Stěny lze rozdělit dle mnoha kritérií, jako například podle materiálu, účelu nebo přenosu zatížení. Dle materiálu mohou být stěny ocelové, dřevěné, kompozitní, ale my se v našem příspěvku budeme blíže věnovat stěnám betonovým a jejich využití a návrh v praxi. 

Betonové stěny se vyskytují na téměř každé mostní, pozemní či vodohospodářské konstrukci, kde se dostáváme k otázkám šířky trhlin, deformacím, ztrátě stability či reologickým účinkům, které je nutné podchytit pro zajištění dlouhodobé životnosti a splnění mezních stavů konstrukce. S těmito otázkami nám mohou pomoci betonové aplikace z rodiny IDEA StatiCa.

Stěny v RCS

Díky globálnímu MKP jsme schopni spočítat jakoukoliv konstrukci. Otázka posléze zní, jak interpretovat výsledky analýzy, když už pracujeme s prvky jako je stěna/deskostěna, a jak je posoudit. Většina inženýrů používá předpřipravený excel pro posudky, který si naprogramovali pro nejčastější typy konstrukcí. Ale co když se vyskytne projekt, kde už excel nebude stačit? V takovém případě musí inženýr sáhnout nebo dokoupit  software, ve kterém bude schopen zakázku v reálném čase dokončit. 

Jednou z cest, pokud máme provedenou globální analýzu konstrukce, je posoudit kritické řezy zkopírováním 2D vnitřních sil 1:1 do IDEA StatiCa RCS. Vnitřní síly se dle Baumanovy teorie automaticky přepočítají na dimenzační vnitřní s vlivem smykového toku, posléze vložíme výztuž, vybereme normu spolu s národní přílohou a můžeme řezy posoudit. 

V tomto případě bohužel není možné posoudit stabilitu stěny, tato analýza by měla být provedena v MKP softwaru předtím, než přejdeme k posudkům. Více o analýze, přístupu a metodě výpočtu stěn v teoretickém manuálu. 

Ve stejném duchu postupoval náš zákazník z Velké Británie, který na stěně tvaru kruhové výseče zintergroval vnitřní síly a vytvořil 1D vnitřní síly, které posléze použil v aplikaci RCS, v níž posoudil stěnu jako 1D prvek. Podrobný popis postupu výpočtu naleznete v případové studii Zakřivená betonová stěna, Velká Británie. 

Stěny pomocí BIM

V tuto chvíli si jistě mnozí z vás řeknou: "Proč se trápit s přenosem vnitřních sil z globálního MKP pomocí kopírování, když můžu použít elegantní řešení v podobě propojení přes BIM rozhraní." 

BIM je jedním z velkých témat posledních let a IDEA StatiCa jde v tomto ohledu příkladem. Proto je možné použít BIM link pro posouzení 2D prvků s globálními softwary jako je Midas Civil a Axis VM. Postup spočívá ve vytvoření globálního MKP modelu, vypočtení deskostěnových/stěnových vnitřních sil a posléze export modelu do rozhraní BIM. 

V BIM prostředí přecházíme do fáze výběru normy a samotnému posudku mezního stavu únosnosti a použitelnosti. Při úpravě modelu MKP v podobě zatížení nebo geometrie je velice snadné obnovit model v BIM, ve kterém se uchová nastavení řezů, výztužení i norma. Tím dochází k zefektivněné práce, úspoře času a rychlejší optimalizaci vyztužení.

Stěny v IDEA StatiCa Detail

Jak si poradit se stěnami, které nespadají do škatulky standardní, ale jsou to například stěny s velkými otvory nebo nestandardním tvarem? 

Na tuto otázku máme také odpověď, a to IDEA StatiCa Detail. Nová metoda CSFM (Compatible stress field method) nabízí zcela unikátní řešení na tzv. D-oblasti neboli oblasti diskontinuit. Do této oblasti spadají například ozuby, rámové rohy, ale i stěny s otvory. Fyzikálně nelineární analýza 2D stěnové napjatosti pod štítem CSFM skrývá silný nástroj v rukou statika pro vyřešení nespočetného množství úloh v běžné praxi. 

Pojďme se podívat na projekt od firmy ww.betkoprojekt.sk, kde je typický příklad použití metody CSFM v oblasti, v níž jiná metoda vykazovala výsledky, které byly nevyhovující. 

Součástí projektu bylo zajistit přenesení sil z ocelové konstrukce do betonové stěny. 

Problém nastal v místě kotvení spoje v horní levé části betonové stěny, kde docházelo k vytržení kotev ze stěny. Výpočet byl proveden v aplikaci IDEA StatiCa Connection, kde se používá nevyztužený a potrhaný beton. Síly z kotev po výpočtu v IDEA StatiCa Connection byly přeneseny do modelu  stěny v IDEA StatiCa Detail, kde již byla umístěna výztuž spolu s kotvami a veškerá síla byla přenesena přes betonářskou výztuž do celého modelu stěny. Díky vyztužení nedošlo k vytržení betonového kužele a byla posouzena oblast kotvení i celá betonová stěna spolu s vyztužením na mezní stav únosnost a mezní stav použitelnosti. 

Celý proces jsme pro vás zmapovali a připravili formou webináře Monolitická stěna – Ružomberok, jehož náhrávku si můžete pustit.

Shrnutí 

Betonové stěny jsou jedno velké komplexní téma a dokážou potrápit nejednoho zkušenějšího inženýra. Naším cílem bylo ukázat vám jednotlivé příklady aplikací, kde lze stěnu vyřešit komplexně, ať už je standardní nebo nestandardní z pohledu tvaru nebo nezapadá do typizovaných stěn v příslušných normách. Pokud vás řešení zaujalo a chtěli byste vyzkoušet řešení stěn v IDEA StatiCa, stáhněte si naš 14denní zkušební verzi zdarma.