+ All Categories
Home > Documents > Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle...

Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle...

Date post: 29-Mar-2021
Category:
Upload: others
View: 6 times
Download: 0 times
Share this document with a friend
61
Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost Klasifikace zatížení Kombinace zatížení Příklady a závěry Milan Holický Kloknerův ústav ČVUT, Šolínova 7, 166 08 Praha 6 Školení, 2011 Zavěšený most v Millau
Transcript
Page 1: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Zásady navrhování podle Eurokódů

Tvorba EurokódůNávrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivostKlasifikace zatíženíKombinace zatíženíPříklady a závěry

Milan Holický

Kloknerův ústav ČVUT, Šolínova 7, 166 08 Praha 6

Školení, 2011

Zavěšený most v Millau

Page 2: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Literatura

• 5 příruček o Eurokódech(Leonardo da Vinci) http://eurocodes.jrc.ec.europa.eu/

• Probabilistic Model Code- http://www.jcss.ethz.ch

• Zásady navrhování stavebních konstrukcí– příručka ČKAIT k ČSN EN 1990 (Holický M., Marková J.)

• Skripta ČVUT Základy teorie spolehlivosti a hodnocenírizik (Holický M., Marková J.)

• Skripta ČVUT Zatížení stavebních konstrukcí(Studnička J., Holický M., Marková J.)

• Příručka pro hodnocení existujících konstrukcí – publikace ČKAIT (Holický M., Marková J. a kol.)

Page 3: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Směrnice rady 89/106/EHS (CPD)Hlavní požadavky

Interpretační dokumenty ID1 až ID6 (+ 1)

Školení se zabývá především požadavky na mechanickou odolnost

•Mechanická odolnost a stabilita

•Bezpečnost při požáru

•Hygiena, zdraví, životní prostředí

•Uživatelská bezpečnost

•Ochrana proti hluku

•Úspora energie a ochrana tepla

•Trvale udržitelné používání přírodních zdrojů

Page 4: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Vazby mezi Eurokódy

EN 1990

EN 1991

EN 1992 EN 1993 EN 1994EN 1995 EN 1996 EN 1999

EN 1998EN 1997

Zásady navrhování, únosnost, použitelnost a trvanlivost

Zatížení konstrukcí, stálé, proměnné, mimořádnéNávrh a konstrukčnízásady pro konstrukce z různých materiálů

Geotechnický a seizmický návrh

Page 5: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

CEN/TC 250/SC 1 až 9

Název česká verzeEN 1990: Zásady navrhování 2004-07EN 1991: Zatížení konstrukcí 2004-08EN 1992: Navrhování betonových konstrukcí 2006-07EN 1993: Navrhování ocelových konstrukcí 2006-08EN 1994: Navrhování spřažených ocelobet. konstr. 2006-07EN 1995: Navrhování dřevěných konstrukcí 2006EN 1996: Navrhování zděných konstrukcí 2006-07EN 1997: Navrhování geotechnických konstrukcí 2006-08EN 1998: Navrhování konstrukcí proti zemětřesení 2006-08EN 1999: Navrhování hliníkových konstrukcí 2009

Page 6: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Nová odborná terminologie

Characteristic value– charakteristická hodnotaDesign value– návrhová hodnotaVariable action– proměnné zatíženíLeading variable action– hlavní proměnné zatíženíAccompanying variable actions–

vedlejší proměnná zatíženíRepresentative value of variable action–

reprezentativní hodnoty proměnných zatíženíResistance – odolnost (únosnost)Load effect– účinek zatíženíReliability verification– ověřování spolehlivosti

Page 7: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Národně stanovené parametry (NDP)

EN 19903%

EN 19996%

EN 199810%

EN 19975%

EN 19964%

EN 19952%

EN 19944%

EN 199325%

EN 199216%

EN 199125%

EN 1990

EN 1991

EN 1992

EN 1993

EN 1994

EN 1995

EN 1996

EN 1997

EN 1998

EN 1999

Celkový počet 1055 (1600)

Page 8: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Stav zavádění Eurokódů v zemích CEN

