Betonové, ocelobetonové a základové konstrukce
Řešení a moduly pro návrh a posouzení železobetonových, ocelobetonových a základových konstrukcí
Posouzení železobetonových sloupů, jader, stěn, nosníků, desek a deskostěn včetně posudku propíchnutí v mnoha praktických variantách dle EN 1992 na MSÚ a MSP.
Seznam dostupných modulů
- Posouzení železobetonových desek, deskostěn, základových desek - modul RC1
- Posouzení železobetonových sloupů a nosníků - modul RC2
- Posouzení propíchnutí desky sloupem nebo stěnou - modul RC3
- Posouzení základových pasů a patek - modul RC4
- Posouzení železobetonových stěn a jader - modul RC5
- Analýza odezvy ŽB průřezu - modul RC6
Požární návrh pro železobetonové nosníky a sloupy - modul RC8-B
Analýza dodatečně předpjatých nosníků a plošných prvků - modul PS1
Posouzení železobetonových desek, deskostěn, základových desek - modul RC1
Plošnou výztuž lze vypočítat na základě Eurokódu 2. Výpočet výztuže membránových, deskových a skořepinových prvků je založen na třetím stavu napětí. Směry výztuže jsou stejné jako lokální směry x a y. Jmenovitý moment a odpovídající osové síly jsou určeny na základě optimálního návrhu omezeného směru.
Dostupné pro:
- Eurocode 2 - EN - 1992-1-1:2004
- DIN - DIN - 1045-1:2001-07
- SIA - SIA - 262:2003
V návrhu výztuže povrchu musí být konečnému prvku přiřazeny následující parametry.
Materiály, vyztužení, trhliny
Základní nastavení a definice použitých materiálů betonu a vyztužení, třídy vlivu prostředí a nastavení parametrů pro výpočty trhlin,
Aktuální vyztužení
Umožňuje aplikovat skutečnou výztuž na povrchové prvky v závislosti na vypočteném minimálním vyztužení. Pomocí skutečné výztuže můžete provést nelineární analýzu průhybu desek.
Výpočet šířky trhlin
Po přiřazení skutečné výztuže program vypočítá trhliny a směry trhlin v membránových, deskových a skořepinových prvcích.
Směr výztuže je vztažen k lokálním osám x a y plošného prvku.
Program zobrazuje šířky trhliny v barevně kódovaném režimu, může kreslit mapu trhliny a úhly trhliny.
Nelineární průhyby ŽB desek
V případě lineární statické analýzy se vypočítá deformace desky podle teorie pružnosti. Ve skutečnosti je chování ŽB desek nelineární díky dvěma opačným účinkům. Skutečná výztuž zvyšuje pevnost v ohybu, ale trhliny ji snižují.
Nelineární analýza průhybu ŽB desky navazuje na tyto dva efekty použití skutečné výztuže.
Program provádí nelineární analýzu iteračním způsobem s využitím diagramů momentu-zakřivení ŽB průřezů. Rovněž se bere v úvahu pevnostní účinek tahové pevnosti betonu. Tato nelineární analýza je k dispozici na základě těchto návrhových norem: Eurokódu, DIN 1045-1, SIA-262, NEN, MSz a STAS.
Posouzení železobetonových sloupů a nosníků - modul RC2
Posudek vyztužení sloupu
Na kartě Vložky výztuže lze zvolit průřez, parametry materiálu betonového sloupu a výztuže, lze
nastavit vzpěrné délky sloupu a přesně umístit vyztužení. Po kliknutí na záložku Posudek sloupů se vypočítají interakční diagramy sil N-M.
Dostupné pro:
- Eurocode 2 - EN - 1992-1-1:2004
- DIN - DIN - 1045-1:2001-07
- SIA - SIA - 262:2003
Posudek vyztužení nosníku
Modul posudek vyztužení nosníku může být aplikován na nosníkové konstrukční prvky modelované konečnými prvky typu nosník nebo žebro, které mají stejný materiál a konstantní nebo proměnný obdélníkový nebo T průřez, za předpokladu, že zatížení je aplikováno v rovině symetrie průřezu. Vypočítaná podélná horní a dolní výztuž jsou stejné pevnostní třídy oceli, zatímco třmínky mohou mít odlišnou kvalitu oceli než podélná výztuž.
