Navrhování styčníků podle EN 1993-1-8 po roce 2020

Předpokládá se, že normy v Evropě využívá v praxi přes půl milionu inženýrů a tisíce dalších uživatelů mimo ni. Do roku 2010 byly texty v celé Evropě vybaveny národními přílohami, viz obr. 1. V roce 2012 byl připraven projekt na jejich revizi a rozšíření, viz [1]. Hlavní cíl výboru CEN/TC 250 a jeho podvýborů při přípravě revize je usnadnění využití Eurokódů, který je i základním požadavkem mandátu Evropské komise M/515, který byl CEN vydán v prosinci 2012 [2]. CEN/TC 250 zakotvila usnadnění využití Eurokódů prostřednictvím rezoluce 280, která byla připravena v Helsinkách v červnu 2010 [3]. Na doporučení pracovala komise, která připravila zprávu [3], ke které jsou k depozici připomínky členských zemí [4] a [5].

NAVRHOVÁNÍ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

V navrhování ocelových konstrukcí komise CS3 pod vedením prof. Kuhlmannové z Universität Stuttgart připravuje v první etapě úpravu dvou norem: EN 1993-1-1 Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1.1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby a ČSN EN 1993-1-8 Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1.8: Navrhování styčníků. Oba texty ovlivňují všech zbývajících osmnáct částí norem pro navrhování ocelových stavebních konstrukcí. Na úpravy byly národními normalizačními organizacemi shromážděny podklady, které byly příslušnými technickými komisemi ECCS klasifikovány podle závažnosti jako zahrnout, zahrnout po úpravě, doplnit a zamítnout.

Pro zlepšení EN 1993-1-1 Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby pod vedením prof. B. Snijdera z TU Eindhoven bylo připraveno devět cílů. Jedná se o redukci možnosti voleb modelů a hodnot v národních přílohách, zjednodušení aplikace pravidel v dokumentu, zpřesnění určování imperfekcí a tolerancí, přepočet dílčího součinitele pro materiál, zpřesnění klasifikace průřezů a návrhu štíhlých tlačených prutů, zjednodušení návrhu prutů vystavených klopení, smyku a kroucení a integraci výrobních tříd do návrhu ocelových konstrukcí.

NAVRHOVÁNÍ OCELOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍ

Podobně jako v případě ocelových konstrukcí, i v oblasti ocelobetonových byl zahájen proces návrhu nové generace norem. Inovovat se budou všechny tři normy zaměřené na ocelobetonové konstrukce, tedy EN 1994-1-1 Navrhování spřažených ocelobetonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, EN 1994-1-2 Navrhování spřažených ocelobetonových konstrukcí – Část 1-2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na účinky požáru a EN 1994-2 Navrhování spřažených ocelobetonových konstrukcí – Část 2: Obecná pravidla a pravidla pro mosty. Pracovní program podporovaný Evropskou komisí započal letos a předpokládá se, že nové normy by měly být zveřejněny v roce 2020. V rámci přípravy těchto dokumentů se právě sestavují celkem 4 projektové týmy, v každém z nich bude zřejmě 6 členů. Jejich stručné charakteristiky jsou uvedeny v Tab. 1.

Práce projektových týmů bude navazovat na činnost a závěry pracovních skupin, které dosud působily v rámci TC250 / SC4 – Composite structures. V předchozím období se skupiny, mimo jiné (podobně jako u ocelových konstrukcí), zabývaly zpracováním připomínek uživatelů stávajících znění norem a jejich hodnocením.

Mezi hlavní úkoly týmů patří vyladit vztahy mezi normami pro ocelobetonové konstrukce (EC4) se souvisejícími normami zaměřenými na beton a ocel (EC2, EC3). Podbodem úkolu je potom redukce počtu národních parametrů (NDP). Předpokládá se, že projektové týmy budou vycházet z Národních příloh všech členských zemí a pro
výsledný dokument využijí zejména britské, německé a francouzské přílohy obsahující cenné informace, které nezahrnuje základní text norem. Velký důraz se klade na usnadnění praktického používání nových norem, v souvislosti s jejich přípravou jsou prezentovány následující stěžejní obecné body:

• zvýšit jasnost a srozumitelnost textu,
• zlepšit dosažitelnost konkrétních pokynů a odkazů mezi nimi,
• zajistit konzistenci v rámci jednotlivých norem a mezi normami,
• zahrnout kvalitní výsledky výzkumu, které jsou ovšem již dostatečně ověřeny stavební praxí,
• vyhnout se zásadním změnám v principech, pokud to není bezpodmínečně nutné,
• zvýšit konzistenci norem pro výrobky a provádění,
• uvádět jasná pravidla návrhu pro běžné případy,
• uvádět jen obecná pravidla pro speciální případy,
• a další.

