Eurokód 2 Masterclass: Ponořte se do návrhu železobetonových konstrukcí v RFEM 6!

Úvodní lekce uvádí online kurz železobetonových konstrukcí podle Eurocode 2, kde teorii doplňují praktické příklady v programu RFEM 6. Zmiňuje základy posouzení prutů, ploch a protlačení i tipy pro práci v RFEM 6. Uvádí také bezplatnou 90-denní zkušební verzi a studentskou licenci zdarma.

V základních údajích modelu lze deaktivovat tělesa a v Add-ons se ověří generátor kombinací i posouzení železobetonu; národní příloha eurokód se volí v záložkách norem. Generátor vytvoří čtyři návrhové situace a kombinace zatížení, častá situace se deaktivuje kvůli zkrácení výpočtu a zobrazí se vlastní tíha 1,5 kN/m².

V RFEM 6 se vyberou oba pruty průvlaku a zbytek konstrukce zešedne. Projdou se materiály beton C25/30 a betonářská ocel i účinné šířky, které program vloží automaticky. Oba pruty jsou už spojené v sadě prutů, u níž se ukáže sled prutů, betonové krytí a smyková výztuž.

Pro mezní stav únosnosti se projdou volby konfigurace: působící síly pro posouzení betonu, minimální stupeň vyztužení, nutná smyková výztuž a smyk ve styčné spáře, který se zadává i u prutu na žebru. Nově vytvořená konfigurace se pak smaže, posuzuje se sada prutů číslo 1 a spustí se výpočet.

V navigátoru se zapínají a vypínají výsledky: nutná a navržená výztuž, třmínky. Navržená výztuž činí 9,42 cm², ve dvou polích na spodní straně je potřeba více kvůli ohybovým momentům. Po zobrazení jen nepokryté výztuže je vidět chybějící podélná výztuž i třmínky.

Pro průvlak se nastaví betonové krytí XC3 na všech stranách a pět polí smykové výztuže (třmínky 14 mm každých 10 cm na krajích, 12 mm uvnitř). Podélná výztuž se doplní přídavnými pruty s odsazením 50 mm od třmínku, polohou v polích a přímým ukotvením 40 cm, včetně horní výztuže mezi 5 a 8 metry.

Pod středem průvlaku dlouhého 13,1 m je sloup, který program zatím nevidí. Vytvoří se proto dvě návrhové podpory, okraj a prostřední, obě s monolitickým spojem, jen prostřední jako vnitřní. Po přiřazení na počátek, konec a střed vzniknou dvě pole po 6,5 m a znovu se spustí výpočet.

V tabulce se projdou návrhové situace pro mezní stav únosnosti i použitelnosti a dvojité kliknutí otevře detail s vnitřními silami, hodnotami posudků a vzorci. V navigátoru se zapnou posudky a výztuž: podélná nemá nic nepokrytého, u třmínků je na okrajích potřeba o něco více, což se prohlíží i na drátovém modelu.

V Add-ons se aktivuje posouzení železobetonových konstrukcí, konfiguraci mezního stavu únosnosti se přiřadí plocha číslo 15 a u použitelnosti se smaže. Projdou se volby: minimální výztuž podle kapitoly 9 eurokódu, maximální podélná výztuž a nově v RFEM 6 automatické zvýšení podélné výztuže podle smykových sil.

U plochy se projde krycí vrstva betonu, která ovlivňuje účinnou výšku a rameno vnitřních sil, a vloží se výztuž plochy: síť Q424A nahoře i dole. Přiřadí se jen konfigurace mezního stavu únosnosti, zobrazí se první výsledky a skryjí se nepodstatné objekty.

Zobrazí se extrémní hodnoty nutné podélné výztuže a minimální výztuž se nastaví jako uživatelsky definovaná. Vysoké hodnoty u sloupů se ověří zahuštěním sítě prvků v uzlech (kombinované uspořádání): hodnota vzroste z asi 37 na 52 a červená oblast se zmenší, což ukazuje na typickou singularitu.

Pro plochu číslo 15 se vytvoří úprava výsledků ploch (půl metru na každé straně) a přetažením s klávesou Control se zkopíruje do dalších uzlů. Po přepočtu klesne hodnota z asi 52 na asi 30 cm čtverečních a výsledky jsou vyhlazené, zbývá nepokrytá výztuž 2,5 cm čtverečních na metr v prvním směru.