0%

20%

40%

60%

80%

100%

EN

199

9

EN

199

8

EN

199

7

EN

199

6

EN

199

5

EN

199

4

EN

199

3

EN

199

2

EN

199

1

EN

199

0Translation National Annex National Annex (EN) National Standardpřeklady NP v nár.

jazyce NP v angl. verzi národní norma

ČR: přechodné období od 1.1.1999 do 03/2010 ČSN EN Eurokódy

Page 9: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

EN 1990 Zásady navrhování konstrukcíÚvod

1 Všeobecně

2 Požadavky

3 Zásady navrhování podle mezních stavů

4 Základní veličiny

5 Analýza konstrukce a navrhování pomocí zkoušek

6 Ověřování metodou dílčích součinitelů

A1, A2 Použití pro pozemní stavby, pro mosty

B Management spolehlivosti staveb

C Zásady pro navrhování metodou dílčích součinitelů a pro analýzu spolehlivosti

D Navrhování pomocí zkoušek

Page 10: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Zásady a aplikační pravidla

Zásady (P)– pokyny, požadavky a modely, pro kterénelze uplatnit alternativní postup

Aplikační pravidla– lze použít alternativní postup, pokud se prokáže zajištění alespoň stejné spolehlivosti řešení

EN 1990 uvádí základní požadavky na

- únosnost (bezpečnost osob, zvířat, majetku)

- použitelnost (funkční způsobilost, pohoda, vzhled)

Pozor při prokazování shody vlastnosti výrobku –podklad pro vydání značky CE – pak raději zásady P.

Page 11: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

EN 1990 - návrhové situace a životnost• Návrhové situace – soubor podmínek, kterým může být

konstrukce během návrhové životnosti vystavena – Trvalá - normální provoz – Dočasná - výstavba, přestavba– Mimořádná - požár, výbuch, náraz– Seizmická - zemětřesení

• Návrhové životnosti – indikativní hodnoty

– Dočasné konstrukce 10 let– Vyměnitelné součásti 10 až 25 let– Zemědělské konstrukce 25 až 50 let– Budovy 80 (50) let– Mosty, tunely, památníky 100 let

Page 12: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Mimořádná návrhová situace při požáruG + Q

L

Pož. zat. qfi

Odolnost R

td > td,regu, Ed < Rd,Θd >Θcr,d | požár

Obecné

Page 13: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Mimořádná návrhová situace u mostů

Náraz těžkého vozidla

Porucha mostní konstrukcí v důsledku sesuvu blízkého svahu

Page 14: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Zatížení sněhem (mimořádné?!)

Page 15: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Mezní stavy• Mezní stavy- stavy při jejichž překročení ztrácíkonstrukce schopnost plnit funkční požadavky• Mezní stavy únosnosti

– ztráta rovnováhy konstrukce jako tuhého tělesa– porušení, zřícení, ztráta stability– porušení únavou

• Mezní stavy použitelnosti– provozuschopnost částí konstrukce– pohodlíuživatelů, kmitání– vzhled,průhyby, trhliny

• Mezní stavy trvanlivosti• Robustnost

Page 16: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Millennium bridge in London

Page 17: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Trvanlivost je nedílnou součástí návrhu

Page 18: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Celistvost - robustnost

Obvodové věnce Vnitřní vazby

Svázání sloupů a stěn

Svázání sloupů

Ronan Point 1968 –výbuch v 20. podlaží

Konstrukce má být navržena a provedena tak, aby se neporušila způsobem nepřiměřeným příčině (požár, výbuch, náraz, lidské chyby).

Opatření – vazby mezi prvky

Page 19: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Robustnost budov

(A) lokální porušení nemá překročit 15 % plochy z přilehlých podlaží(B) předpokládá se, že dojde k odstranění sloupu

a) půdorys b) pohled

Page 20: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Robustnost mostů

Page 21: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

•Nejistoty Možnost popisu- Náhodnosti - přirozená proměnlivost

- Statistické nejistoty - nedostatek dat

- Modelové nejistoty

- Neurčitosti - nepřesnosti definic

- Hrubé chyby - lidský činitel

- Neznalosti - nové materiály a podmínky

•Nástroje- teorie pravděpodobnosti a fuzzy množin

- matematická statistika

Některé nejistoty je obtížné kvantifikovat

Nejistoty ve stavebnictví

Page 22: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Mez kluzu pro S 235 – 792 měřeníDensity Plot (Shifted Lognormal) - [A1_792]

