Ocena zachowania konstrukcji murowych w programie RFEM

Artykuł o tematyce technicznej

Aby w realistyczny sposób oddać zachowanie konstrukcyjne muru w programie RFEM, konieczny jest wybór właściwego materiału oraz modelu materiałowego. Ponieważ mur rysuje się pod wpływem oddziaływania m. in. naprężeń rozciągających, należy zdefiniować nieliniowy model materiałowy. Można to zrobić przy pomocy dodatkowego modułu RF-MAT NL.

Materiał i model materiałowy

W przeciwieństwie do materiałów takich jak stal i beton, dla murów nie przyjęto pre-definiowanych, gotowych materiałów, które uwzględniałyby różne rodzaje elementów murowych i związane z nimi dodatkowe parametry muru. Dlatego też należy samodzielnie przyjąć nowy materiał dla odpowiedniej kombinacji elementów murowych i zaprawy. Po zdefiniowaniu, materiał taki może być przechowywany w programie RFEM do wykorzystania w kolejnych modelach. W każdej chwili istnieje także możliwość modyfikacji utworzonych wcześniej kombinacji materiałowych.

Rysunek 01 – Materiał

Oprócz zdefiniowania materiału i jego właściwości, koniecznym jest także przyjęcie odpowiedniego modelu materiałowego. Najbardziej odpowiednim modelem znajdującym się w module RF-MAT NL jest “Mur izotropowy 2D”, uwzględniający uszkodzenia przy naprężeniach rozciągających i odpowiednie tworzenie się zarysowań. Graniczne naprężenia rozciągające odpowiadające uszkodzeniu mogą zostać określone osobno dla spoin wspornych oraz prostopadle do nich, zgodnie z odpowiednimi dokumentami normalizacyjnymi. Jeżeli graniczne naprężenie rozciągające zostanie zdefiniowane jako zerowe, w obliczeniach zostanie przyjęta wartość 1 x 10 -11 N/mm², celem uniknięcia niestabilności obliczeń. Dlatego też niewielkie naprężenia rozciągające mogą pojawić się w modelu niezależnie od przyjęcia granicznej wartości dopuszczalnej na poziomie zerowym.

Rysunek 02 - Model materiałowy

Modelowanie i ocena

Jako przykład zamodelowano pojedynczy mur zbrojony i oceniono zgodnie z [1]:
Obciążenie pionowe jest rozłożone na całej długości ściany, podobnie w przypadku obciążenia poziomego. Przyłożenie znacznego obciążenia skupionego mogłoby wywołać lokalne, istotne koncentracje naprężeń, powodujące problemy obliczeniowe. Efektem byłoby prawdopodobnie uszkodzenie modelu, gdyż w danym węźle obliczeniowym doszłoby do przekroczenia dopuszczalnych naprężeń rozciągających, co bezpośrednio przełożyłoby się na całkowite zarysowanie muru w tym obszarze.

Rysunek 03 – Obciążenie i odkształcenie

Analiza odkształceń modelu może już nakreślić sposób dystrybucji sił wewnętrznych i naprężeń.
Analiza naprężeń ściany po przeprowadzeniu obliczeń nieliniowych pokazuje z kolei, że osiągnięte zostały dopuszczalne naprężenia rozciągające oraz ściskające.

Rysunek 04 - Maksymalne naprężenia w kierunky x i y

Rysunek 05 - Minimalne naprężenia w kierunku x i y

W przypadku przekroczenia naprężeń granicznych w murze lub uszkodzenia muru, konwergencja obliczeń nie zostaje osiągnięta. Dlatego też konieczne jest odpowiednie dopasowanie materiału lub wymiarów. Dla przykładu, przy zwiększeniu grubości ściany, naprężenia rozciągające zostaną rozłożone na większej powierzchni. Efektem jest zatem wprost większa nośność muru.

Sposób modelowania murów opisany w tym artykule oraz przedstawiona analiza naprężeń nie mogą znaleźć zastosowania w rzeczywistym projektowaniu konstrukcji murowych. Można jednak w ten sposób wstępnie dobrać materiały i wymiary na potrzeby dalszych analiz.

Literatura

[1] Graubner, C. -A. & Rast, R. (2015). Mauerwerksbau Aktuell 2016. Berlin: Beuth Verlag, p. C.45.

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

Mają Państwo pytania albo potrzebują porady?
Zapraszamy do kontaktu z nami lub znalezienia różnych sugerowanych rozwiązań i pomocnych rozwiązań na naszej stronie FAQ.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)