Tvorba výpočetní aplikace pro analýzu železobetonových sloupů pomocí interakčního diagramu

Abstract

Tato práce se zabývá problematikou porušení a únosnosti železobetonových průřezů a sestrojení interakčního diagramu oboustranně vyztuženého železobetonového obdélníkového průřezu. Cílem této práce je podrobné teoretické prozkoumání problematiky a vytvoření výpočetního programu pro sestrojení přesného interakčního diagramu. Práce přehledně a podrobně shrnuje a popisuje způsoby porušení železobetonových průřezů, pracovní diagramy materiálů a postupy sestrojení interakčních diagramů průřezů. Práce představuje algoritmy pro sestrojení tří typů interakčních diagramů. Prvním z nich je zjednodušený bodový interakční diagram, při jehož sestrojení jsou uvažovány nejjednodušší pracovní diagramy materiálů. Druhý algoritmus rovněž uvažuje nejjednodušší pracovní diagramy materiálů, avšak sestrojuje interakční diagram z mnoha bodů. Třetím je mnohobodový interakční diagram, při jehož sestrojení jsou používány nelineární pracovní diagramy materiálů. Pomocí třetího algoritmu byla vytvořena parametrická studie, ve které byly prozkoumány vlivy jednotlivých vstupních parametrů výpočtu na velikost a tvar interakčního diagramu průřezu. V rámci této práce byl vytvořen program pro sestrojení interakčního diagramu. K zadávání vstupních hodnot slouží vytvořené grafické rozhraní programu a při výpočtech jsou používány výše zmíněné algoritmy. Tento program je popsán v této práci a přiložen jako příloha. Hlavním přínosem této práce je vytvořený program, který umožňuje rychle a jednoduše sestrojit přesný interakční diagram průřezu a rovněž umožňuje sestrojit bodový interakční diagram průřezu, který lze porovnat s ručním výpočtem. Dalším významným výstupem této práce je přehledné sjednocení a popsání celé problematiky porušení a únosnosti železobetonových průřezů namáhaných normálou silou a ohybovým momentem. Práce poskytuje jak dostatek informací pro důkladné teoretické pochopení problematiky, tak ucelený popis postupu výpočtu únosnosti průřezu a popis sestrojení interakčního diagramu, včetně vysvětlení a odvození všech vztahů.

This thesis deals with the matter of destruction and load-bearing capacity of reinforced concrete cross-sections and the matter of constructing interaction diagram for a reinforced concrete rectangular cross-section. The objective of this thesis is a thorough theoretical examination of said matters and a development of a computer program capable of constructing interaction diagrams. Thesis clearly and thoroughly summarizes and describes potential manners of cross-section destruction, stress-strain behaviour of materials and methods of constructing interaction diagrams. Thesis introduces three algorithms for the construction of three different types of interaction diagrams. The first type is a simplified point interaction diagram assuming the most simplified stress-strain behaviour of materials. For the second one, also the most simplified stress-strain behaviour of materials is assumed, however the diagram is constructed using multiple points. Third type is an interaction diagram assuming complex nonlinear stress-strain behaviour of materials. Using third, the most complex, algorithm a parametric study has been conducted. This study has examined and analysed the effects/impacts of each input argument on the size and shape of interaction diagram of reinforced concrete cross-sections. As a part of this thesis a computer program capable of constructing interaction diagrams was developed. The program is an implementation of the three aforementioned algorithms. A graphical user interface is used to input arguments for the computation and construction of the interaction diagram. The program is described in this thesis and attached in the appendix of this thesis. The most significant contribution of this thesis lies in providing a computer program capable of constructing accurate interaction diagram as well as constructing simplified point interaction diagram which can be compared with calculation by hand. Another significant output of this thesis is an organized unification and description of the matter regarding destruction and load capacity of reinforced concrete cross-sections loaded by bending moment and normal force. This thesis provides enough information for thorough understanding of said matter. Thesis also provides unified description of how to calculate load capacity of a cross-section and how to construct interaction diagram for a reinforced concrete cross-section, including explanation and derivation of all formulas.