210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 4200.000

0.005

0.010

0.015

0.020

Relative frequency

Yield strength [MPa]

Odlehlá pozorování

mX = 290.1 MPasX = 23.3 MPaVX = 0.08aX = 0.96fyd,001= 243 MPafyk,05 = 259 MPa

fyd fyk

Page 23: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Nehomogenní soubor

Nižší jakost Vyšší jakost

Vzniká často smíšením měření oceli vyšší jakosti s nižší jakostí.

Page 24: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Spolehlivost

ttf,f ; ββ >< PP )( f-1N Pβ Φ−=

Vztah mezi Pf a ββββ

Pf 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7

β 1,28 2,32 3,09 3,72 4,27 4,75 5,20

•Spolehlivost - vlastnost (pravděpodobnost) konstrukce plnit předpokládané funkce během stanovené doby životnosti za určitých podmínek.

- spolehlivost - pravděpodobnost poruchy pf

- funkce - požadavky- doba životnosti T- určité podmínky

•Pravděpodobnost poruchy Pf jenejdůležitější a objektivní míra spolehlivosti konstrukce

Page 25: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Směrná pravděpodobnost

Počet úmrtí za

Pro životnost 50 let: Pf,t ~ 10-4 , β ∼ 3,8

Činnost/příčina 1 h. a 108 o., 50 let a 1 o.Horolezectví 2700 ~1,0Letecká doprava 120 0,5Automobilová doprava 56 0,25Výstavba 7,7 0,033Průmyslová výroba 2,0 0,0088Zřícení konstrukce 0,002 0,000009

Page 26: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Diferenciace spolehlivosti v EN a ISOKlasifikace spolehlivosti v EN 1990

Index spolehlivostiβTřídy spolehliv.

Nebezpečí ztráty života ekonomické, sociální a ekologické škody

βt pro 1 rok

βt pro 50 let

Příklady budov a inženýrských staveb

3 – high Vysoké 5,2 4,3 Mosty, významnébudovy

2 – normal Střední 4,7 3,8 Obytné a kancelářskébudovy

1 – low Nízké 4,2 3,3 Zemědělské budovy, skleníky

Směrné hodnoty indexu spolehlivostiβt v ISO 2394Následky poruchyRelativní cena opatření

na zvýšení spolehlivosti malé some mírné velké

Velká 0 1,5 2,3 3,1Střední 1,3 2,3 3,1 3,8Malá 2,3 3,1 3,8 4,3

Page 27: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Základní a výsledné veličiny

•Základní veličiny:- zatíženíF

- materiálové vlastnosti f

- rozměry a

•Výsledné veličiny - odolnost konstrukce R

- účinek zatíženíE

•Podmínka spolehlivosti ⇒ rezerva Z

E < R ⇒ Z = R - E

Page 28: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Rezerva spolehlivosti Z = R - E > 0

poruchy Pravdepod.

0

Spolehlivost

βσZ µZ

( )xZϕ

222, ERZERZ σσσµµµ +=−=Index spolehlivosti: ZZ σµβ /=

Pro normální rozdělení

Page 29: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

φ(Z)

ZZ

Z

Příklad stanovení spolehlivosti táhla

µR =100

µE = 50

σR= 10

σE =10

Rezerva spolehlivosti Z = R - E

Hustata pravděpodobnosti

Page 30: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Stanovení ukazatelů spolehlivosti

Z = R - E

µZ = µR - µE = 100 – 50 = 50

σZ2 = σR

2 + σE2 = 142

β = µg / σg

β = 3,54

Pf = P(Z < 0) = ΦZ(0) = 0,0002

Page 31: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Metody ověřování spolehlivosti

•Historické a empirické metody

•Dovolená namáhání

•Stupeň bezpečnosti

•Metoda dílčích součinitelů

•Pravděpodobnostní metody

•Hodnocení rizikZvyšuje se náročnost výpočtu

Page 32: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Nejstarší stavebnízákon

Stavitel nedostatečně pevného domu, který se zřítil a zabil majitele,

- bude připraven o život.