Obecně lze konstatovat, že se neočekávají zásadní změny. Nová generace norem by, zjednodušeně řečeno, měla zahrnout některé nové poznatky, odstranit nejasné formulace či odkazy a usnadnit praktické použití.

NAVRHOVÁNÍ STYČNÍKŮ OCELOVÝCH KONSTRUKCÍ

Pro druhou generaci EN 1993-1-8:2020 Navrhování styčníků pracovní skupina TC250/SC3/WG1.8, viz obr. 3 pod vedením prof. T. Ummenhofera z Karlsruher Institut für Technologie plánuje jedenáct zlepšení. Tak jako ve všech dokumentech se bude redukovat možnost národních voleb a požaduje se zjednodušení použití textu. Zahrne se návrh nových spojovacích prostředků, jako slepých šroubů, kontaktních spojů a spojů z korozivzdorných ocelí. Předpokládá se rozšíření pravidel pro navrhování styčníků otevřených průřezů o výpočet robustnosti přípojů při vystavení mimořádným situacím a o pravidla pro využití vysokopevnostních ocelí. Pro styčníky uzavřených průřezů se plánuje text harmonizovat s posledními výsledky projektů CIDEC, které jsou shrnuty v textu ISO/FDIS 14346. V oblasti požárního návrhu se neuvažuje o rozšíření textů do oblasti požárního návrhu styčníků, ale řeší se přímé spojení s návrhem podle EN1993-1-2 Navrhování ocelových konstrukcí – Část 1.2: Obecná pravidla – Navrhování konstrukcí na účinky požáru.

V roce 2015 pracovní skupina WG1.8 pracovala v podstupnicích pro svary, šrouby, styčníky otevřených průřezů a styčníky uzavřených průřezů. Podskupiny klasifikovaly 394 připomínek expertů z praxe z celé Evropy. Připomínky byly klasifikovány jako A – přímo zařadit, B – zařadit po úpravách, C – dopracovat, D – prodiskutovat v WG1.8, E – vyřadit (zdůvodnit). V roce 2016 experti v pracovních podskupinách připravili v CEN formátu podklady k úpravám normy na základě připomínek A a B.

Projektový tým SC3PT2, pod vedením prof. Milana Vejlkoviče z Technické university v Delftu a členy Ana Girao-Coelho SCI London, Primoz Moze TU Lubliana, Aurel Stratan PTU Timisoara, Mael Couchaux TU Ren a Frantisek Wald ČVUT Praha, připravil znění normy opravené o připomínky A a B v dubnu 2016. V této verzi není upravena kapitola 7 Styčníky uzavřených průřezů. O formě kapitoly bylo rozhodnuto po dlouhé diskusi o možnost využití metody komponent, která se osvědčila pro návrh styčníků otevřených průřezů, a snaze harmonizace s revidovanou ISO/FDIS 14346:2018. V září 2016 projektový tým SC3PT2 předložil revidovanou kapitolu 4 Svarové spoje, úpravy kapitoly 3. Šroubové, nýtové a čepové spoje a návrh na restrukturalizaci kapitol 5 Analýza, klasifikace a modelování a 6 Styčníky průřezů H nebo I, viz tab. 2. Kapitola 7 Styčníky dutých průřezů byla harmonizována s připravovanou ISO/FDIS 14346 a byly připraveny podkladové materiály k jejím částem. K návrhům se pracovní skupina WG1.8 vyjádří do 1. 12. 2016. V dubnu 2017 předloží projektový tým SC3PT2 konečný návrh normy k připomínkám do dubna 2018. Příprava konečné verze EN 1993-1-8:2020 Navrhování styčníků je plánována na konec roku 2018.

