Transcript modelování stavebních kostrukcí stavební mechanika sm2a 2006

MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
VÝPOČTOVÝ MODEL - Model skutečné konstrukce
- Zjednodušení, idealizace reality
Idealizace by měla co nejvěrněji vystihnout skutečné působení
konstrukce, neměla by opomenout důležité detaily
konstrukce.
Model:
1. Prostorové uspořádání konstrukce
2. Působení vazeb
3. Zatížení
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
1. Idealizace prostorového uspořádání
konstrukce
DĚLENÍ STAVEBNÍCH KONSTRUKCÍ
Z HLEDISKA VÝPOČTU REAKCÍ:
• Hmotný bod v rovině, v prostoru
• Tuhá deska v rovině v prostoru
Z HLEDISKA STATICKÉHO PŮSOBENÍ A ZPŮSOBY JEJICH NAMÁHÁNÍ:
• Prut (prutová konstrukce)
• Deska (desková konstrukce)
• Stěna (stěnová konstrukce)
•
Skořepiny, membrány, lana, řetězovky …
PRUTOVÉ KONSTRUKCE: Příhradové konstr., prutový rám, rošt, obecná
konstrukce – kombinace rámu a roštu
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
1. Idealizace prostorového uspořádání
konstrukce
3D model
- výpočtově náročné konstrukce
- využití počítačů, paralelní výpočty
- numerické metody – metoda
konečných prvku (MKP), metoda
hraničních prvků (MHP)
- využití prostorového uspořádání
(např. symetrie konstrukce)
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
1. Idealizace prostorového uspořádání
konstrukce
Zjednodušení dle prostorového uspořádání
a dle působícího zatížení:
3D 2D 1D
PRUT- modelujeme střednicí – zatížení a vnitřní síly
jsou vztaženy ke střednici
DESKA, STĚNA – střednicová rovina
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
1. Idealizace prostorového uspořádání
konstrukce
Příklad
- krov rodinného domu:
Model jedné vazby:
Převládá příčné zatížení
- v rovině vazby
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
Příklad
- krov
rodinného
domu:
Podélný směr:
1. Idealizace prostorového uspořádání
konstrukce
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
1. Idealizace prostorového uspořádání
konstrukce
Příklad: Krov – kostel Sv. Anna
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
1. Idealizace prostorového uspořádání
konstrukce
Příklad - hala - ocelová konstrukce
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
2. Idealizace působení vazeb
Zdroj obr.: přednášky doc. Kabele
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
2. Idealizace působení vazeb
Zdroj obr.: přednášky doc. Kabele
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
2. Idealizace působení vazeb
Příklad – most – lávka přes D1
-ocelo-betonová spřažená konstrukce
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
2. Idealizace působení vazeb
Příklad – most – lávka přes D1
-ocelo-betonová spřažená konstrukce
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
2. Idealizace působení vazeb
Příklad – most – lávka přes D1
-ocelo-betonová spřažená konstrukce
Detail uložení:
Řez konstrukcí (model):
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
2. Idealizace působení vazeb
Příklad – dálniční návěští
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
2. Idealizace působení vazeb
Příklad – dálniční návěští – statický model
Rám – klouby
Druhý směr - vetknutí
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
2. Idealizace působení vazeb
Pozor na chybnou idealizaci konstrukce nebo působení
vazeb (chybné provedení vazeb) – může vést ke kolapsu
konstrukce !!!
Zdroj obr.: přednášky doc. Kabele
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
3. Zatížení stavebních konstrukcí
Zatížení = mechanický nebo fyzikální vliv, který způsobuje
napjatost, přetvoření nebo změnu tvaru a polohy
konstrukce
Zatížení
- přímá – vyjadřují se silovými veličinami
(tíha, sníh, vítr …)
- nepřímá – vyjadřují se teplotou, posuvy, přetvořením
(změna teploty, dotvarování …)
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
3. Zatížení stavebních konstrukcí
Zatížení je proměnlivé v čase a v prostoru.
Zatížení
- stálé – tíha konstrukce, zařízení …
- nahodilé – užitná zatížení, zatížení sněhem, větrem …
- mimořádné – výbuch, náraz vozidla …
- pevné – velikost, směr a poloha se nemění (tíha
konstrukce … )
- volné (pohyblivé) – poloha se mění (vozidla, sníh, vítr …)
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
3. Zatížení stavebních konstrukcí
Rozdělení zatížení dle povahy a odezvy konstrukce:
- statické nebo kvazistatické – pomalá změna velikosti,
polohy
- dynamické – mění polohu nebo velikost v čase
- nutné brát v úvahu zrychlení konstrukce
- setrvačné síly (vítr, zemětřesení, vibrace s
strojů, doprava …)
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
3.1. Charakteristiky zatížení
Pro návrh a posouzení konstrukce není prakticky možné
přesně určit zatížení, které na ni bude působit.
Proto:
Fd = návrhová hodnota zatížení, kterou zavádíme do výpočtu
Fk = charakteristická hodnota zatížení – dána normou (jmenovitá
hodnota)
gf = dílčí součinitel zatížení – vyjadřuje odchylku od skutečné hodnoty
Fk
y = kombinační součinitel – vyjadřuje zmenšenou pravděpodobnost
současného působení nahodilých zatížení
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
3.1. Výpočtové modely zatížení
-
Soustředné zatížení (síla, moment)
-
Spojité zatížení
Zatížení vztahujeme (redukujeme) k idealizované geometrii – střednici
prutu, střednicové rovině desky, …
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
3.1. Stálá zatížení
-
Tíha nosné kostrukce a trvalých částí stavby
(podlahy, střešní krytina, zabudované stroje …)
-
Zatížení od předpětí kostrukce
-
Zatížení zemním tlakem
(aktivní a pasivní zemní tlak, tlak v klidu)
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
3.1. Nahodilá zatížení
1. Užitná zatížení
- obytné, občanské budovy
-
-
průmyslové a zemědělské objekty
-
-
osoby, nábytek …
statické svislé zatížení – spojité a soustředné,
charakteristické hodnoty jsou dány normou podle využití
prostor
technologická zařízení, osoby, materiál, zvířata …
střechy
-
osoby, předměty na střeše …
statické svislé zatížení – spojité a soustředné vztažené na
půdorysnou plochu nebo délku
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
3.1. Nahodilá zatížení
2. Zatížení sněhem
-
závisí na geografické poloze a nadmořské výšce
vliv odtávání sněhu, navátí, větrem, vliv tvaru střechy
norma: charakteristická hodnota podle „sněhových oblastí“ –
rovnoměrné zatížení vztažené na půdorysnou plochu
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
3.1. Nahodilá zatížení
3. Zatížení větrem
- Statické – pro tuhé konstrukce
- Dynamické – pro štíhlé, měkké konstrukce
-
-
norma zohledňuje rychlost větru, okolní terén a konstrukce,
tvar konstrukce a výšku od terénu
„větrové oblasti“
Zatížení spojité kolmé k povrchu, vztažené na skutečnou
plochu konstrukce = tlak / sání
MODELOVÁNÍ STAVEBNÍCH KOSTRUKCÍ
STAVEBNÍ MECHANIKA SM2A 2006/2007
Normy:
ČSN 73 0031-35 – stará norma
Eurocode EC1: Zásady navrhování a zatížení stavebních konstrukcí
(Evropská komise pro normalizaci CNE)
http://www.cenorm.be
Český institut pro normalizaci ČSNI
http://www.csni.cz
Zdroj prezentace: skripta Stavební mechanika 10 a 20, přednášky Doc. Ing. Petra Kabele, Ph.D., internet,
normy