Chamurabiho zákony, Babylon, 2200 BC

Page 33: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Návaznost metod ověřováníspolehlivosti

Pravděpodobnostní metody

FORM(Úroveň II)

Metoda a Metoda b

Metoda c

Polo-pravděpodobnostní metody(Úroveň I)

Metoda dílčích součinitelů

Kalibrace Kalibrace Kalibrace

Deterministické metody

Historické metodyEmpirické metody

Plně pravděpobnostní metody(Úroveň III)

Page 34: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Návrhové hodnoty:- zatížení- vlast. materiálů- rozměrů

γF , γM, ψi jsou závislé na úrovni spolehlivostiβ

Podstata metody dílčích součinitelů

),,(),,( dddddddd afFRafFE <

F FF id k= γ ψ

0,kd ≈∆∆±= aaaaMkd / γff =

Příklad: Ed = γGGk + γQQk < Rd = A fyk /γM

Charakteristické hodnoty:- zatížení: Fk (horní kvantil = F0,98) - vlastností materiálů: fk (dolní kvantil = f0,05)- rozměrů ak (nominální hodnoty =anom)

Podmínka spolehlivosti:

Page 35: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Zatížení konstrukcí podle Eurokódů

Klasifikace zatíženíKombinace zatíženíStélé a proměnné zatíženíZatížení sněhemZatížení větremPříklady a závěry

Milan Holický

Kloknerův ústav ČVUT, Šolínova 7, 166 08 Praha 6

ČKAIT, Brno, 7.4.2011

Page 36: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Klasifikace zatíženíStálá

G Proměnná

Q Mimořádná

A - Vlastní tíha, pevně zabudované součásti - Předpětí - Zatížení vodou a zeminou - Nepřímá zatížení, např. od sedání základů

- Užitná zatížení - Sníh - Vítr - Nepřímá zatížení, např. od teploty

- Výbuch - Požár - Náraz vozidel

Page 37: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Charakteristické hodnoty

-3,5 -2,5 -1,5 -0,5 0,5 1,5 2,5 3,5 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Hustota pravděpodobnosti ϕ(x) pevnosti nebo zatížení X

Příklad náhodné veličiny X s normálním rozdělením

p = 0,05 1- p = 0,02

směrodatná odchylka σ σ

průměr µ

charakteristická hodnota pevnosti xk=x0,05

(x-µ)/σ

charakteristická hodnota? zatížení xk=x0,98

Charakteristické hodnoty nejsou zpravidla průměrné hodnoty.Pro běžné materiály a zatížení jsou uvedeny v předpisech.

Page 38: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Stálé a proměnné zatížení

Čas

Oka

mži

téza

tížen

í Stálé zatížení

Proměnná zatížení

Page 39: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Proměnná zatíženíQ

Referenční doba τ = 1 rok ⇒ maxima Qmax rozdělení ΦQmax(Q)

Page 40: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Charakteristická hodnota proměnných zatíženíQk a doba návratu T

Referenční doba τ = 1 rok ⇒ maxima Qmax rozdělení ΦQmax(Q)Charakteristická hodnota Qk = ΦQmax

-1(P), P= 0,98

Density Plots (1 Graphs) - [gumbel]

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0

0.5

1.0

1.5

2.0

Relative Frequency

Value of X

Qk pro P=0.98

Doba návratu T = τ/(1-P) = 1/0,02=50 let

Page 41: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Reprezentativní hodnoty

∆t1 ∆t2 ∆t3

Charakteristická hodnota Qk

Kombinační hodnota ψ0Qk

Častá hodnota ψ1Qk

Kvazistálá hodnota ψ2QkOka

mži

téza

tížen

íQ

Čas

Page 42: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Charakteristická hodnota zatížení

• průměrná hodnota při malé proměnnosti: Gm, Pm

• dolní nebo horní kvantil při větší proměnnosti:

- Gk,inf (5% kvantil), Pk,inf

-Gk,sup (95% kvantil), Pk,sup

• nominální hodnota

• hodnota specifikovaná pro jednotlivý projekt (Ak)

