5534x
001480
2017-09-25

Podciągi, żebra, belki teowe: odkształcenia i ugięcia w stanie zarysowanym

Program RFEM i moduły dodatkowe RF-CONCRETE umożliwiają analizę odkształceń belki teowej w stanie zarysowanym (stan II). Niniejszy artykuł opisuje metody obliczeń (O) i opcje modelowania (M). Zarówno metody obliczeń, jak i opcje modelowania nie ograniczają się do belek teowych, ale zostaną wyjaśnione jedynie na przykładzie tego układu.

Metody obliczania deformacji/ugięć

O1: Obliczenia analityczne - Pręt
Metoda obliczeniowa, zgodna z EN 1992-1-1, Sekcja 7.4.3 [1] , umożliwia uproszczoną aproksymację odkształcenia w stanie zarysowanym. Przy użyciu tej metody odkształcenie jest określane na wyciągniętej konstrukcji prętowej. Połączone elementy konstrukcyjne, takie jak na przykład powierzchnie, nie są uwzględniane w obliczeniach.

O2: Obliczenia analityczne - powierzchnia
W module dodatkowym RF-CONCRETE Deflect obliczane są odkształcenia w stanie zarysowanym przy użyciu metody obliczeń analitycznych zgodnie z EN 1992-1-1, sekcja 7.4.3. W tym przypadku stal zbrojeniowa i beton otrzymują liniowo-sprężyste właściwości materiałowe do momentu osiągnięcia wytrzymałości na rozciąganie. Jeżeli wytrzymałość betonu na rozciąganie zostanie przekroczona, następuje rozwój uszkodzeń. Analizowana konstrukcja musi składać się wyłącznie z powierzchni. Ta metoda obliczeń jest odpowiednia dla powierzchni poddanych zginaniu.

C3: Obliczenia nieliniowe - pręt
Jest to metoda fizycznie nieliniowa, która w analizie odkształceń uwzględnia powstawanie zarysowań i związaną z tym redystrybucję sił wewnętrznych. Analizowana konstrukcja musi być czystą konstrukcją prętową.

O4: Obliczenia nieliniowe - powierzchnia
Jest to metoda fizycznie nieliniowa, która w analizie odkształceń uwzględnia powstawanie zarysowań i związaną z tym redystrybucję sił wewnętrznych. Analizowana konstrukcja musi składać się wyłącznie z powierzchni. W tej metodzie dwuwymiarowy model powierzchni jest wewnętrznie rozszerzany o wysokość. W tym celu przekrój stalowy jest podzielony na określoną liczbę warstw stalowych i betonowych (zwanych "warstwami"). Więcej informacji można znaleźć w instrukcji obsługi RF-CONCRETE Surfaces, rozdział 2.8.2 [1] .

O5: Obliczenia nieliniowe – konstrukcja mieszana
Teoretycznie za pomocą eksportu sztywności można analizować konstrukcje składające się zarówno z powierzchni, jak i igieł. W prętach RF-CONCRETE Members istnieje możliwość eksportu sztywności wyznaczonej w stanie zarysowanym do programu RFEM w przypadku obciążenia lub kombinacji obciążeń. W jednym z dwóch modułów rozpoczyna się obliczenia, sztywność jest eksportowana do programu RFEM, a drugi moduł przeprowadza ponownie obliczenia nieliniowe w celu uwzględnienia eksportowanej sztywności. Należy zauważyć, że interakcja między powierzchnią a elementem prętowym może nie być uwzględniona w pojedynczym eksporcie sztywności.

Opcje modelowania

Dostępne metody obliczeń można łączyć z różnymi metodami modelowania lub z nimi łączyć. Zostanie to wyjaśnione poniżej na przykładzie belki swobodnie podpartej o przekroju teowym.

[PołączZObrazem01]

M1: Konstrukcja belkowa
Konstrukcja jest modelowana jako czysta konstrukcja prętowa. Jedną z możliwości modelowania jest oddzielenie poszczególnych elementów od całej konstrukcji i ich osobna analiza lub utworzenie konstrukcji tylko z prętów.

M2: Konstrukcja połączona z elementami prętowymi i powierzchniowymi
Pasy belek teowych są modelowane jako element powierzchniowy, a środnik jako element prętowy. Jest to typowy model wykorzystujący pręty typu Żebro. Ten typ pręta może być użyty tylko do obliczeń analitycznych (C1). W przypadku nieliniowej metody obliczeń (C3) żebro należy przekształcić w pręt mimośrodowy, ponieważ nie ma ono rzeczywistej sztywności w modelu.

M3: Złożona konstrukcja płytowa z pionowo ułożonymi środnikami
Konstrukcja została zamodelowana jako czysta konstrukcja płytowa, bez elementów prętowych. W przypadku modelowania konstrukcji jako modelu powierzchniowego, można przypisać przekrój belki teowej do linii konstrukcyjnej, która definiuje położenie i orientację powierzchni. W ten sposób środnik byłby modelowany jako powierzchnia pionowa, prostopadła do powierzchni pasa.

M4: Złożona konstrukcja płytowa z poziomo ułożonymi środnikami
Podobnie jak w przypadku M3, model składa się w całości z powierzchni. Pasy i środnik są modelowane jako powierzchnia z mimośrodem umieszczonym poziomo względem osi środka ciężkości. Powierzchnia tworząca środnik ma grubość odpowiadającą całkowitej wysokości konstrukcji.

[PołączZObrazem04]

Ogólne informacje o modelowaniu w modułach dodatkowych
Zasadniczo, obliczenia odkształcenia w stanie zarysowanym wymagają zdefiniowania w konstrukcji zbrojenia, które jest jak najbardziej zbliżone do zbrojenia faktycznie zaprojektowanego lub w najlepszym przypadku jest z nim zbieżny. W RF-CONCRETE Members istniejące zbrojenie można dostosować i zapisać jako szablon (patrz RF-CONCRETE Members, rozdział 3.6 [3] ). W RF-CONCRETE Surfaces można zdefiniować ilość istniejącego zbrojenia ręcznie lub dla każdego elementu, powierzchnia po powierzchni (patrz RF-CONCRETE Surfaces, rozdział 3.4.3 [2] ).

Połączenie metod definiowania odkształceń i modelowania

W zależności od sposobu modelowania do analizy odkształceń odpowiednie są tylko określone metody. Poniższa tabela przedstawia możliwe kombinacje.

[PołączZObrazem05]

*1) W przypadku stosowania pręta typu Żebro w M2 można przeprowadzić obliczenia analityczne C1. W przypadku prętów mimośrodowych przy zastosowaniu C1 część powierzchni zostałaby pominięta.

*2) Należy zauważyć, że metoda C2 jest przeznaczona dla elementów konstrukcyjnych poddanych zginaniu.


Autor

Pan Langhammer jest odpowiedzialny za rozwój konstrukcji z betonu zbrojonego oraz zapewnia wsparcie techniczne naszym klientom.

Odnośniki
Odniesienia
  1. Eurokod 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken- Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; EN 1992-1-1:2004+ AC:2010
  2. Oprogramowanie firmy Dlubal (2017). Instrukcja obsługi RF-CONCRETE Surfaces. Tiefenbach: Dlubal Software, Mai 2018.
  3. Oprogramowanie firmy Dlubal. (2017). Instrukcja obsługi RF-CONCRETE Members. Tiefenbach, Dlubal Software, marzec 2018.