Výpočty podle Eurokódů

Přechod na jednotné evropské normy (Eurokódy) se týká práce všech statiků a geotechniků. Ovlivňuje všechny oblasti návrhu stavebních konstrukcí od zatížení a stanovení kombinací, přes výpočty konstrukcí a dimenzování až po zakládání a geotechnické výpočty. Nutné změny se projevily ve všech našich programech – některé stačilo pouze upravit, jiné byly vytvořeny zcela nově.

Rok 2009 jsme věnovali výhradně tvorbě programů podle evropských norem a připravili pro Vás mnoho novinek v oblasti:

• geotechniky (GEO5),
• statiky a dimenzace (FIN EC).

GEO5 verze 10 – automatické výpočty podle Eurokódů

Novinky GEO5

První „novinkou“ je změna označování programů – dřívější GEO 5.10 je nyní nahrazeno GEO5 verze 10. Důvodem je především lepší komunikace s technickou podporou a přehlednost pro zákazníky. V programu je navíc za číslem verze uvedeno číslo sestavení instalace, které zcela určuje verzi programu (např. GEO5 verze 10.3).

Daleko podstatnější jsou novinky, které GEO5 verze 10 obsahuje – především implementace Eurokódů 7. V dalším textu je popsán způsob zapracování Eurokódů do programu a výpočetní rozdíly oproti předchozím verzím programů GEO5.

Klasický výpočet / Výpočet podle EN

Zásadní novinkou GEO5 verze 10 jsou automatické výpočty podle Eurokódů EN 1997-1 a EN 1998-5. Vlastní metody výpočtů (stanovení zemních tlaků, výpočet únosnosti základové půdy, stabilitní výpočty) zůstávají stejné jako v předchozích verzích – Eurokód detailně neřeší jednotlivé metody výpočtů a nebyl tedy žádný důvod je v programech měnit. Zcela se ale změnila filosofie posouzení, která je výrazně komplikovanější, např. u jednoduché tížné zdi se dostáváme k desítkám možných kombinací součinitelů výpočtu.

Návrhové přístupy (Design approach)

Prvním důležitým krokem při výpočtu podle Eurokódu je volba návrhového přístupu. V každé zemi EU by pro určitý typ konstrukce měl být zvolen v Národní příloze jeden z návrhových přístupů (v ČR zatím zvoleny nejsou). Všechny návrhové přístupy počítají se součiniteli redukujícími zatížení (F – force). Tyto součinitele přenásobují veškeré síly vstupující do výpočtu.

• Návrhový přístup 1 dále zavádí redukci parametrů zemin (M – materiál). Tento přístup vyžaduje provést výpočet dvakrát pro dvě kombinace (redukuje se buď F nebo M) a vybrat nejhorší variantu.
• Návrhový přístup 2 zavádí redukci parametrů odporu (R – resistence), která snižuje výsledné vzdorující síly (síly vzdorující, moment na překlopení…).
• Návrhový přístup 3 redukuje parametry zemin (M) a zatížení (F) současně. Rozlišuje zatížení konstrukce (STR) a geotechnické (GEO), které mají různé součinitele.

Zadání součinitelů

Program obsahuje tabulku, ve které se zadává Návrhový přístup a výpočtové součinitele relevantní pro příslušný program. Program obsahuje standardní součinitele podle EN, ale všechny součinitele je možné měnit v závislosti na Národních přílohách nebo potřebách výpočtu.

V dalších verzích bude také možnost volby mezi jednotlivými Národními přílohami, které ale v současné době ještě nejsou v mnoha zemích dokončeny. Z tohoto důvodu program obsahuje jen standardní součinitele.

Vlastní posouzení

Vlastní výpočet je výrazně komplikovanější oproti klasickému výpočtu. Každá síla má pro různé případy porušení jiný výpočtový součinitel podle toho, zda působí příznivě resp. nepříznivě. Např. vlastní tíha zdi při výpočtu posunutí a překlopení působí příznivě, při výpočtu únosnosti základové půdy působí nepříznivě (zvyšuje napětí), ale může působit i příznivě (při větších excentricitách). Je tedy nutné provést řadu výpočtů. Aby měl uživatel kontrolu nad výpočtem, je v programech vždy zobrazena výsledná kombinace součinitelů pro jednotlivé případy porušení.

Kombinace

Program zavádí kombinace zatížení ve smyslu EN 1990 – základní, mimořádnou a seismickou. Typ kombinace je možné volit pro každou fázi výpočtu. Kombinační součinitele mají vliv pouze na proměnná zatížení. Jako proměnné zatížení lze zadat přitížení konstrukce, resp. zadané síly. Jednotlivá proměnná zatížení lze označit ve výpočtu jako vedlejší, a tím zmenšit jejich kombinační koeficient.