ANALÝZA METODOU KONEČNÝCH PRVKŮ

Problematice pokročilého numerického modelování ocelových konstrukcí metodou konečných prvků MKP včetně zajištění požadované spolehlivosti je popsána v příloze C Analýzy metodou konečných prvků (MKP) k ČSN EN 1993-1-5:2006. Problematika je zahrnuta i do kapitoly 2 ČSN EN 1993-1-2 Navrhování konstrukcí na účinky požáru. Na základě požadavků praxe se předpokládá, že problematiky bude v EN 1993-1-5:2020 v příloze C výrazně rozšířena a podpoří rychle se rozvíjející možnosti. Příprava se předpokládá v roce 2017. Pro přípravu byli za jednotlivé části norem jmenování specialisté Lásló Dunai, TU Budapest, předseda, za WG1 Leroy Gardner IC London, za WG2 Paulo Vila Real TU Aveiro, za WG3 Jari Makinen VTT Helsinki, za WG4 Michal Jandera ČVUT Praha, za WG5 Gerhard Lener, Hervé Degée, Joseph Ndogmo, Balázs Kövesdi, za WG6 Roberto Nascimbene a za WG8 František Wald. Plánuje se pro jednotlivé části norem připravit vhodný popis validace a verifikace návrhových modelů. V oblasti styčníků ocelových konstrukcí se požadují podklady pro spojení globální 3D prutové analýzy a FEA deskostěnovém analýzy styčníků, viz obr. 4, doporučení na modelování svarů, šroubů a kotevních šroubů a plechů, viz obr. 5 a 6.

SHRNUTÍ

Technická komise CEN/TC250 pracuje na změnách evropských návrhových norem pro návrh konstrukcí. Pro řešení jednotlivých úkolů byly připraveny Pracovní skupiny (WG), které zpracovávají jednotlivé připomínky expertů z členských států CEN. Na úpravy je připraven projekt financovaný Evropskou Unii.

Národními normalizačními organizacemi byly shromážděny podklady a bylo vypsáno výběrové řízení na členy projektových týmů. Práce na textech proběhnou ve čtyřech etapách. V roce 2020 se předpokládá vydání druhé generace Eurokódů.

V roce 2017 a 2018 je pro naše projektanty a výrobce ocelových konstrukcí příležitost ovlivnit návrhové normy po roce 2020. U navrhování styčníků stavebních ocelových konstrukcí se bude jednat vyjádření k navrhovanému konečnému textu. Do národní pracovní skupiny TC250/SC3/WG1.8 se zatím laskavě přihlásili Ing. Pavel Háša, Ing. Milan Kédl a Ing. Radek Pošta Ph.D. Další odborníci jsou vítáni.

Práce byla připravena s podporou grantu Technologická agentura České republiky č TA02010159.

LITERATURA:
[1] Denton S., Angelino M., Towards a second generation of EN Eurocodes, CEN/TC 250 – N 993, Version: 4.1, 29/05/2013, Ispra, 2013.
[2] Mandate for amending existing Eurocodes and extending the scope of Structural Eurocodes, CEN/TC 250 Mandate M/515 EN, CEN 2012.
[3] Chairman’s briefing note 2013/4, Chairman’s Advisory Panel on Ease of Use, CEN/TC 250, CEN 2013.
[4] Chairman’s Advisory Panel, Final report on enhancing ease of use of the Structural Eurocodes and reducing NDPs, CEN/TC 250, CEN 2014.
[5] Wald, F., et al. Benchmark cases for advanced design of structural steel connections. Praha: Česká technika – nakladatelství ČVUT. 2016, ISBN 978-80-01-05826-8.
[6] Šabatka L, Wald F., Kabeláč J., Kolaja D., Vnitřní síly působící na styčník a globální analýza ocelových konstrukcí, Konstrukce, 3/2016, 54–57.

Design of Joints in Compliance with the EN 1993-1-8 after 2020
The document ČSN EN 1993-1-8:2006 Design of Joints concerns the underlying project documentation for the designs of steel structure joints. The topic of joints is also dealt by the Annex D Joints of the standard ČSN EN 1993-1-2:2007 Structural Fire Design, the Annex C Recommendations for Structural Details of Steel Bridge Decks of the ČSN EN 1993-2 Steel Bridges as well as the Chapter 7 Anchors, Ground Sills, Gripper Shoes and Joints of the ČSN EN 1993-5:2008. Along with the basic standard EN1990-1 and the load standards EN1991-1-X, the standards had been issued by 2006 and translated into Czech language by 2008. The first generation of Eurocodes for structures is a unique complex set of design standards that gathers the best knowledge gained from experience, the best construction materials and structures among the individual countries.

Autoři

• Prof. Ing. Wald František CSc.
• doc. Dr. Ing. Dolejš Jakub
• Ing. Kurejková Marta