuté. Zkrátí se tak doba výpočtu. Výpočet se tedy provede pouze pro kombinace.

Přepněte se do zatěžovacích impulzů. Smažte liniové zatížení LL1 ze zatěžovacího stavu P. Tento zatěžovací stav nechejte prázdný.

Smažte všechna zatížení v zatěžovacím stavu SW. Klikněte na tlačítko plus a aplikujte vlastní tíhu.

Vlastní tíhu jste přidali do zatěžovacího stavu SW, který je definován jako typ předpětí. Pro lepší pochopení je důležité přečíst si článek How to set self-weight for prestressed beam in Detail

Do zatěžovacího stavu G přidejte Bodové zatížení.

Nastavte hodnotu a pozici bodového zatížení Pl1 a následně jej zkopírujte. Potom změňte řídící prvek na M2 pro Pl2 a opět zkopírujte. Pl3 se musí posunout do středu rozpětí. Přepište tedy Y a Y pozice.

Podobné zatížení se musí vytvořit pro zatěžovací stav Q. Jediný rozdíl bude velikost sil, jejichž hodnotu nastavte na -75 kN.

4 Výztuž

Jakmile máte nastavená všechny zatížení, můžete překročit k definici výztuže.

Můžete nechat program spočítat Topologickou optimalizaci. Běžte do nástrojů návrhu a klikněte na tlačítko Topologická optimalizace.

Přepněte se do režimu Zadání/Úpravy, vypněte mřížku a zobrazení výsledků topologické optimalizace.

Postupně upravte jednotlivé výztuže. Začněte se třmínky ST1, u kterých je potřeba předefinovat vzdálenosti. Ty jsou přizpůsobený průběhu smyku, který je větší u podpor a jak uvidíte níže jsou vzdálenosti přizpůsobené také kotevním oblastem předpětí.

Další položka na seznamu je skupina vložek podélné výztuže GB1

Podélná výztuž při horním povrchu musí být také upravena.

V neposlední řadě je potřeba umístit výztuž kolem otvorů. Jednoduše klikněte na tlačítku plus a vyberte Kolem otvoru.

V nosníku je šest otvorů, takže je potřeba vytvořit celkem šest sestav výztuže kolem otvoru. Všechny sestavy budou stejné. Zadání se bude lišit pouze nastavením řídícího otvoru.

Model je vyztužený. Výsledek by měl vypadat takto:

5 Předpětí

Dodatečně předpjaté kabely a předem předpjatá lana mohou být definovány v záložce vyztužení. Pro předpětí bude použitý zatěžovací stav P. Nosník bude předepnutý předem předpjatými dráty.

Jednoduše klikněte na tlačítku plus a vyberte Předpínací kabel.

Je potřeba vytvořit tři skupiny předpínacích drátů. Jakmile dokončíte modifikaci položky PT1, klikněte na tlačítko kopírovat a přizpůsobte parametry skupiny PT2, tu zkopírujte a nově vzniklou skupinu PT3 také modifikujte.

Model je konečně hotový.

6 Posudek

V navigátoru se přepněte do záložky Posudek a nechte vypočítat model.

Jakmile bude analýza dokončená, lze začít s procházením výsledků

Všechny detailní výsledky lze najít v okně Data. Nyní jsou zobrazené výsledky únosnosti betonu v MSÚ kombinaci (C1). Můžete si všimnout procenta aplikovaného zatížení typu předpětí, stálé a proměnné (P100%, G100%, V100%.) 

Začněte kliknutím na záložku Pevnost. Otevřou se MSÚ výsledky pro beton. Můžete si nechat zobrazit například tlaková napětí, poměrná přetvoření, směry hlavních napětí a průběhy redukce pevnosti betonu v tlaku.

Pokud chcete vidět podobné výsledky pro výztuž, klikněte na řádek Výztuž. Změní se možnosti v ribbonu a také se rozvinou výsledky pro výztuž.

Stejným způsobem lze procházet výsledky pro předpětí.

Výsledky pro MSP se dají nalézt pod záložkami NapětíTrhliny a Průhyb. Pro posudek omezení napětí v betonu je rozhodující kombinace C2, zatímco pro omezení napětí ve výztuži je to kombinace C3.

Vyberte řádek předpětí. Zobrazí se posudek předpětí. Abyste obdrželi korektní výsledky, musí být pro všechny zatěžovací stavy nastavený správně jejich typ. Jak bylo zmíněno výše, pro lepší pochopení si prosím přečtěte článek How to set self-weight for prestressed beam in Detail.

Přejděte to posudku trhlin. Můžete vidět polohu a šířky trhlin. Výsledky jsou porovnané s limitní hodnotou wlim.

Jako poslední zkontrolujte průhyby. Deformace je možné zobrazit pro kvazistálou kombinaci. Pokud budete chtít posoudit deformace pro 100% proměnného zatížení, budete muset vytvořit kvazistálou kombinaci s plným proměnným zatížením. V tomto případě je v kombinaci C3 zahrnuto 20% proměnného zatížení.

Je možné zobrazit krátkodobé a dlouhodobé deformace. V záložce Průhyb zobrazte krátkodobé deformace pro zatěžovací stavy typu předpětí. Vlastní tíha je v zatěžovacím stavu předpětí, zobrazené průhyby jsou tedy od vlastní tíhy a předpětí.

Dlouhodobé deformace jsou počítány pomocí součinitele dotvarování. Je možné nastavit různé součinitele pro zatížení typu předpětí φpres a pro zatížení typu stálá φperm. Lze tak simulovat různou dobu působení dlouhodobého zatížení. Koeficienty se nastavují v Materiály & modely v Souhrnu projektu v Navigátoru.

Pro přepnutí na dlouhodobé deformace jednoduše klikněte na uz,tot.

7 Protokol

Na konec zobrazte protokol v Náhled/Tisk protokolu.

Vzorové projekty

Související obsah

Posouzení příčně předepnutého mostního příčníku

Předpjatý I průřez

Předpjatý sedlový nosník

Jak jednoduše navrhnout předpjatý vazník s otvory?