Determinazione iterativa del perimetro di controllo di base secondo EN 1992-1-1 in RF-PUNCH Pro

Articolo tecnico

Il modulo aggiuntivo RF-PUNCH Pro consente di eseguire il progetto di taglio a punzonamento di solai e piastre di fondazione secondo EN 1992-1-1. Nel caso di una soletta, il perimetro di controllo base viene applicato secondo 6.4.2 (1), EN 1992-1-1 [1] ad una distanza di 2d dall'area caricata.

In base al 6.4.2 (2) [1] , occorre considerare i perimetri di controllo a una distanza inferiore a 2d quando la forza concentrata è opposta da un'alta pressione (ad esempio, pressione del suolo su una base). L'area di base del perimetro di controllo viene solitamente determinata iterativamente.

L'allegato nazionale tedesco [2] , NSC al 6.4.4 (2), consente un calcolo semplificato nel caso di solai e fondazioni snelle con

$$ \ mathrm \ lambda \; = \; \ frac {{\ mathrm a} _ \ mathrm \ lambda} {\ mathrm d \;> \; 2} $$

dove λ è la distanza più breve tra l'area caricata e il bordo di fondazione).

In questo caso, il perimetro di controllo base può essere applicato a una distanza di 1d.

Generalmente, RF-PUNCH Pro determina in modo iterativo l'area di base del perimetro di controllo nelle fondazioni e nelle solette. Per eseguire il progetto di punzonatura su una fondazione o una soletta, è necessario selezionare "Fondamenta" come "Elemento struttura" nella Finestra 1.5 Nodi di punzonamento in RF-PUNCH Pro.

Figura 01 - Finestra 1.5 con definizione degli elementi di struttura per il disegno di punzonamento

La forza effettiva risultante viene calcolata in base all'espressione (6.48) di [1] :

$$ {\ mathrm V} _ {\ mathrm {Ed}, \ mathrm {rosso}} \; = \; {\ mathrm V} _ \ mathrm {Ed} \; - \; \ triangle {\ mathrm V} _ \ mathrm {} Ed $$

Secondo 6.4.4 (2), ΔV Ed è la forza netta verso l'alto all'interno del perimetro di controllo considerato (pressione ascendente dal suolo meno il peso proprio della base).

La pressione al suolo, che dovrebbe essere impostata come azione favorevole, può essere inserita anche nella Finestra 1.5 Nodi di Punching Shear alla fine della tabella, compresi i dettagli del singolo nodo della punzonatura. I valori del carico di superficie detraibile e la percentuale di quota deducibile dovrebbero essere specificati qui. Inoltre, è necessario definire il carico di superficie massimo deducibile all'interno del perimetro di controllo base determinato in modo iterativo. Per questo, è impostato "un critico ".

Figura 02 - Carico di superficie deducibile

Esempio di determinazione iterativa dell'area di perimetro di controllo di base

La determinazione iterativa del perimetro di controllo base verrà ora verificata in RF-PUNCH Pro utilizzando un calcolo comparativo, in cui i perimetri di controllo individuali vengono impostati manualmente.

In primo luogo, una piastra di fondazione piccola (spessore della piastra d PL = 500 mm, lunghezza ⋅ larghezza = 2,00 m ⋅ 2,00 m) è modellata in RFEM e una colonna corta in cemento armato (sezione trasversale: rettangolo 350 ⋅ 350 mm, lunghezza L = 2,00 m) è applicato su di esso. Come materiale, viene fissato il calcestruzzo della classe di resistenza C30 / 37. Sarà considerato anche il peso proprio della struttura. Una colonna viene caricata da carichi verticali sulla testa della colonna. La cassa di carico autocaricante include il carico verticale di G k = 800 kN, il caso di carico imposto include il carico verticale di Q k = 450 kN. Pertanto, il valore di progetto del carico di V Ed = 1763,27 kN risulta per la combinazione di carichi CO1 = 1,35 ⋅ G + 1,50 ⋅ Q.

Per determinare il carico superficiale deducibile, le sollecitazioni del contatto σ z per CO1 sono calcolate in RFEM. Nel nostro esempio, lo stress di contatto di 458 kN / m² si applica e viene inserito come valore di carico superficie deducibile in Finestra 1.5, come si può vedere nella Figura 02.

La posizione del rinforzo longitudinale nella piastra di fondazione può essere definita nella Finestra 1.4. In questo esempio, è impostata la copertura in cemento di d 1 = 5,50 cm e d 2 = 6,50 cm. L'altezza statica risultante d è 44,0 cm. L'armatura di base per determinare la resistenza di perforazione della piastra di fondazione non è specificata in questo esempio.

Dopo aver eseguito il calcolo utilizzando i dati sopra menzionati, il criterio di progettazione di 0.87 può essere trovato nella finestra dei risultati 2.1. I dettagli del risultato mostrano i valori intermedi utilizzati per determinare la forza di taglio applicata risultante V Ed, rosso .

Figura 03 - Risultati con determinazione iterativa dell'area di controllo di base perimetrale

In questo caso, RF-PUNCH Pro determina l'area perimetrale di controllo di base a una distanza di l w, = 0,334 m dal bordo dell'area caricata. L'area risultante all'interno del perimetro di controllo di base è:

$$ \ mathrm A \; = \; 0.334 ^ 2 \; \ cdot \; \ mathrm \ pi \; + \; 4 \; \ cdot \; 0.334 \; \ cdot \; 0.35 \; + \; 0.35 ^ 2 \; = \; 0.94 \; \ mathrm m ^ 2 $$

Sulla base di ciò, la forza di taglio riducente risultante ΔV Ed o la forza di taglio applicata risultante V Ed, il rosso è:

$$ \ begin {array} {l} \ triangle {\ mathrm V} _ \ mathrm {Ed} \; = \; 0.94 \; \ mathrm m ^ 2 \; \ cdot \; 458 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m ^ 2 \; = \; 430.78 \; \ mathrm {kN} \\ {\ mathrm V} _ {\ mathrm {Ed}, \ mathrm {red}} \; = \; 1.763.27 \; \ mathrm {kN} \; - \; 430,78 \; \ mathrm {kN} \; = \; 1,332.49 \; \ mathrm {kN} \ end {array} $$

Figura 04 - Visualizzazione del criterio di progettazione V Ed / V Rd, c nel perimetro di controllo di base

Verifica dell'area perimetrale di controllo di base a precisione Ierminata

I risultati del primo calcolo e l'area del perimetro di controllo di base determinata iterativamente in RF-PUNCH Pro verranno ora verificati nel secondo calcolo.

Per questo, l'area del perimetro di controllo base può essere specificata manualmente prima di iniziare il calcolo in RF-PUNCH Pro. La distanza verrà aumentata in modo incrementale, iniziando dall'area di controllo base perimetrale di ΔL = 0,05 m. Verrà esaminata la perforazione su un totale di 15 perimetri di controllo definiti manualmente a una distanza da l w, def = 0,05 ma 0,75 m.

Figura 05 - Area definita dall'utente del perimetro di controllo di base

Come si può vedere nella Figura 05, è ragionevole copiare più volte le fondamenta definite (inclusi i carichi) per questo calcolo. Pertanto, è possibile esaminare 15 diversi metodi di calcolo in un processo di calcolo. Nella Finestra 1.5, è possibile impostare la distanza dell'area caricata individualmente per ciascun nodo di taglio a punzonamento.

Figura 06 - Definizione della distanza dall'area caricata

Dopo aver calcolato tutte le 15 varianti con l'area definita dall'utente del perimetro di controllo base, i risultati possono essere valutati. La seguente figura mostra che è possibile confermare il risultato del primo calcolo (con la determinazione iterativa dell'area di perimetro di controllo di base). Il criterio massimo di progettazione è tra l w, def = 0,30 e 0,35 m (la precedente distanza iterativamente determinata l w, it = 0,334 m).

Figura 07 - Risultati del calcolo con area perimetrale di controllo di base definita dall'utente

Successivamente, i risultati del calcolo con la definizione manuale dell'area di controllo di base perimetrale possono essere valutati graficamente in un grafico Excel. Per questo, il quoziente della forza di taglio applicata risultante e della resistenza al taglio di punzonatura (ν Ed, rosso / ν Rd, c ) viene applicato all'asse verticale. L'asse orizzontale è utilizzato per il quoziente tra la distanza alla zona caricato e l'altezza statica (a it / d).

Valori di riferimento dal primo calcolo:

$$ \ begin {array} {l} \ frac {{\ mathrm \ nu} _ {\ mathrm {} Ed, \ mathrm {red}}} {{\ mathrm \ nu} _ {\ mathrm {} Rd, \ mathrm c}} \; = \; \ frac {952 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m²} {1.094 \; \ mathrm {kN} / \ mathrm m²} \; = \; 0.87 \\\ frac { {\ mathrm a} _ \ mathrm {it}} {\ mathrm d} \; = \; \ frac {0.334 \; \ mathrm m} {0.44 \; \ mathrm m} \; = \; 0.75 \ end {array } $$

Figura 08 - Verifica dell'area perimetrale di controllo di base determinata in modo iterativo

È quindi possibile confermare i risultati del primo calcolo utilizzando la determinazione iterativa del perimetro di controllo di base.

Riferimento

[1] Eurocodice 2: Progettazione di strutture in calcestruzzo - Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici ; EN 1992-1-1: 2004 + AC: 2010
[2] Allegato nazionale - Parametri determinati a livello nazionale - Eurocodice 2: Progettazione di strutture in calcestruzzo - Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici ; DIN EN 1992-1-1 / NA: 2013-04

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