Dostupné pro:
- Eurocode 2 - EN - 1992-1-1:2004
- DIN - DIN - 1045-1:2001-07
- SIA - SIA - 262:2003
Posouzení ocelobetonových sloupů
Ocelobetonové sloupy je možné posuzovat pomocí modulu RC2, stačí pouze zadat příslušný kompozitní průřez.
Dostupné pro:
- Eurocode 2 - EN - 1992-1-1:2004
Posouzení je dostupné pro tyto průřezy:
Posouzení propíchnutí desky sloupem nebo stěnou - modul RC3
Posouzení propíchnutí desky sloupem
Kontrolní obvody pro propíchnutí jsou stanoveny na základě průřezu sloupu a efektivní tloušťky desky. Okraje desek a otvory se berou v úvahu, pokud jsou blíže sloupu než šestinásobek efektivní tloušťky desky. Pokud je průřez sloupu konkávní, použije se místo něj konvexní část.
Analýza propíchnutí může být provedena na základě následujících návrhových norem:
Eurocode 2 - EN - 1992-1-1:2004
SIA - SN - 262:2013
Posouzení propíchnutí desky stěnou a desky stěnou v rohu
Častá úloha při řešení uložení stěn na základové desky.
Síla pro propíchnutí může být stanovena integrací vnitřních sil v desce. Toto platí i pro případ konců stěn. Tato metoda je doporučena ve složitých konstrukčních situacích, kdy je železobetonová zeď umístěna nad sloupem nebo je-li do sloupu vneseno zatížení vysoké intenzity.
Posouzení základových pasů a patek - modul RC4
Posouzení základových patek
AxisVM může určit potřebnou velikost a vyztužení základů čtvercových a obdélníkových patek (obdélníkových, stupňovitých nebo obdélníkových zkosených) a posuzuje patky proti posunu a propíchnutí podle Eurokódu7 a MSz.
Stanoveno je také sedání základu.
Dostupné pro: Eurocode 7 - EN - 1997-1-1:2004
Velikost základu lze zadat nebo nechat AxisVM vypočítat. Pokud AxisVM vypočítá velikost, musí být zadána maximální hodnota. Použitím půdního profilu a vnitřních sil tento modul určuje potřebnou velikost základu v iteračním procesu. Pak vypočítá efektivní plochu základu pro zatěžovací stavy a kombinace, návrhové síly, momenty a reakce, určuje sedání (pro zatěžovací stavy a kombinace mezních stavů použitelnosti [MSP]), účinnost smykové výztuže v případě potřeby. Modul také kontroluje stabilitu patky.
Posouzení základových pasů
AxisVM může určit potřebnou velikost a vyztužení základových pasů (s podstavcem nebo bez podstavce) a podle Eurokódu7 a MSz může zkontrolovat pasy proti posunutí a propíchnutí. Určuje i sedání. Konstrukce základového pasu je podobná konstrukci patky. Je nutné zadat parametry popisující geometrii pasu.
Dostupné pro: Eurocode 7 - EN - 1997-1-1:2004
Posouzení železobetonových stěn a jader - modul RC5
Posouzení stěn a jader
Pomocí modulu RC5 lze vyztužit výztužná jádra a stěny ŽB konstrukcí a lze provést jejich posouzení na účinky ohybu a osové síly.
Vyztužení lze přiřadit virtuálním nosníkům nebo virtuálním pasům.
Modul pro posouzení ŽB stěn a jader je aplikován na 2D stěnové prvky
Výztuž lze přiřadit virtuálním nosníkům, nebo virtuálním pásům.
Virtuální nosníky mohou být použity pro konstrukci železobetonových jader s předpokladem, že žádné úseky nosníku se před ani po zatížení nedeformují.
Virtuální pásy mohou být použity
pro ověření návrhu konců, nebo jiných částí stěn. S ohledem na možný vzpěr stěn
mezi podlažími.
Definice vyztužení
Výztuž a její parametry lze zadat v dialogovém okně zachyceném na obrázku (Ověření návrhu železobetonové výztuže).
Toto dialogové okno lze otevřít kliknutím na Definovat a ověřit výztuž na kartách Virtuální nosníky a Virtuální pásy.
