Stěny lze třídit podle různých kritérií jako je materiál, účel nebo nosná funkce. Pokud se zaměříme na materiálový pohled, stěny mohou být postaveny z oceli, dřeva, kompozitu, ale my se zaměříme na betonové stěny, jejich výhody a návrh v praxi. 

Betonové stěny jsou součástí téměř všech konstrukcí jako jsou mosty, budovy nebo konstrukce pro zadržování a uchovávání kapalin. Pro zachování dlouhodobé životnosti konstrukce je důležité pokrýt šířky trhlin, nepřípustné deformace, hledisko stability nebo reologický efekt betonu. Zmíněné efekty by měly být zahrnuty do vnitřních sil, které budou posouzeny podle norem. Pojďme se podívat, jak nám s tím mohou pomoci aplikace z rodiny IDEA StatiCa.  

Stěny v RCS

Vývoj metody konečných prvků nám umožňuje vypočítat jakýkoliv tvar konstrukce. Hlavní otázkou pak je, jak interpretovat výsledky analýzy a správně provést posudek skořepin/stěn.  

Pro často používané prvky nebo části konstrukcí používá většina inženýrů vlastní excelové tabulky, které si sami naprogramovali. Ale, co se stane, když přijde nový projekt a excelová tabulka se zdá být nedostatečná? 

V tomto okamžiku jsou k dispozici dvě možnosti. Mít další nástroj pro posudek nebo začít hledat nový software, který nemá nevýhody excelové tabulky. 

Globální analýza byla provedena a vnitřní síly na stěně mohou být vloženy 1:1 do IDEA StatiCa RCS.  Vnitřní síly z globální analýzy jsou automaticky přepočítány podle Baumannovy teorie na návrhové vnitřní síly, kde je uvažován efekt toku smykového napětí ve stěně pro návrh výztuže. Konečné kroky jsou vložení výztuže, výběr normy a spuštění analýzy.  

Posudek stability by měl být proveden v globální FEM analýze, aby se zabránilo vybočení stěny. Tento posudek není v nabídce posudků v IDEA StatiCa RCS. Více informací o metodě a analýze stěn je v teoretickém pozadí RCS pro 2D prvky.   

Stejný přístup byl použit jedním z našich zákazníků pro projekt ve Spojeném království, kde byly vnitřní síly integrovány podél výšky stěny. Díky tomu měla být stěna zkontrolována jako 1D prvek v RCS. Podrobný pracovní postup analýzy a posudku je publikován ve studii případu Návrh zakřivené smykové stěny, Spojené království. 

Stěny v BIM

V tomto okamžiku by pravděpodobně všichni z vás řekli: "Proč bychom se měli obtěžovat s kopírováním vnitřních sil, když bychom mohli použít elegantní řešení přes BIM."   

BIM je již mnoho let jedním z velkých témat a my v IDEA StatiCa sledujeme tento proud také. Software jako Midas Civil a AxisVM podporují export 2D skořepin/stěn přes BIM link do IDEA StatiCa. Pracovní postup začína výpočtem vnitřních sil v globálním FEM programu a následně přichází export přes BIM link do IDEA StatiCa BIM, kde je exportována část nebo celá konstrukce. 

BIM rozhraní slouží pro výběr požadované normy, národní přílohy a posledním krokem je posudek mezního stavu únosnosti a mezního stavu použitelnosti. Obnovení a aktualizace výsledků v IDEA kvůli změně zatížení v FEM softwaru jsou k dispozici a poskytují rychlý optimalizační proces.  Všechna nastavení řezů, výztuže nebo normy jsou zachována. Proces šetří čas a peníze v projektech.  

Stěny v IDEA StatiCa Detail

Jak řešíme stěny, které nezapadají do standardního rámce, jako jsou stěny s velkými otvory nebo nestandardním tvarem? 

Skutečně máme odpověď a je to naše IDEA StatiCa Detail. Nová metoda CSFM (Compatible stress field method) použitá v této aplikaci představuje jedinečné řešení tzv. D-oblastí, také známých jako oblasti nespojitosti.  Zeslabené konce, rohové rámy, stěny s otvory zapadají do D-oblastí.Fyzikálně nelineární 2D řešení rovinného napětí pod záštitou CSFM přináší inženýrovi výkonný nástroj pro analýzu a hlavně posudek konstrukce. Společnost www.betkoprojekt.sk použila CSFM  v oblasti, kde byly jiné nástroje nedostatečné.

Součástí projektu byla analýza a posudek kritického místa, kde byly síly přenášeny z ocelové příhradové konstrukce do betonové stěny. Problém nastal v levé horní části stěny, kde nebyl splněn posudek pro vyražení betonového kužele. Výpočet byl proveden v aplikaci IDEA StatiCa Connection, kde je použit popraskaný a nevyztužený model betonu založený na Winklerově teorii. Síly v kotvách byly přeneseny do stěny v IDEA StatiCa Detail, kde byla aplikována výztuž a síly byly přenášeny drátěnými sítěmi a dodatečnou výztuží. Díky komplexnímu modelu byla oblast kotvení a celý model posouzen podle MSÚ a MSP. Pokročilá CSFM analýza potvrdila spolehlivost kotvení a celé konstrukce.  

Celý pracovní postup byl zmapován a použit ve webináři Monolitická stěna – Ružomberok (Slovensko). Záznam je k dispozici zdarma na výše uvedeném odkazu.   

Shrnutí  

Betonové stěny jsou jedno velké komplexní téma, které povzbuzuje inženýry, aby ukázali vášeň pro návrh a to nejlepší ze svých inženýrských dovedností. Naším cílem bylo ukázat vám různé přístupy k návrhu a posudku těchto prvků pomocí různých aplikací IDEA StatiCa, kde mohou být stěny řešeny z komplexního pohledu. 

Neváhejte a vyzkoušejte stěny v IDEA StatiCa sami. Vyzkoušejte naši nejnovější verzi IDEA StatiCa Concrete na 14 dní zcela ZDARMA. A určitě nám dejte vědět vaši zpětnou vazbu! Vždy rádi slyšíme o vaší zkušenosti.