Návrh a výpočet dřevostaveb – STC APM
Dřevěné konstrukce se staly široce používanými ve stavební praxi, včetně navrhování a výstavby unikátních budov a konstrukcí. Dřevo jako stavební materiál ospravedlňuje své použití tím, že umožňuje inženýrům vytvářet spolehlivé a odolné prostorové struktury, které popisují širokou škálu architektonických forem.
Podobně jako při navrhování ocelových a železobetonových konstrukcí vyžaduje výpočet dřevostaveb určité odborné dovednosti nezbytné pro rozhodování, které zajistí pevnost, tuhost a stabilitu budov a konstrukcí. Pro provedení odpovídajících výpočtů je navíc nutná softwarová implementace, která umožní inženýrovi vybrat řezy a zkontrolovat konstrukční jednotky prostorových modelů různých geometrických konfigurací.
Konstrukce výpočtových modelů budov a konstrukcí s dřevěným rámem se obvykle omezuje na použití prutových prvků a desek (skořepin) pro analýzu napěťově-deformačního stavu. Realizace projektu navíc vyžaduje výpočet pevnosti všech konstrukčních spojů. Je zřejmé, že pro efektivní provádění takových výpočtů musí být proces návrhu automatizován.
Program APM Civil Engineering umožňuje provádět výpočty dřevěných konstrukcí a uzlů napojení prvků v souladu s aktuálními regulačními dokumenty pro skupiny I a II mezních stavů.
Vlastnosti výpočtu dřevěných konstrukcí
Funkčnost programu APM Civil Engineering umožňuje inženýrovi provádět výpočty dřevěných konstrukcí, které lze stejně jako v případě ocelových a železobetonových konstrukcí rozdělit na dva typy: návrhové a ověřovací.
Návrhový výpočet zahrnuje výběr průřezů dřevěných prvků, které splňují požadavky na pevnost, tuhost a stabilitu v souladu se zadanými vnějšími silovými účinky. Ověřovací výpočet jako inverzní problém umožňuje inženýrovi učinit závěr o vhodnosti použití průřezů a spolehlivosti napojovacích uzlů prvků dřevěné konstrukce.
Metody práce s konstrukčními prvky implementované v programu APM Civil Engineering umožňují ověřování dřevěných prvků jak ve fázi návrhu, tak při kontrole stávajících budov a konstrukcí.
Navrhování dřevostaveb v APM Civil Engineering je sekvenční proces, v jehož první fázi musí inženýr sestavit výpočtový model konstrukce se stanovenými podmínkami pro navazování prvků na sebe. Další fáze návrhu vyžaduje provedení statického výpočtu a analýzy napěťově-deformačního stavu uvažovaného objektu. Dalším krokem je využití vestavěné funkcionality APM Civil Engineering pro práci s dřevěnými konstrukčními prvky. Na základě získaných součinitelů vnitřní síly po provedení statického výpočtu se provádí výběr nebo ověření průřezů dřevěných konstrukcí v souladu s požadavky aktuálních regulačních dokumentů. V důsledku výpočtu má uživatel možnost vyhodnotit rozložení koeficientů použití průřezů dřevěných prvků a v případě potřeby rozhodnout o optimalizaci a sjednocení uvažované konstrukce splňující uvedená kritéria pevnosti, tuhosti a stability.
Výpočet průřezů a kontrola jejich shody s potřebnými kritérii není konečným úkolem projektanta. Vypracování projektu musí být zpravidla doprovázeno návrhem přípojných uzlů dřevěných konstrukcí na základě výsledků provedeného výpočtu.
Omezený rozsah použití dřevěných konstrukcí v rozponech přesahujících standardní rozměry dřeva vedl k širokému použití příhradových konstrukcí a konstrukcí z lamelového dřeva a také kombinovaných konstrukcí (kov-dřevěné vazníky, trámy).
Modul APM Wood, který je součástí programu APM Civil Engineering, umožňuje automatický výpočet uzlových vazeb dřevěných konstrukcí. Uvažované uzly jsou spoje na kovových ozubených deskách (MTP). Program umožňuje vytvořit model vypočtené konstrukce libovolné ploché konfigurace, nastavit kinematické, resp. silové okrajové podmínky ve formě podpor a působících vnějších zatížení.
Na základě výsledků výpočtu program APM Wood automaticky vybere požadované geometrické rozměry MZP a umístí je do diagramu. Před provedením výpočtu pro výběr rozměrů MZP má uživatel možnost nastavit potřebné parametry připojení. Model dřevěných konstrukcí v APM Wood počítá s řezáním průřezů prvků při jejich navazování, takže výsledky výpočtu lze použít k získání dat připravených k použití při tvorbě grafické dokumentace.
Je třeba poznamenat, že provedení výše uvedených výpočtů vyžaduje pohodlnou softwarovou realizaci statických výpočtů dřevěných konstrukcí od působení vnějších zatížení s jejich vypočtenými kombinacemi v souladu s požadavky aktuálních regulačních dokumentů.
Návrhová kombinace zatížení (DCL) v APM Civil Engineering je funkcionalita, ve které může uživatel buď samostatně, nebo pomocí postupu automatického výpočtu specifikovat všechny možné kombinace vnějších zatížení, pro které musí být daná konstrukce navržena.
Funkčnost RSN v APM Civil Engineering umožňuje seskupovat typy vnějších vlivů na budovu nebo konstrukci v závislosti na jejich klasifikaci, jak je stanoveno v aktuálních regulačních dokumentech, a také nastavit pravidla pro tvorbu RSN, pokud existují střídavé, vzájemně se vylučující nebo souběžné vlivy. Každému ze zadaných zatížení jsou automaticky přiřazeny součinitele spolehlivosti zatížení a kombinační součinitele a následně na základě výsledků výpočtu má APM Civil Engineering možnost graficky zobrazit výsledky výpočtu RSN (včetně posunů ve všech směrech). Grafickým výstupem je standardní výsledná mapa, která zobrazuje požadovaný faktor síly v každém z konečných prvků.
Schopnosti APM Civil Engineering z hlediska provádění výpočtů stavebních konstrukcí umožňují automatické přiřazení zatížení větrem včetně pulzace a seismického zatížení. Průměrná složka hlavního zatížení větrem se vypočítává automaticky v závislosti na nastavení programu používaného uživatelem, které zahrnuje nastavení typu terénu, oblasti větru a dalších informací poskytovaných aktuálními regulačními dokumenty pro provádění výpočtů, a je nastavena proměnnou výšky k vybraným prvkům objektu. Obdobným způsobem je specifikováno seismické zatížení, které lze zohlednit pomocí uživatelsky definovaných spekter odezvy nebo v souladu s metodikou stanovenou v regulačních dokumentech.