Na stránce Betonářská výztuž lze specifikovat materiál oceli, materiál betonu a parametry vybočení z roviny (pouze u virtuálních pásů). V průřezu lze umístit podélnou výztuž s určitým průměrem.
Výsledky a posouzení
V tabulce celkového využití lze shrnout výsledky návrhu železobetonových jader počítaných pomocí virtuálních nosníků a výsledky návrhu konců/segmentů stěn počítaných pomocí virtuálních pásů. To může být nezbytné, protože u jader je interakční diagram Nx-My-Mz generován bez ohledu na ztrátu stability tlačených konců a vnitřních částí stěn. Software umožňuje použití různých souhrnných pravidel, jak je vidět na obrázku.
Pokud jsou podlaží a skutečná
výztuž přiděleny virtuálnímu nosníku/pásu, zobrazí se průřez s výztuží společně
s kruhy na ose virtuálních nosníků/pásů, které značí hranice definovaných
podlaží. Název skutečné výztuže přiřazené k podlaží je zobrazen poblíž středu
podlaží na ose virtuálního nosníku/pásu.
Komplexní přehled definovaných parametrů a vypočtených posudků je k dispozici také v přehledných tabulkách.
Analýza odezvy ŽB průřezu - modul RC6
Posouzení napětí a přetvoření ŽB nosníků a sloupů
Pomocí modulu RC6 je možné provádět analýzu napětí-přetvoření železobetonových nosníků a sloupů podle Eurokódu a SIA. Analyzovaný prvek může být rovný či zakřivený o konstantním nebo proměnném průřezu.
Analýza umožňuje zjistit hodnoty napětí a přetvoření v jakémkoli bodě průřezu, ať už v betonu nebo ocelové výztuži. To je užitečné například při výpočtech na únavu nebo pro analýzu ŽB průřezu porušeného trhlinami. Modul zohledňuje skutečnou výztuž, nelineární chování betonu a výztuže podle pracovních diagramů a přítomnost trhlin.
Nové funkce modulu RC6
Vnitřní síly použité při analýze napětí lze převzít z
- zatěžovacího stavu nebo kombinace zatížení
- interního kroku dynamické analýzy
- výsledků analýzy spektra odezvy
- interního kroku nelineární analýzy
- obálky kombinací
- kritické kombinace určené programem AxisVM
- uživatelem definované vnitřní síly.
Spuštění analýzy
Ikona RC6 je umístěna na záložce Posudek betonu na pravém konci lišty ikon (viz červený kroužek).
Klikněte na ikonu a vyberte železobetonový nosník nebo sloup s výztuží. Po výběru prvku se zobrazí dialogové okno analýzy RC6.
Parametry analýzy a materiálové modely dle Eurokódu
Program automaticky definuje standardní funkce napětí-přetvoření na základě tříd materiálů. Třídy materiálu se mohou lišit od tříd specifikovaných jako parametry výztuže.
Dle Eurokódu je možné volit ze čtyř materiálových modelů pro beton (viz obrázek níže - zleva: bilineární, parabolicko-rektangulární, nelineární, uživatelsky definovaný).
Analýza a výsledky
Po dokončení analýzy RC6 se zobrazí nejdůležitější výsledky:
I. Vyztužený průřez s rozdělením na taženou a tlačenou oblast
II. Diagram přetvoření
1. Tažená část
2. Těžiště
3. Tlačená část
III. Diagram napětí
4. Napětí v nejvíce tažené výztuži
5. Napětí v nejvíce tlačené výztuži
6. Napětí v nejvíce tlačeném vlákně betonu
Informační panel s výsledky analýzy (IV.) pak zobrazuje další údaje a varuje před chybami, ke kterým došlo během výpočtu. Tato varování se objeví také v tabulce výsledků.
- parametry analýzy
- vnitřní síly od vnějšího zatížení
- vnitřní síly vyplývající z rovnovážného řešení a nevyvážené vnitřní síly (tj. stupeň chyby)
- geometrické parametry popisující rovnovážný stav:
4.1 napětí v těžišti
4.2 lokální zakřivení kolem osy z
4.3 lokální zakřivení kolem osy y
4.4 výška tlačené oblasti průřezu
4.5 vzdálenost mezi těžištěm tažené výztuže a nejvíce tlačeným vláknem
Požární návrh pro železobetonové nosníky a sloupy - modul RC8-B
Požární návrh železobetonových sloupů a nosníků lze v softwaru AxisVM provést podle návrhových norem Eurokód 2, SIA 262 a NTC, pokud je k instalován modul RC8-B. Software analyzuje rozložení teplot uvnitř posuzovaného průřezu, vypočítává teplotu podélné a smykové výztuže a bere v úvahu odlupování poškozených betonových vrstev.
