Návrh a posouzení tenkostěnných za studena tvarovaných průřezů – 1.část

Software pro statickou analýzu konstrukcí GRAITEC Advance Design dokáže již od přechozí verze 2022 posuzovat tenkostěnné za studena tvarované průřezy podle příslušných kapitol ČSN EN 1993-1-3 a 1993-1-5. Aktuální verze 2023 byla doplněna o možnost zadání tenkostěnných průřezů parametricky.  Uživatel má tak možnost zadat i průřezy, jejichž výrobce nebo typ není zařazen v knihovně průřezů Graitec.

V Advance Design je možné parametricky zadávat průřezy tvarů Omega, Sigma, Z, C, L, Zeta. V rámci definice je jim přiřazen jeden z typů výroby (za studena tvarované – ohýbané, za studena tvarované – válcované), čímž je pro posouzení definováno, že průřez má být posuzován jako tenkostěnný za studena tvarovaný, třídy 4.

Při návrhu tenkostěnných průřezů je uvažováno s účinnou plochu průřezu , na kterou má vliv lokální boulení stěn průřezu a distorzní vyboulení okrajových výztuh. Postupy pro stanovení účinné plochy průřezu vlivem lokálního boulení vycházejí z ČSN EN 1993-1-3 – tabulka 5.1 z článku 5.2, kde jsou stanoveny největší poměry šířky ku tloušťce jednotlivých částí průřezu. A z normy ČSN EN 1993-1-5, která v tabulkách 4.1 a 4.2 z článku 4.4 stanovuje účinné šířky pro vnitřní a přečnívající tlačené části průřezu v závislosti na průběhu napětí. U distorzního vyboulení okrajových výztuh se postupuje podle článku 5.5.3.2 (f) ČSN EN 1993-1_3,  který zavádí redukovanou tloušťku části průřezu odpovídající součiniteli vzpěrnosti

Vliv lokálního boulení a distorzního vyboulení okrajových výztuh můžeme odlišit pro tlačené a ohýbané prvky. U tlačených prvků (například sloupků průřezu C) se vlivem použití účinné plochy průřezu oproti neoslabenému průřezu může posunout těžiště průřezu, čímž se do konstrukce vnáší dodatečný moment od působení normálové síly na zvětšené excentricitě.

U prvků ohýbaných se pro výpočet MKP uvažuje s plným neoslabeným průřezem, zatímco v posouzení profilu se podle článku 7.1 (1) a (2) ČSN EN 1993-1-3, které stanovují, že pro všechny výpočty týkající se MSP se mají použít vlastnosti účinného průřezu, se uvažuje s účinnou plochou. Při zobrazení výsledků MKP a posouzení se tedy hodnoty průhybu budou lišit.

U ohýbaných prvků má vliv i působení zatížení mimo střed smyku průřezu, který si podrobně popíšeme dále.

Norma ČSN EN 1993-1-3 v článku 10.1.1 zohledňuje „Zvláštní ustanovení pro vaznice, kazety a plošné profily“. Ta jsou platná pro profily Sigma, Z a C. Předpokládá se přenos zatížení z vaznic na podpůrnou konstrukci v rovině těžiště průřezu. Odstavec (1) pak specifikuje určení rotační tuhosti rotačního podepření realizovaného připojenou krytinou (trapézovým plechem) a odstavec (10) stanovení smykové tuhosti trapézového plechu připojeného k vaznici v každém žebru

Hodnotu C_D,A lze stanovit podle odstavce (5) článku 10.1.5.2, alternativně podle odstavce (7) z normy ČSN EN 1993-1-3.