Stabilitní výpočty

Ve výpočtu stability svahu jsou tíhy jednotlivých proužků přenásobeny výpočtovým koeficientem, podle toho zda působí příznivě resp. nepříznivě. U návrhových přístupů 1 a 3 jsou dále redukovány parametry zemin, u návrhového přístupu 2 pak celkový odpor na smykové ploše. Zadané přitížení je redukováno výpočtovým koeficientem jako celek.

Programy Nosník, Deska

Programy Nosník a Deska umožňují zadat zatěžovací stavy podle EN 1990. Dále obsahují automatický generátor kombinací podle EN 1990 s rozsáhlou možností uživatelských úprav (definice ZS působících společně, ZS které nemohou působit společně, výběr a definice hlavních zatížení), který zrychluje a zjednodušuje práci s vytvářením kombinací. Generátor umožňuje generovat standardní i alternativní kombinace, dále pak kombinace pro výpočet mezního stavu únosnosti a použitelnosti.

Novinky v programech FEM, Tunel

Verze 10 obsahuje nové materiálové modely – zpevnění a změkčení (hardening / softening) u Mohr-Coulomba a Drucker-Pragera, CAP model u Drucker-Pragera, zobecněný Cam-Clay model. Do verze 11 připravujeme ustálené proudění s napojením na výpočet stability svahu.

Plánovaný vývoj

Výpočty podle Eurokódu jsou plně dokončeny v následujících programech: Tížná zeď, Úhlová zeď, Gabion, Stabilita svahu, Patky, Pažení návrh, Pažení posudek, Vyztužená zeď, Prefabrikovaná zeď a Nosník. Do verze 11 plánujeme implementaci Eurokódů u všech relevantních programů (Piloty, Hřebíkované svahy, Opěra, Deska) a dále aplikaci jednotlivých národních příloh, pokud budou dokončeny.

FIN EC – Statika a dimenzace – výpočty podle Eurokódů

Z důvodu sjednocování norem užívaných v EU dojde nejpozději v březnu 2010 ke zrušení všech národních norem jednotlivých členských zemí. Po tomto datu zůstanou v platnosti pouze jednotné evropské normy – tzv. eurokódy. » Více o platnosti stavebních norem v ČR

Na základě těchto změn firma Fine připravuje zcela nový produkt FIN EC navazující na osvědčený program FIN10. Hlavním úkolem tohoto programu je umožnit statikům a projektantům navrhování a posuzování konstrukcí dle Eurokódů. I když tyto normy s sebou často přinášejí složitější principy posuzování, FIN EC si uchoval jednoduché ovládání a snadné zadávání dat. Od svého předchůdce též přebírá osvědčený modulární systém. K těmto prvkům přibyly další novinky jako například širší výpočtové možnosti a nový systém pro tvorbu výstupních protokolů.

Nové návrhové principy

Eurokódy přinášejí v porovnání s ČSN zcela nové návrhové principy, které bylo nutné do programu FIN EC zapracovat.

Pravděpodobně nejvýraznější změny se objevily v normě EN 1990 zabývající se zásadami navrhování konstrukcí – jsou zavedeny nové typy kombinací (základní, mimořádné, seizmické), přibyly nové kombinační součinitele u zatěžovacích stavů, oddělilo se sestavování kombinací pro první (únosnost) a druhý (použitelnost) mezní stav. U mezního stavu únosnosti má nyní projektant možnost volby mezi základními a alternativními kombinacemi, které umožňují šetrnější návrh konstrukcí. Pro mezní stav použitelnosti jsou definovány tři typy kombinací: charakteristické, kvazistálé a časté. Evropské normy zavádějí v kombinacích i další novinky, jako je například hlavní proměnné zatížení či součinitele spolupůsobení proměnných zatížení. Všechny tyto údaje je samozřejmě možné v nové verzi programu zadat.

S ohledem na tyto změny byl do programu FIN EC zabudován automatický generátor kombinací, který umožňuje rychlé vytvoření kombinací dle předem stanovených parametrů. Uživatel může vybírat hlavní proměnná zatížení, zatížení působící společně nebo naopak vzájemné vylučování zatěžovacích stavů.

Rozdílné přístupy k návrhu se objevily i v řadě dalších norem (normy pro stanovení zatížení na konstrukci, jednotlivé normy pro posouzení). Nejvýznamnější změny jsou popsány u jednotlivých programů.

