Výpočtové modely nosných konštrukcií, spoľahlivosť a

VÝPOČTOVÉ MODELY NOSNÝCH KONŠTRUKCIÍ,

SPOĽAHLIVOSŤ A POSÚDENIE PODĽA NORIEM

Daniel Bukov OK TEAM s.r.o., autorizovaný inžinier , Bratislava

SLOVENSKÁ KOMORA STAVEBNÝCH INŽINIEROV

Krajská odborná sekcia - statika stavieb

Témy

Geometrický tvar pôsobenie konštrukcie a vhodný výpočtový model

Interakcia stavby s podložím pri úlohách statiky a dynamiky

konštrukcií

Zníženie tuhosti ŽB konštrukcii vplyvom trhlín pri výpočte odozvy

Oceľové konštrukcie , globálny model ,stužidlá , spoje a kotvenie

Postup výstavby a vplyv na výpočet vnútorných síl a deformácií

Príklady jednoduchých úloh – porovnanie výsledkov

Výpočtové modely , SKSI 2017

Výpočtové modely a výpočtové programy


• Využitie numerických metód je podmienené výkonnými a dostupnými počítačmi

1963 –CDC 6400 5*104 o/s 1.mil USD

2013 - PC 2.8 GHz os W7 2.8*1012 o/s 0.001.mil USD

1978 -SM 3-20 os DOS 64 kB RAM 16bit 1.25MB externý disk

Metóda konečných prvkov (MKP) (1960-1970) J. H. Argyris (1913-2004), R. W. Clough (1920) ,O.

C. Zienkiewicz (1921-2009), Ernest Hinton (1946-1999), Bruce Irons(1924-1983),G. Ciarlet (1938) ,u nás V.

Kollář (1928-2000) , J. Sobota (1926- 2002) a ďalší v teoretickej časti J. Lovíšek

• Programy v minulosti ANSYS, SAP IV (1973), u nás BK, DEFOR, NE-XX, FEAT

• Súčasnosť : Dostupné programy od 5 000 - 20 000 € náročné úlohy aj podstatne viac ANSYS,ABAQUS ,NASTRAN, ADINA,SOFISTIK,STAAD,LIRA,MIDAS,SAP2000,ETABS SCIA ENGINEER , RFEM,

STRAP , RSTAB a mnoho ďalších

Výpočtový model – zásady tvorby Statické zaťaženie, dynamické zaťaženie, nelinearity

Metóda riešenia úlohy

Použitie vhodných prvkov pre modelovanie konštrukcie

Okrajové podmienky a interakcie

Výpočtový model a geometria riešenej úlohy

Predbežné zhodnotenie kritických častí

Odhad rozsahu úlohy a možnosti prijateľného zjednodušenia

Odladenie menších častí konštrukcie a potom spojenie do celku

Výpočtový model je modelom nosnej konštrukcie, časti konštrukcie tvoriace iba

zaťaženie do rozsiahleho modelu zadať ako zaťaženie a hmoty

Posúdenie podľa noriem


• Prútové , plošné konštrukcie , telesá

• Rovinná napätosť, rovinná deformácia , osovo symetrický stav napätosti ,6°voľnosti

Stena Ozub, oporný múr Valcová nádrž


Geometrický tvar pôsobenie konštrukcie a vhodný výpočtový model

• Kontaktná plocha a výpočtový model , pätka, rošt , doska, doska pilóty

• Interakcia s podložím - jeden model alebo oddelené modely ?

