Prolamované nosníky s kruhovými otvory

Společnost PROFILARBED provedla optimalizaci návrhu a konstrukčních zásad a pojmenovala tento typ nosníku „ACB profil“ (ARCELOR Cellular Beams). Proces optimalizace zahrnoval nejen několik sérií testů a numerických analýz, ale také tvorbu samostatného návrhového softwaru „ACB“. Vývoj software provedený ve spolupráci s CTICM (Centre technique Industriel de la Construction Métallique) byl nezbytný pro možnost dimenzování prvků širokou projektantskou veřejností.

VÝROBA
Prolamované nosníky ACB jsou produkty s pravidelně rozloženými ruhovými otvory ve stojině, vyrobené z běžných válcovaných profilů vypálením dvojího řezu stojinou a následným zavařením posunutých částí k sobě.

TESTOVÁNÍ
Cílem 5ti testů v reálné velikosti byla analýza:

• různých poměrů geometrie průřezu (průměr otvoru, šířka stěny mezi otvory, výšky nosníku),
• kombinace mechanických parametrů (různé jakosti ocelí s důrazem na S 460),
• použití hybridních spřaženců, kde horní pás byl z profilů IPE v jakosti S 235 a dolní pak z HE profilu jakosti S 460.

Výsledky umožnily kalibraci modelu konečných prvků, použitého pro numerickou simulaci chování daných nosníků.

NUMERICKÁ SIMULACE METODOU KONEČNÝCH PRVKŮ
Pro modelování chování úplného spektra možných prolamovaných nosníků byl použit software ANSYS 5.7. S jeho pomocí byla rovněž provedena parametrická studie. Výsledky chování modelů byly porovnány se skutečností prokázanou testy v reální velikosti. Shoda výsledků byla přesvědčivá.

ACB SOFTWARE
Výsledný návrhový dimenzační software je k dispozici zdarma ke stažení na www.oceloveprofily.cz nebo přímo z domovské stránky www.alc.arcelor.com. Testování a modelace probíhaly více než deset měsíců a prokázaly následující výsledky.

Pro čistou ocelovou variantu:

• byla stanovena optimální kriteria pro geometrické poměry mezi průměrem otvoru a šířkou zbylé stojiny, byla potvrzena maximálních napětí po obvodu otvoru i stabilita oslabené stěny nosníku,
• starší metody výpočtu chování prolamovaných nosníků nezohledňovaly dostatečně vliv jakosti oceli,
• velké zlepšení v přesnosti výpočtu bylo dosaženo zejména u hybridních prvků, kde je nově započítáván i vliv zesíleného dolního pásu.

Pro spřažené prvky:

• byl zdokonalen výpočet průhybů spřažených nosníků,
• spolupůsobení betonové desky napomáhá ke zvýšené stabilitě oslabené stěny průřezu. V extrémních případech hybridních nosníků přínáší stupeň bezpečnosti až 500%.

Výsledky zkoušek potvrdily přesnost nové numerické simulace a přinesly očekávané výsledky. Nedostatky starších metod návrhu prolamovaných nosníků s kruhovými otvory byly nalezeny, analyzovány a opraveny tak, aby výpočet lépe odpovídal skutečnému chování konstrukce. Zpřesnění bylo dosaženo zejména u návrhu spřažených nosníků.

Celý článek včetně nákresů a fotografií si můžete přečíst v říjnovém čísle 5/2004.

Autor

• Ing. Olšanský Petr