Statika prutových konstrukcí

FIN EC 2D a FIN EC 3D jsou programy pro výpočty prutových konstrukcí v rovině a prostoru metodou konečných prvků. Obsahují široké možnosti zadávání konstrukce a zatížení, spolehlivé výpočtové jádro a nástroje pro snadnou tvorbu výstupní dokumentace. Podpora Eurokódů umožňuje například automatické doplňování normových součinitelů dle typu zatížení a kategorie umístění či snadné generování zatěžovacích kombinací za pomoci výkonného generátoru. Programy mohou předávat jednotlivým dimenzačním modulům údaje o jednotlivých prvcích včetně spočtených vnitřních sil. Zpět pak dokáží načíst výsledky posouzení.

FIN EC 2D – Program pro výpočty rovinných prutových konstrukcí.

FIN EC 3D – Program umožňuje výpočty prostorových prutových konstrukcí.

Průřez – Program pro výpočet průřezových charakteristik libovolných průřezů.

Výseč – Program počítá průřezové a výsečové charakteristiky průřezů složených ze stěn (např. ocelové průřezy nebo betonové komorové průřezy).

Zatížení konstrukcí

Zatížení – Program určený pro sestavování protokolů o zatížení dle norem EN 1990 (Zásady navrhování) a EN 1991 (Zatížení konstrukcí). Program obsahuje databáze profilů a materiálů jednak podle EN 1991-1-1, jednak dle údajů výrobců. Protokoly lze definovat jako plošné, prutové nebo bodové – program umožňuje jednoduché automatické lokalizace protokolů a jejich přepočty na různé zatěžovací šířky, resp. plochy. Program vytváří zatěžovací schémata pro zatížení sněhem a větrem dle EN 1991-3 resp. 1991-1-4. Tato schémata mohou být vytvářena nejen pro základní typy střech (sedlová, valbová atd…) ale též pro střechy s komplikovaným půdorysem.

Dimenzační programy

Soubor dimenzačních programů slouží k posouzení nosných prvků konstrukcí (beton, dřevo, ocel) dle jednotlivých návrhových norem. Programy mohou buď pracovat jako součást statických programů FIN EC 2D a 3D nebo zcela samostatně. V prvním případě dimenzační programy přebírají od statického programu geometrické údaje o prvcích a vnitřní síly a po posouzení vrací zpět upravené dimenze. V samostatném režimu programy umí posoudit vybraný průřez či dílec na zadané vnitřní síly. Takto lze snadno navrhnout a posoudit konstrukce spočtené ručně či v jiných programech.

Betonové konstrukce

Programy pro posuzování betonu počítají podle normy EN 1992-1-1.

Pro mezní stav únosnosti jsou mezní ohybový moment a/nebo normálová síla počítány pomocí metody mezních přetvoření s použitím bilineárního pracovního diagramu pro beton a diagramu s omezeným poměrným přetvořením a stoupající horní větví pro ocel. Je možné volit, zda ocel působí i v tlaku či nikoliv. Pro výpočet změny vstupních momentů vlivem vzpěru jsou na výběr dvě zjednodušené metody: Metoda založená na jmenovité tuhosti a na jmenovité křivosti. Smyk je posuzován jak pro prvek bez smykové výztuže, tak pro prvek se smykovou výztuží. Prvek bez smykové výztuže je posuzován podle teorií jak pro vyztužený tak pro prostý beton a je využita větší z hodnot. Při posuzování prvků se smykovou výztuží je použit model náhradní příhradoviny s proměnným sklonem tlakových diagonál, který umožňuje optimalizaci využití smykové výztuže. Je posuzováno volné kroucení s možností uvažování výztuže na kroucení.

Mezní stav omezení napětí je počítán pro charakteristickou kombinaci zatížení a stanovuje maximální napětí v betonu i výztuži, při kterých nedochází k nepřijatelným trhlinám či deformacím.

Dále je prováděna kontrola třídy betonu podle zvoleného prostředí, ve kterém je prvek umístěn. K dispozici je též pomocný výpočet minimálního krytí výztuže a kontrola konstrukčních zásad (množství výztuže, vzdálenosti jednotlivých kusů výztuže) pro zvolený typ prvku (nosník, sloup, deska, stěna).

Beton 2D – Program počítá rovinný ohyb a smyk symetrických profilů (namáhání N, Vz, My). Umožňuje výpočet a vykreslení interakčního diagramu M+N (svislý řez interakčním diagramem). V porovnání s programem Beton 3D je lepší ergonomie ovládání díky podmínce symetrie průřezu i výztuže.

Beton 3D – Program počítá prostorový ohyb, šikmý smyk i kroucení obecných profilů (namáhání N, Vz, Vy, My, Mz, Mx). Umožňuje výpočet a vykreslení interakčního diagramu My+Mz pro zvolené N (vodorovný řez interakčním diagramem).

