Analiza nieliniowa w RF-/CONCRETE

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

Podczas projektowania elementów żelbetowych zgodnie z EN 1992-1-1 istnieją nieliniowe metody wyznaczania sił wewnętrznych dla stanów granicznych nośności i użytkowalności. Siły wewnętrzne i odkształcenia są wyznaczane przy uwzględnieniu nieliniowego zachowania się sił wewnętrznych i odkształceń. Obliczenia naprężeń i odkształceń w stanie spękania generalnie powodują, że ugięcia są znacznie większe niż wartości wyznaczone liniowo.

W poprzednim artykule opisano ogólne metody obliczania i modelowania podpór, żeber i płyt w stanie spękania. Poniższe opisy opisują projekt ciągłej belki żelbetowej. Obliczenia są możliwe w modułach CONCRETE i RF-CONCRETE Members w połączeniu z licencjami dla EC2 i RF-CONCRETE NL.

Układ i obciążenie

Belka ciągła składa się z prostokątnego przekroju 20/35 cm z betonem klasy C30/37.

Obciążenia stałe i obciążenia ruchem są zorganizowane w trzech przypadkach obciążeń. W celu określenia kombinacji obliczeniowych zgodnie z EN 1990, RFEM/RSTAB wykorzystuje automatyczny układ kombinatoryczny dla zapewnienia maksymalnej niezawodności (wspólna sytuacja obliczeniowa).

Liniowe obliczanie zbrojenia w SGN

Najpierw określane jest zbrojenie dla stanu granicznego nośności. Obliczenia są przeprowadzane z uwzględnieniem redystrybucji momentu i zaokrąglenia dla sił wewnętrznych kombinacji wyników RC1. Ponadto określone są następujące parametry zbrojenia:

  • Średnica zbrojenia 16 mm
  • Skalowanie zbrojenia dla trzech obszarów
  • Pokrycie betonowe 30 mm
  • Minimalne zbrojenie 2 12 12 dla górnej i dolnej warstwy
  • Zbrojenie konstrukcyjne dla maksymalnego rozstawu zbrojenia 15 cm przy Ø 12

Na podstawie tych specyfikacji program określa propozycję zbrojenia zgodnie z podejściem liniowo-sprężystym. W oknie 3.1 można sprawdzić zbrojenie, które jest podstawą obliczeń nieliniowych.

Nieliniowe obliczanie szerokości pęknięć i deformacji w SLS

Nieliniowe obliczenia stanu granicznego użytkowalności są wykonywane dla kombinacji obciążeń od CO6 do CO8 (kombinacje wyników nie pozwalają na wyraźne relacje naprężenie-odkształcenie). Skutki usztywnienia rozciągania należy uwzględnić w analizie nieliniowej. W tym celu wybiera się podejście ze zmodyfikowaną charakterystyką stali zgodnie z [2] .

Rysunek 03 - Window '1.1 General Data' for Serviceability Limit State with Settings for Nonlinear Calculation According to [2]

Dodatkowo uwzględniane są skutki pełzania i skurczu. Specyfikacje znajdują się w oknie 1.3.

Rysunek 04 - Window '1.3 Cross-Sections' with Settings for Creep and Shrinkage

WYNIKI

Wykonywane jest fizyczne i geometryczne obliczenie nieliniowe. Iteracja stanu odkształcenia odbywa się na płaszczyźnie przekroju. Zaczynając od rozkładu sił wewnętrznych w cyklu iteracji, zawsze obliczane są nowe i aktualne stany odkształceń. Zbieżność jest osiągana po osiągnięciu stanu równowagi.

Zgodnie z oczekiwaniami maksymalne odkształcenia występują w polu 1 dla obciążenia CO6 (LC1 + 0,5 ∙ LC2). Szerokość pęknięć jest niewielka.

Rysunek 05 - Window '6.2.3 Serviceability Limit State for Nonlinear Calculation by Member'

Odkształcenie z obliczeń nieliniowych z uwzględnieniem efektu pełzania jest znacznie wyższe niż odkształcenie czysto liniowego obliczenia sprężystości bez wpływu na pełzanie. Widać to wyraźnie w porównaniu odkształceń.

Rysunek 06 - Porównanie odkształceń

Wykres sztywności pokazuje, że duża powierzchnia panelu 1 jest pęknięta w stanie roboczym.

Rysunek 07 - Rozkład sztywności Iym ∙ E

Podsumowanie

W porównaniu do obliczeń liniowo-sprężystych elementów żelbetowych, analiza nieliniowa sztywności i odkształceń zapewnia wartości odkształceń, które mogą być znacznie wyższe przy tworzeniu się pęknięć. Efekt ten można uwzględnić przy zastosowaniu metod analizy nieliniowej modułów żelbetowych Dlubal. Można również uwzględnić wpływ pełzania i skurczu.

Literatura

[1] Eurokod 2: Projektowanie konstrukcji żelbetowych i sprężonego betonu - Część 1–1: Ogólne zasady i reguły dotyczące budynków; EN 1992-1-1: 2004 + AC: 2010
[2]  DAfStb: DAfStb Wydanie 525 - Objaśnienia do normy DIN 1045: 1. Berlin: Beuth, 2003
[3]  Ręczny BETON. Tiefenbach: Dlubal Software, sierpień 2017 r. Pobierz

Słowa kluczowe

Metoda nieliniowa Pęknięty stan Stan II (zarysowany) Szerokość rys zarysowanie Użytkowalność Oddziaływanie usztywnienia rozciągania Pełzanie Skurcz Stan odkształcenia sztywność

Do pobrania

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony z FAQ z użytecznymi wskazówkami i rozwiązaniami.

+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)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RSTAB Program główny
RSTAB 8.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczania konstrukcji ramowych, belkowych i szkieletowych, wykonujące obliczenia liniowe i nieliniowe sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

Cena pierwszej licencji
2 550,00 USD
RFEM Konstrukcje z betonu zbrojonego
RF-CONCRETE 5.xx

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie prętów i powierzchni (płyt, ścian, konstrukcji płaskich, powłok) z betonu zbrojonego

Cena pierwszej licencji
810,00 USD
RSTAB Konstrukcje z betonu zbrojonego
CONCRETE 8.xx

Moduł dodatkowy

Liniowa i nieliniowa analiza prętów z betonu zbrojonego wraz z wymiarowaniem zbrojenia

Cena pierwszej licencji
810,00 USD
RFEM Konstrukcje z betonu zbrojonego
RF-CONCRETE NL 5.xx

Moduł dodatkowy

Fizyczna i geometryczna analiza nieliniowa belek i płyt z betonu zbrojonego

Cena pierwszej licencji
1 300,00 USD
RFEM Konstrukcje z betonu zbrojonego
EC2 for RFEM 5.xx

Rozszerzenie modułu dla RFEM

Zaawansowane ustawienia pozwalające na analizę betonu zbrojonego według Eurokodu 2

Cena pierwszej licencji
360,00 USD