Page 43: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Reprezentativní hodnoty proměnných zatížení

Kombinační hodnota ψ0Qk- redukovaná pravděpodobnost výskytu

nepříznivých hodnot několika nezávislých zatížení

Častá hodnota ψ1Qk - celková doba je 0,01 referenční doby

Kvazistálá hodnota ψ2Qk- celková doba je 0,5 referenční doby

Page 44: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Součinitele ψiČSN EN 1990, 2002, tabulka A.1.1

Zatížení ψ0 ψ1 ψ2

Užitné A, B 0,7 0,5 0,3 Užitné C, D 0,7 0,5 0,6 Užitné E 1,0 0,9 0,8

Sníh 0,5 0,2 0,0Vítr 0,6 0,2 0,0Teplota 0,6 0,5 0,0

Page 45: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Charakteristické a návrhové hodnoty

Charakteristické hodnoty Fk: Gk, Qk, Pk, gk, qk,pk

Návrhové hodnoty obecně Fd = γF Fk

Návrhové hodnoty stálých zatížení: Gd = γG Gk

- proměnných zatížení: Qd = γQ Qk nebo Qd = γQ ψi Qk = γQ Qrep

kde Qrep= ψi Qk označuje reprezentativní hodnotu Q

Zatížení jsou náhodnéveličiny, které se označují symboly

F: G, Q, P, g, q,p

-3,5 -2,5 -1,5 -0,5 0,5 1,5 2,5 3,5 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Hustota pravděpodobnosti ϕ(x)

Standardizovaná náhodná veličina X s normálním rozdělením

p = 0,05 1- p = 0,05

směrodatná odchylka σ σ

průměr µ

charakteristická hodnota pevnosti xk=x0,05

(x-µ)/σ

charakteristická hodnota zatížení xk=x0,95

Page 46: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Kombinace zatížení v EN 1990

Únosnost:EQU - rovnováha (6.7)STR, GEO - konstrukce (6.10)mimořádné kombinace (6.11)FAT - únava

Použitelnost:charakteristická - nevratné(6.14)častá - vratné (6.15)kvazistálá - dlouhodobé (6.16)

EN 1990, 2002

Ed,dst ≤ Ed,stb

Ed ≤ Rd

Ed ≤ Cd

Page 47: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Kombinace pro mezní stavy únosnosti

)b11.6()( k1

21

1k2111dkk ii

ij

j QQneboAPG ∑ψ+∑ ψψ+++>≥

•Trvalá a dočasná návrhová situace - základní k.

• Mimořádná návrhová situace

)10.6(k011

1k1kk iii

Qij

QPjGj QQPG ψγγγγ ∑∑>≥

+++

• Seizmická návrhová situace)b12.6(k

12

1Edkk i

ii

jj QAPG ∑ψ∑ +++

≥≥

)a10.6(k011

kk iii

Qij

PjGj QPG ψγγγ ∑∑≥≥

++

(6.10b)k011

1k1kk iii

Qij

QPjGjj QQPG ψγγγγξ ∑∑>≥

+++

•nebo

(A)

(B)

Page 48: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Součinitele γG a γQ

Mezní stav Účinek zatížení γG γQ

A-EQU Nepříznivý 1,10 1,50Příznivý 0,90 0,00

B-STR/GEO Nepříznivý 1,35 1,50Příznivý 1,00 0,00

C- STR/GEO Nepříznivý 1,00 1,30Příznivý 1,00 0,00

EN 1990, 2002, tabulky A.1.2

Page 49: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Dílčí součinitele v EN 1990

Uncertainty in actions γf

γF

Uncertainty in action effects γSd

Uncertainty in structural resistance γRd

γM

Uncertainty in material γm

Symboly podle obr. C3 v EN 1990

γF=γf γSd, γM = γm γRd

Nejistoty vlastností materiálů

Nejistoty zatížení

Nejistoty účinků zatížení

Nejistoty modelu odolnosti

Page 50: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Přehled dílčích

součinitelů

Návrhová hodnota materiálové vlastnosti

m

kd γ

η XX =

Charakteristická hodnota materiálové

vlastnosti Xk

Nominální hodnota geometrického údaje

anom

×mγ

η

×d

1

Reprezentativní hodnota zatížení

Frep = ψ Fk

Návrhová hodnota geometrického

údaje aaa ∆±= nomd

Návrhová hodnota zatížení

Fd = γf Frep

Účinek zatížení E(γf ψ Fk)