Požadavky / doporučení
Modul pro požární návrh železobetonových prvků vychází z konvenčního návrhu železobetonu, proto je instalovaný modul RC2 předpokladem pro použití modulu RC8-B.
Vlastnosti
- analýza rozložení teploty
- teplotně závislé vlastnosti materiálů pro ocel a beton
- zohlednění odlupování poškozených betonových vrstev
- návrh a ověření ohybové a smykové výztuže
- podrobná dokumentace návrhových výpočtů
Analýza rozložení teploty
Software řeší problém 2D přenosu tepla pomocí metody konečných diferencí. Teplotně závislé parametry jsou vypočteny podle EN 1992-1-2. Barevná škála na obrázku pomáhá identifikovat teplejší a chladnější oblasti. Pokud najedete kurzorem na obrázek, software zobrazí malé vyskakovací okno s vypočítanou teplotou na pozici kurzoru.
Požární návrh - železobetonové sloupy
Při výpočtu interakční plochy Nx-My-Mz se berou v úvahu doporučení a pokyny přílohy B normy EN 1992-1-2.
Excentricity se počítají obdobně jako při normálním teplotním návrhu, je však uvažován snížený průřezový odpor a tuhost podle poškozených vnějších betonových vrstev a změny vlastností betonu a oceli při zvýšené teplotě. Smykové a torzní vlastnosti jsou také hodnoceny s ohledem na zmenšený průřez a snížené vlastnosti materiálu.
Požární návrh - železobetonové nosníky
Při ověřování nebo návrhu podélné výztuže jsou brány v úvahu doporučení a směrnice přílohy B EN 1992-1-2. Upravená pevnost každé výztuže je posouzena na základě teploty výztuže. Smykové a torzní vlastnosti jsou také hodnoceny s ohledem na zmenšený průřez a snížené vlastnosti materiálu.
Analýza dodatečně předpjatých nosníků a plošných prvků - modul PS1
Napínací kabely lze přiřadit souvislému výběru nosníkových, žebrových nebo plošných prvků. Software určí rozložení napětí v kabelech ihned po ukotvení a identifikuje časově závislé ztráty. AxisVM vypočítá ekvivalentní zatížení na základě daného napínacího procesu, při kterém lze vliv napínání uvažovat ve statické analýze. Složitou prostorovou geometrii lana lze definovat pomocí vícekrokového procesu dodatečného napínání, kde se intenzita a směr napínání může měnit.
Požadavky / doporučení
- ověření/návrh železobetonové trámové konstrukce vyžaduje konfiguraci 1 nebo 3 (např. L1S, NL3P)
- ověření/návrh železobetonových desek vyžaduje konfiguraci 2 nebo 3 (např. L2S, NL3P)
Návrhová norma: Eurokód 2 - EN 1992-1-1
Vlastnosti
- 3D grafické zobrazení kabelů v rendrovaném pohledu
- svislý nebo nakloněný souřadnicový systém kabelu
- vícestupňový proces dodatečného napínání
- výpočet ztrát tahem podél prutu
- lze generovat tabulky trajektorií kabelu
- podrobná dokumentace procesu napínání
Napínací proces
Pokud se ke konstrukčnímu prvku vztahuje více než jeden kabel, mohou být tyto kabely namáhány v různých časech. V důsledku toho dochází ke ztrátě napětí v dříve ukotvených napnutých kabelech. V modulu PS1 lze tento jev zohlednit.
Souřadnicový systém napínacího kabelu v plošném prvku
Pro usnadnění definice kabelů v plošných prvcích lze zvolit systém souřadnic trajektorie nebo lokální souřadnicový systém plošného prvku. Každý napínací kabel nebo lano má svůj vlastní souřadnicový systém.
Kabely v rendrovaném pohledu
Kabely v nosnících, žebrech a plošných prvcích lze zobrazit v rendrovaném pohledu, což pomáhá koordinovat návrh a identifikovat chyby modelování.