Do plochy číslo 15 se vloží obdélníková přídavná výztuž jen na dolní straně, s průměrem 8 mm místo 10 mm (3,4 cm čtverečních na metr), a nepokrytá výztuž již na ploše není vidět. Vzdálenost spočítá volba Auto: vyjde 20 cm v prvním a 24 cm ve druhém směru, v příkladu zůstane 15 cm.

Upraví se zobrazení výsledků, vytvoří se tiskový protokol jen s výsledky posouzení betonu a vloží se do něj grafiky (výplň okna, otočení, barevná stupnice mimo okno, více obrázků najednou). Protokol lze nastavit na jeden z 11 jazyků a exportovat do PDF.

Na ploše 15 se vyberou uzly a sloupy a v úpravě uzlů se aktivuje posouzení na protlačení. V konfiguraci pro posouzení betonu se na záložce protlačení zvolí součinitel beta metodou stálých součinitelů, ostatní volby zůstávají výchozí. Čísla vybraných uzlů se vloží do tabulky objektů pro posouzení a zobrazí se výsledky.

Ve využití na uzlech se na uzlu 51 na konci stěny otevře posouzení se vzorci a srovná se vyhlazená a nevyhlazená síla. U vnitřního sloupu 63 je součinitel beta 1,1. Na plochách značí modré nulové hodnoty místa bez nutné výztuže a nejvzdálenější kontrolovaný obvod ukáže oblast, kde je třeba výztuž zvýšit.

Okolo uzlů se na horní straně desky vytvoří výztuž plochy s průměrem 14 mm a vzdáleností 10 cm, dva metry na každou stranu, a zkopíruje se do dalších uzlů, u dvou se průměr zvýší na 20 mm. Druhý poměr na uzlu menší než 1,0 znamená, že smyková výztuž není nutná. Další výztuž na protlačení vyžaduje sloup a konec stěny.

V materiálech se ukáže nastavení dotvarování a smršťování a volba aktivovat je přednostně pro určitou tloušťku. V RFEM 6 se zapnou zástupci prutů včetně komentářů, jedním kliknutím se vyberou pruty se stejnými vlastnostmi a oba zástupci se přejmenují na sloup v přízemí a sloup z prvního podlaží.

Zástupcům prutů sloupů v přízemí a v prvním patře se nastaví vzpěrné délky pro beton (vzpěr okolo os Y a Z), třmínky po 15 cm a podélná výztuž po obvodu: 8 výztužných prutů dole, 4 nahoře. V tabulkách se odstraní uzly pro protlačení a připraví se dva postupy výpočtu: výběr sloupů a výběr zástupců prutů.

Zobrazí se jen sloupy a ohybové momenty v mezním stavu únosnosti, pak se porovná výpočet jednotlivých prutů s výpočtem zástupců prutů, kde se u každého sloupu zobrazí jen maximum. Detail posouzení uvádí návrhové vnitřní síly a po výpočtu druhého řádu momenty v obou osách, vzorce lze vytisknout nebo exportovat do PDF.

Konfigurace mezního stavu použitelnosti se přiřadí prostřední desce číslo 15. U analýzy trhlin platí posouzení podle tabulek bez přímého výpočtu šířky trhlin pro limity 0,2 až 0,4 mm, u minimální výztuže a průhybu zůstává výchozí nastavení. Aktivuje se uvážení únosnosti betonu mezi trhlinami, tedy součinitel zeta.

Na záložce průhyb editované plochy se zvolí reference posunu rovnoběžnou plochou a referenční délka ručně, měřením mezi uzly 1 a 2 u dvou sloupů. Tyto volby mění jen mezní hodnotu posudku, ne počítaný průhyb. Po potvrzení se počítá posouzení betonu a pak kvazistálé kombinace zatížení ve stavu s trhlinami.

Výsledky použitelnosti se čtou na průhybu (maximální hodnoty, součinitel zeta, tuhost ze zadané výztuže), minimální výztuži a šířce trhlin. Dva tipy: zkopírování výztuže z předchozího modelu a vypnutí automatického mazání výsledků v globálním nastavení Add-onu, takže jsou při úpravách zmrazené.