Návrhové hodnoty účinků zatížení Ed = γSd E{ γ f,i ψ Fk,i; ad}

Ed = E{ γF,i ψ Fk,i; ad}

Ed = γF,1 E{ψ Fk,1, ii Fk,

f,1

f, ψγγ

; da }

Návrhová odolnost

= dm

k

dd

1a;

XRR

i,

i,i

R γη

γ

Rd = R,M 1

1

γ{ η1Xk,1; ;k,

m

1mi

i,

,i Xγγη

da }

Rd = R { ;k,M

ii,

i Xγη

da }

Rd = M

k

γR

Různé způsoby vyjádření

×γSd

×γf

Page 51: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Spolehlivost ocelového prvku

A, B označují kombinace podle EN 1990 (γG = 1,35, γQ = 1,5), D jekombinace A se součinitelemγQ =1+0,5χ, χ = Qk/(Gk+Qk).

0 0.2 0.4 0.6 0.8 3

3.5

4

4.5

5

5.5

6

.

Α

Β

χlim,B χ

Β D

β

g(X)=KR As fy – KE (G+Q+W)

Page 52: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Kombinace pro mezní stavy použitelnosti

)15.6(k1

21

1k11kk ii

ij

j QQPG ∑∑>≥

+++ ψψ

• Charakteristická - trvalé (nevratné) změny

• Častá kombinace - lokální účinky

)14.6(k1

01

1kkk ii

ij

j QQPG ∑∑>≥

+++ ψ

• Kvazistálá kombinace - dlouhodobé účinky)16.6(k

12

1kk i

ii

jj QPG ∑∑

≥≥++ ψ

• Občasná kombinace – betonové mostyk,i

1,1k,11,infq

1, "+""+""+" QQPG

ii

jjk ∑∑

>≥

ψψ (A2.1b)

Page 53: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

n× hs

a1 a1 a1

hs

hs

hs

L

a2

Hlavní zatížení

W

S

Q

W

Page 54: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Příklad ocelového táhla

E

RE = G + Q

A: Ed = γGGk + γQQk

B: Ed > γGGk + ψ0γQQk

> ξ γGGk + γQQk

R = A fyRd = A fyk /γM = A fyd

Ed < Rd A > Ed / fyd,

ObecněNávrhovéhodnoty

Návrh plochyA

Účinek zatížení Odolnost

Příklad: γG= 1,35 , γQ= 1,5, ξ = 0,85, ψ0 = 0,7,γM = 1,10Gk = 0,6 MN, Qk = 0,4 MN,Gk+ Qk = 1,0 MNfyk = 235 MPa, fyd = fyk/ γM= 214 MPaA: Ed = 1,35 × 0,6+1,5 × 0,4 = 1,41 MN

B: Ed = 1,35 × 0,6 + 0,7×1,5×0,4 = 1,23 MN= 0,85 × 1,35 × 0,6+1,5 × 0,4 = 1,29 MN

A: A > 1,41/214 = 0,0066 m2

B: A > 1,29/214= 0,0060 m2

Page 55: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Konzolový nosníkZatíženíg1, g2, q1, q2, G

l1 = 4,5 m l2 = 3,0 m

q1 q2 g1 g2 G

A B(a) (c) (b) (d)

l1 = 4,5 m l2 = 3,0 m

q1g1 g2G

A B(a) (c) (b) (d)

l1 = 4,5 m l2 = 3,0 m

q2g1 g2 G

A B(a) (c) (b) (d)

l1 = 4,5 m l2 = 3,0 m

q2g1 g2 G

A B(a) (c) (b) (d)

Maximální moment v (b) a reakce B

Maximální moment v (c)

Statická rovnováha (minimální reakce A)

Page 56: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Kombinace zatížení

l1 = 4,5 m l2 = 3,0 m

q1 q2 g1 g2 G

A B(a) (c) (b) (d)