Beton Prostý – Program je určen k posouzení únosnosti obecných profilů z prostého betonu (namáhání N, Vz, Vy, My, Mz). Umožňuje výpočet interakčního diagramu a posouzení průřezu na smyk.

Betonový výsek – Program počítá rovinný ohyb a smyk symetrických profilů (namáhání Vz, My) na horizontálních betonových konstrukcích, jako jsou např. spojitý nosník nebo rámový výsek. Je možná automatická generace zatížení a kombinací (výpočtová, charakteristická, kvazistálá), dostupná je však i možnost zadat zatížení libovolně (spojité zatížení, bodové zatížení). Krom posouzení podélné a smykové výztuže jsou též kontrolovány konstrukční zásady včetně dopočtu kotevních délek. Mezní stav použitelnosti je posuzován na všechny 3 stavy uvedené v normě. Pro charakteristickou kombinaci zatížení je spočten mezní stav napětí a pro kvazistálou kombinaci jsou spočteny vznik a velikosti kolmých trhlin pomocí přímého výpočtu (nikoliv pomocnými metodami) a průhyb od zatížení, dotvarování a smršťování betonu. Na rozdíl od předchozích programů je nabízeno kompletní posouzení jednoduché konstrukce nikoliv prvku.

Protlak – Program pro výpočet protlačení železobetonové desky podle ČSN EN 1992-1-1. Lze zadat obecný průřez sloupu, otvory v desce, vyztužení třmínky, resp. ohyby.

Ocelové konstrukce

Ocel – Program provádí posouzení ocelových prvků podle normy EN 1993-1-1. Posuzovanými prvky jsou celé dílce nebo jednotlivé řezy dílců. Prvky mohou být průřezu celistvého nebo členěného, program nabízí kromě standardně používaných tvarů průřezu i možnost zadání vlastního průřezu. Provádí se posouzení tahu, tlaku, ohybu, smyku a volného i vázaného kroucení a vzájemné kombinace těchto namáhání. Posudek je proveden včetně posouzení dalších jevů, jako je klopení, vzpěr, oslabení průřezu a štíhlost dílce.

Ocel Požár – Program pro výpočet požární odolnosti ocelových prvků podle normy EN 1993-1-2. Vychází z kompletního posudku ocelových prvků a dopočítává rezervu v únosnosti, která je vyjádřena jako doba požární odolnosti. Program posuzuje jak prvky nechráněné, tak i prvky se zadanou požární ochranou. Požární ochrana může být realizována nástřiky, nátěry, obklady či obdobnými ochrannými konstrukcemi. Program obsahuje databázi materiálů pro požární ochranu a nabízí i možnost použití materiálů vlastních. Průběh teploty při požáru je v programu modelován pomocí teplotních křivek popsaných v normě EN 1991-1-2. Jsou zde nominální teplotní křivky a křivka parametrická.

Ocelové spoje – Program je určen k posouzení spojů ocelových konstrukcí. Program umožňuje jednoduchým způsobem vypočítat únosnost styčníku pro rámové, stropní nebo příhradové konstrukce složené z válcovaných i svařovaných průřezů.

Ocelové patky – Program určený pro výpočet únosnosti, tuhosti a posouzení přípoje sloupu z ocelových válcovaných, či svařovaných profilů na betonový základ.

Dřevěné konstrukce

Dřevo – Program pro posouzení dřevěných prvků podle normy EN 1995-1-1. Posuzují se dílce a řezy celistvého nebo složeného průřezu, do úvahy je brána i vlhkost a teplota prostředí, v němž konstrukce působí. Provádí se posouzení tahu, tlaku, ohybu a smyku a vzájemné kombinace těchto namáhání. Posudek je proveden včetně posouzení dalších jevů, jako je klopení či vzpěr.

Zděné konstrukce

Zdivo – Program je určen k posouzení únosnosti obecných profilů z nevyztuženého zdiva (cihelné, resp. kamenné zdivo, namáhání N, Vz, Vy, My, Mz) podle EN 1996-1-1. Je možné zvolit typ prvku pilíř nebo stěna. K dispozici je zjednodušený výpočet vzpěru, obdobně jako u programů pro výpočet betonu.

Program stálé podpory

Získejte neomezenou
podporu a aktualizace
pro vaše programy!

» Více o Programu stálé podpory

Kontakt

Email: hotline@fine.cz
Tel.: +420 233 324 889
» Více v Kontaktech

Specializované weby Fine

• Bovanail.cz – Komplexní technologie pro výrobu dřevěných konstrukcí
• Groundloss.com – soil settlement software

Přihlašte se k odběru novinek

Informace o aktualizacích a novinkách

Email: