Esportazione di rigidezze della molla da RF- / FOUNDATION Pro e influenza sul progetto della colonna

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Con RF-FOUNDATION Pro, è possibile determinare i cedimenti delle singole fondazioni e le risultanti rigidità delle molle dei vincoli esterni nodali. Queste rigidezze della molla possono essere esportate nel modello RFEM e utilizzate per ulteriori analisi.

L'immissione richiesta a tale scopo è descritta nel seguente articolo. Inoltre, saranno mostrati gli effetti di questa esportazione su ulteriori progetti (ad esempio, analisi di stabilità di colonne in cemento armato).

Sistema preso in considerazione

Per questo esempio, consideriamo il sistema di colonne in cemento armato mostrato nella Figura 01. Si tratta di un sistema costituito da quattro staffe, che sono montate alle loro basi in una posizione bloccata intorno all'asse X e Y. Le quattro staffe di sollevamento sono collegate l'una all'altra tramite tiranti incernierati (aste di traverso con i vincoli interni delle aste). Nei punti di accoppiamento, il sistema è supportato da un vincolo puntuale nella direzione globale Y, poiché in questo esempio viene analizzato solo il cedimento nella direzione globale X. Le singole sezioni trasversali sono disponibili nel file disponibile per il download.

Figura 01 - Colonna in cemento armato strutturale con aste di collegamento

Carico combinatorio e carico

Si considerano quattro casi di carico:
Caso di carico 1 = peso proprio
Caso di carico 2 = vento in + X
Caso di carico 3 = neve
Caso di carico 4 = imperfezione in + X

In RFEM, le combinazioni di carico secondo EN 1990 possono essere create automaticamente per le situazioni di progetto, lo stato limite di esercizio, lo stato limite di esercizio e la stabilità di posizione. Per questo esempio, sono necessarie combinazioni di carico perché un calcolo secondo l'analisi del secondo ordine deve essere eseguito tenendo conto delle rigidezze effettive nello stato II delle colonne in cemento armato. Per le combinazioni di carico per la progettazione dello stato limite di esercizio, gli effetti dell'analisi del secondo ordine e dell'imperfezione saranno disattivati.

Figura 02 - Combinazioni di carico generate per il progetto

Il carico applicato nei singoli casi di carico può essere visualizzato nel file di modello.

Progettazione di colonne in cemento armato

In una prima fase, si calcolano le forze interne delle singole combinazioni di carico (determinazione lineare-elastica delle forze interne). Successivamente, saranno applicate per la progettazione nelle aste RF-CONCRETE. Nel modulo aggiuntivo di RF-CONCRETE Members, si crea un caso di progetto dove si dimensionano le colonne di cemento armato. Per il progetto allo stato limite ultimo, qui è selezionata l'opzione "Progetto non lineare (stato II)".

Figura 02 - Combinazioni di carico generate per il progetto

Nelle impostazioni per il calcolo non lineare, è selezionata l'opzione "Metodo di progetto generale per aste con compressione secondo l'analisi del secondo ordine (EN 1992-1-1, 5.8.6)".

Figura 04 - Impostazioni per il calcolo non lineare

Con le impostazioni sopra menzionate, le aste RF-CONCRETE calcolano per prima cosa un'armatura richiesta staticamente dal progetto della sezione trasversale con le forze interne delle LC (progetto lineare-elastico). Infine, si creerà un'armatura fornita dall'armatura richiesta e le specifiche dell'utente per un'armatura di base o minima, che sarà applicata per il progetto non lineare.

In questo esempio, le colonne con un rinforzo di 4 Ø 20 sono rinforzate su ciascun lato della sezione trasversale.

Figura 04 - Impostazioni per il calcolo non lineare

L'armatura risultante viene applicata per il progetto non lineare. Le aste RF-CONCRETE calcolano ora la gamma di sicurezza fornita nello stato II e in alternativa forniscono un rapporto efficace 1 / gamma delle aste.

Figura 06 - Distribuzione 1 / Gamma del sistema di colonne

Si noti che i risultati di questo calcolo non lineare sono stati determinati sulla base dell'armatura fornita. Tuttavia, dal rapporto di progetto visualizzato e dall'armatura longitudinale prevista, non è possibile concludere che il rapporto di progetto sia maggiore e che il numero di oggetti in ferro longitudinalmente sia ridotto simultaneamente. Se si modificano il numero, la posizione o la sezione trasversale dell'armatura longitudinale, è fondamentale ricalcolare il progetto non lineare.

Progettazione di piastre di fondazione

Le piastre di fondazione ora sono progettate per i vincoli bloccati. Questo è possibile nel modulo aggiuntivo RF-FOUNDATION Pro. Piastre di fondazione con le seguenti dimensioni sono progettate:

  • Lunghezza = 1,75 m
  • Larghezza = 1,75 m
  • Altezza = 0,50 m

Figura 02 - Combinazioni di carico generate per il progetto

La resistenza del cuscinetto è determinata secondo DIN EN 1997-1, Appendice D. Una miscela di roccia granulosa a grana fine è la base per determinare la resistenza del cuscinetto che è preimpostato nei parametri per il profilo del suolo in RF-FOUNDATION Pro per impostazione predefinita.

La determinazione della resistenza del cuscinetto in RF-FOUNDATION Pro è descritta in questo articolo.