Součinitele pro zatížení (ψ ψ ψ ψ × × × × γγγγ ) Zat. stav

Extrém M v bodě

Mezní stav g1 g2 q1 q2 G

1 - Rovnováhy (6.7) 0,9×1,00 1,1×1,00 - 1,50 1,1×1,00

4 (c) Únosnosti (6.10) 1,35 1,00 1,50 - 1,00

6 (c) Únosnosti (6.10a) 1,35 1,00 0,7×1,50 - 1,00

7 (c) Únosnosti (6.10b) 0,85×1,35 1,00 1,50 - 1,00

12 - Použitelnosti (6.14) –

nevratné MSP 1,00 1,00 1,00 - 1,00

14 - Použitelnosti (6.16) – dlouhodobé účinky

1,00 1,00 0,3×1,00 - 1,00

Page 57: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Účinek zatížení

1 21 2 3

40,5

-85,5

-159,1

1 21 2 3

47,8

-176,2

-85,5

1 21 2 3

-4.0

-64.8

96.6

6.6

Eq(6.7) - smyk

Eq. (6.10)ohybové momenty

Eq. (6.10a) a (6.10b)ohybové momenty

Page 58: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Spojitý nosník - únosnost

1 2 31 2 3 4

5m 5m 5m

g q1 q2 q3

Součinitele pro zatížení (ψ ψ ψ ψ × × × × γγγγ ) Zat. stav

Extrém M v bodě

Mezní stav g q1 q2 q3

1 (e) Únosnosti (6.10) 1,35 1,50 - 1,50 2 (f) Únosnosti (6.10) 1,35 - 1,50 - 3 (b) Únosnosti (6.10) 1,35 1,50 1,50 - 5 (b) Únosnosti (6.10a) 1,35 0,7×1,50 0,7×1,50 - 6 (b) Únosnosti (6.10b) 0,85×1,35 1,50 1,50 - 11 (f) Únosnosti (6.10a) 1,35 - 0,7×1,50 - 12 (f) Únosnosti (6.10b) 0,85×1,35 - 1,50 - 14 - Použitelnosti (6.14) 1,00 1,00 - 1,00 15 - Použitelnosti (6.14) 1,00 - 1,00 - 16 - Použitelnosti (6.16) 1,00 0,3×1,00 - 0,3×1,00 17 - Použitelnosti (6.16) 1,00 - 0,3×1,00 -

(a) (b) (c) (d)(e) (f) (g)

Page 59: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Původ a příčiny poruch

Návrh Provádění. Provoz Ostatní

20 % 50 % 15 % 15 %

Lidské chyby Zatížení

80 % 20 %

Lidské chyby lze omezit kontrolou jakosti

Page 60: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Poznámky k tvorbě Eurokódů• Tvorba Eurokódů dosáhla značných úspěchů a uznání i v

mimoevropských zemích • Zanedlouho budou členské země CEN navrhovat

konstrukce podle jednotné metodiky• Zamýšlený vysoký stupeň sjednocení alternativních

postupů se však zatím nepodařilo dosáhnout• Eurokódy se postupně stanou platnými českými předpisy

a současné normy ČSN se budou rušit• V ČR lze očekávat zvýšení spolehlivosti a trvanlivosti

konstrukcí, ale i zvýšení spotřeby materiálu• Očekává se další zdokonalování Eurokódů i žádoucí

sjednocování dosud alternativních postupů

Page 61: Zásady navrhování podle Eurokódů - CKAIT · 2020. 2. 16. · Zásady navrhování podle Eurokódů Tvorba Eurokódů Návrhové situace, mezní stavy Nejistoty, spolehlivost

Závěrečné poznámky

• Metoda dílčích součinitelů je nejdokonalejšíoperativní metoda navrhování

• Pravděpodobnostní metody umožňují porovnávání, zobecňování a další zdokonalování

• Dosud je spolehlivost značně nevyrovnaná

• Další kalibrace součinitelů spolehlivosti je žádoucí

• Ve zvláštních případech je možno aplikovat pravděpodobnostní postupy

Zavěšený most v İresund


Recommended