Analýza ocelových lanových rámů v konstrukcích velkých rozpětí

Předmětem této diplomové práce je multikriteriální staticko-pevnostní analýza a numerická optimalizace ocelovo-lanového halového zastřešení o velkém rozpětí.

Kabelová konstrukce (z ocelových lan)

V rešeršní části byla navržena autorská klasifikace a kategorizace analyzovaných systémů. To umožnilo systemizaci znalostí a přesné přesunutí těžiště z klasických soustav typu Beam String Structure (BSS) na specifické, pokročilé systémy CAS (Cable Arch Structure), které se staly hlavním objektem dalších analýz. Jako přímý referenční bod a architektonicko-konstrukční inspirace byla přijata konstrukce zastřešení nástupišť nádraží Lehrter Bahnhof v Berlíně.

V projekční části byl za použití prostředí parametrického navrhování (Rhino/Grasshopper) implementován algoritmus hledání tvaru (Form-Finding), založený na metodě dynamické relaxace. To umožnilo optimální vytvarování výchozí geometrie obloukové střešní vaznice v těsné korelaci s průběhem tlakové čáry od stálých zatížení, což v ní minimalizovalo ohybové momenty a převedlo dominantní napěťový stav na čistý tlak.

Hlavní statický výpočet systému CAS byl realizován v softwarovém prostředí Dlubal RFEM 6. Vzhledem k přítomnosti štíhlých tažených prvků byl statický výpočet Mainframe proveden geometricky nelineární analýzou III. řádu (teorie velkých posunů). Za účelem posouzení chování systému bylo klasické ověření stability nosníku rozšířeno o Lineární Analýzu Vzpěru (LBA) a pokročilou analýzu deplanace průřezu (7. stupeň volnosti). To umožnilo přesné vystižení skutečného, prostorového kroucení s ohybem analyzovaného oblouku. Získané výsledky posloužily k provedení předběžného dimenzování konstrukčních prvků, které je považováno za předběžnou fázi a podklad pro vlastní, úplnou projekční proceduru. Izolované interakční diagramy vnitřních sil a analýza sil v hlavním lanu umožnily posoudit rezervy průřezu a identifikovat oblasti pro další analýzy. Formulované konečné závěry představují kritické shrnutí této předběžné fáze dimenzování a definují směrnice pro cílové metody dimenzování systémů CAS. Práce dokazuje, že integrace parametrického Form-Finding s nelineárními procedurami MKP představuje vysoce efektivní nástroj v předběžné koncepčně-projekční fázi moderních velkoprostorových konstrukcí.