• Pätka – plošný model, model s pružnými väzbami

pre výpočet tuhostí a konštánt útlmu je mnoho vzťahov v literatúre aj s

účinkom hĺbky zabudovania

• Doska – Winkerovský model (hustá kvaplina), Winkler -Pasternakov,

3D model

• Doska + pilóty – plošný model s diskrétnymi pružnými väzbami

plošný model s prútovým modelom pilót


Interakcia stavby s podložím

• Dynamické zaťaženie

Tuhosti podložia sú závislé na rýchlosti šírenia šmykových vĺn Vs , poissonovom čísle υ (EC8 (3.1) hmotnosti zeminy a sú rozdielne od statickej tuhosť

Horizontálne statické tuhosti hláv pilot podľa EC8 Príloha C STN EN 1998-5

Nevhodný výpočtový model


• Redukcia ohyb. tuhosti ŽB podľa EC8 čl.4.3.1 (7) = 0.5 tuhosti bez trhlín• V doskách s znižujú ohybové tuhosti • Zníženie tuhosti stien a nadpraží • Pri stenách je sú dôležité lokálne osi prvku pre redukciu tuhosti• Redukcia všetkých tuhostí značne mení pôsobenie konštrukcie• V stenách hlavne v nadpražiach je vhodné redukovať príslušnú membránovú tuhosť• Pri stenách treba postupovať opatrne zníženie F12 zníži tuhosť v šmyku v rovine steny


Zníženie tuhosti ŽB konštrukcii vplyvom trhlín

• Modelovanie plošných prvkov (napr. trapézový plech)

• Modelovanie iba ťahaných prvkov – stuženie

• Modelovanie kotvenia do základov

• Modelovanie spojov


Oceľové konštrukcie , globálny model ,stužidlá , spoje

• Výpočet hotovej konštrukcie

• Výpočet s postupom výstavby bez zmrašťovania a dotvarovania

• Výpočet s postupom výstavby s zmrašťovaním a dotvarovaním


Postup výstavby a vplyv na výpočet vnútorných síl


Budova 20NP vplyv postupu výstavby



Posuny uzlov stĺpa (119)


Sily v stĺpoch

Priebeh momentov v pruhu dosky


• Riešenie na priestorovom výpočtovom modeli - 3D prvky

• Riešenie odozvy na seizmické zaťaženie

metóda lineárnych spektier odozvy (RSA)

• Riešenie odozvy metódou numerickej integrácie pohybových rovníc (THA)

Akcelerogramy umelé prirodzené


Dynamické výpočty a nelinearita


• Riešenie odozvy na seizmické zaťaženie

metóda lineárnych spektier odozvy (RSA)

• Podiel efektívnej modálnej hmoty a celkovej hmoty ≥ 0.90

• Interakcia s podložím - jeden model alebo oddelené modely ?

• Posúdenie prierezov EC2, EC8 súvisí s q - duktilitou DCH, DCM,DCL

(ak ag>0.1g nesmie sa použiť DCL)

steny – integrálne výslednice, účinky vzperu

nadpražia - šmyk a ohyb , osová sila

stĺpy – využitie prierezu bez výstuže

Posúdenie prierezov EC3 pre DCH, DCM

sú dovolené iba prierezy Triedy 1


Dynamické výpočty a nelinearita

• Statická analýza riadený posun ( Pushover)

• Nelineárne riešenie - nesmie sa použiť metóda RSA

• Pretvorenia musia byť závislé na pôsobiacich sílách

• Prútové konštrukcie (rámy) uzly s plastickými kĺbmi

• Steny vrstevnaté prvky alebo náhrada prútmi s kĺbami Riešenie odozvy

• Okrajové podmienky , tlmiče

• Čím väčšia deformácia tým menšie sily

• Prípustné hodnoty pre komfort, a pre zriadenia




Blokové základy strojov

Základová pätka


Výpočtové modely a ich vyhodnotenie

Rám


Doska

Priemerovanie výsledkov


Odborný inžiniersky posudok na zadnej strane poštovej obálky

je niekedy viac,

ako 10 000 strán počítačového výstupu

(neznámy autor)


Ďakujem za pozornosť

Výškové budovy v Bratislave , SKSI

2015

Documents

Výpočtové modely nosných konštrukcií, spoľahlivosť a