Per poter determinare le rigidezze delle molle per le piastre di fondazione in RF-FOUNDATION Pro, è necessario prima attivare il calcolo del saldo in [Dettagli]. Nelle impostazioni di dettaglio per il calcolo del saldo si può utilizzare l'opzione di calcolo per la fondazione elastica flettente o come piastra rigida. Per determinare le rigidezze della molla ed esportarle nel modello RFEM, selezionare il calcolo come piastra rigida.

Figura 04 - Impostazioni per il calcolo non lineare

Attivando il calcolo del saldo, è disponibile la scheda "Imposta" della finestra di dialogo di immissione "1.4 Carichi". In aggiunta alla CO generata per gli stati limite STR, GEO ed EQU, si dovrà definire il carico per il quale si dovrà determinare il cedimento nella finestra di dialogo "Caricamento" nella scheda "Imposta". In questo caso, le CO sono ricavate dalla situazione di progetto caratteristica. Di conseguenza, il programma richiede anche una forza orizzontale o un momento di vincolo esterno per determinare la rotazione della fondazione o la rigidezza torsionale. Questo deve essere considerato quando si selezionano le LC pertinenti.

Figura 09 - Le combinazioni di carico applicate per il calcolo della liquidazione

Dopo il calcolo, si possono trovare i risultati del calcolo di insediamento nella finestra di dialogo dei risultati "2.2 Criteri di progetto autoritativi" oltre a tutti gli altri progetti (stabilità di posizione, cedimento della base, rotazione della base, progetto di piegatura della piastra di fondazione eccetera) . Nelle tabelle dei dettagli, è ora possibile esaminare le rigidezze della molla nella direzione z ed i fattori di compressione rotazionale C φ, xe C φ, y per ciascun nodo e per ciascuna combinazione di carico calcolata.

Figura 10 - Dettagli risultato per Set Analysis

La Figura 10 mostra che la costante elastica C φ, x non può essere determinata. Questo perché nell'esempio qui considerato, non viene calcolata nessuna rotazione attorno all'asse X (sistema di frame 2D, momenti attorno all'asse Y).

Le costanti della molla ora disponibili dal calcolo di assestamento possono essere esportate in RF-FOUNDATION Pro utilizzando il menu File.

Figura 11 - Menu per l'esportazione di costanti primaverili da RF-FOUNDATION Pro

Dopo che le rigidezze della molla sono state esportate, i nuovi vincoli esterni nodali sono disponibili in RFEM che contengono queste rigidezze della molla. Utilizzando i nuovi vincoli esterni nodali, i risultati di RFEM e dei moduli aggiuntivi RF-CONCRETE Members e RF-FOUNDATION Pro saranno eliminati.

Ricalcolo del progetto di un cemento armato con costanti elastiche di RF-FOUNDATION Pro

Poiché i risultati sono stati eliminati dall'esportazione delle rigidezze primaverili, è necessario riavviare il calcolo dei risultati nelle aste RF-CONCRETE. Le voci nel modulo aggiuntivo (specifiche dell'armatura eccetera) rimangono invariate per il momento, come descritto sopra.

Un nuovo calcolo non lineare delle colonne risulta in un rapporto> con l'armatura precedentemente impostata (4 Ø 20 per lato) 1.00. La differenza nel rapporto di progetto modificato delle colonne in calcestruzzo armato deriva dalla rigidezza della molla esportata da RF-FOUNDATION Pro nel modello RFEM e dall'effetto di ridistribuzione dal calcolo non lineare.

Figura 02 - Combinazioni di carico generate per il progetto

In un passo successivo, un nuovo gruppo di armature può essere selezionato per le aste in RF-CONCRETE Members che ha un rapporto di progetto> 1,00 e il numero o il diametro dell'armatura longitudinale è, ad esempio, incrementato in questo gruppo di armature.

In alternativa, è possibile aumentare il numero di barre longitudinali per tutte le colonne di n = 1. Ciò comporterebbe il seguente rapporto nel presente esempio.

Figura 01 - Colonna in cemento armato strutturale con aste di collegamento

Rigidezza delle colonne esportate nello stato II

Inoltre, è anche possibile esportare le rigidezze nello stato II dal progetto di colonne in RF-CONCRETE Members al modello RFEM in RFEM. Così, è anche possibile utilizzare le rigidezze dallo stato II del progetto in cemento armato e le rigidezze della molla dal progetto della fondazione per un'ulteriore determinazione delle forze interne e dei risultati di progetto.

L'esportazione di rigidezze nelle sezioni fessurate (stato II) non è descritta in questo esempio. Ulteriori informazioni possono essere trovate qui nella Knowledge Base.

Sommario

Come si può vedere in questo esempio, l'esportazione delle rigidezze della molla da un calcolo di insediamento in RF-FOUNDATION Pro può avere un'influenza significativa su progetti più dettagliati. Così, l'applicazione di rigidezze realistiche per i vincoli esterni nodali dovrebbe essere considerata rispetto ad un vincolo rigido in ingegneria strutturale.

RFEM offre al progettista strutturale un'opzione conveniente per verificare queste influenze e analizzarle in un file di modello.

Nota: Questo articolo è stato scritto per l'analisi in RFEM 5. L'opzione per esportare le costanti primaverili da FOUNDATION Pro è disponibile anche in RSTAB 8. L'approccio descritto in RFEM 8 può essere eseguito nella stessa forma.

Parole chiave

Esporta Rigidezza Fondazione Stato II

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