W tym miejscu należy odnieść się do wcześniejszego artykułu technicznego, w którym wyjaśniono obliczanie przebicia według [1] i [2] oraz zakres funkcjonalny modułu dodatkowego RF-PUNCH Pro dla RFEM.
Model przykładowy
Obliczenia na przebicie zostaną przeprowadzone dla stropu żelbetowego o grubości 25 cm i gatunku betonu C30/37. Wymiary słupa to 25 x 25 cm.
W dalszej kolejności przeprowadzone zostanie obliczenie wytrzymałości na przebicie dla słupa wewnętrznego w miejscu połączenia ze stropem nad parterem. Zobacz także kolorowy punkt przebicia na rysunku 01. Siła osiowa Nd = 442,21 kN na głowicy słupa w słupie wewnętrznym na pierwszym piętrze wynika z określenia sił wewnętrznych w programie RFEM.
Analiza z zaprojektowanymi obwodami
Jeżeli obliczenia wytrzymałości na przebicie przeprowadzane są w module RF-PUNCH Pro, obwody niezbędne do przeprowadzenia obliczeń (obwód kontrolny, wewnętrzny i zewnętrzny) zostaną utworzone automatycznie w module dodatkowym. Ponadto można zawsze zachować ustawienia domyślne dla "przyłożonego obciążenia przebijającego" lub "współczynnika wzrostu obciążenia ß".
W tym przykładzie obciążenie przebijające należy również przyjąć od siły osiowej słupa. Współczynnik wzrostu obciążenia ß zostanie jednak określony na podstawie "współczynników stałych" zgodnie z 6.4.3 (6). W tej sytuacji (słup wewnętrzny) skutkuje to współczynnikiem wzrostu obciążenia ß = 1.10.
Zamiast ustawień domyślnych na potrzeby obliczeń nośności na ścinanie zostanie zdefiniowane również istniejące zbrojenie podłużne. Oznacza to, że moduł dodatkowy automatycznie ustawia zbrojenie na ścinanie, gdy tylko zdefiniowane zbrojenie podłużne na górnej powierzchni płyty jest niewystarczające oraz νRd,c < νEd.
Ponadto istniejące zbrojenie podłużne na górnej powierzchni płyty (bok nieobciążony) zostanie zdefiniowane jako ø 12 - 10 w obu kierunkach zbrojenia, co odpowiada zawartości zbrojenia 11,31 cm²/m.
Należy zwrócić uwagę na położenie zbrojenia podłużnego (Ø 12 - 10). Zbrojenie uwzględniane przy wymiarowaniu powinno w tym przypadku stykać się z otuliną betonową cnom = 3,5 cm. Należy to zdefiniować w tabeli "1.4 Zbrojenie podłużne" przed rozpoczęciem obliczeń. W tym celu położenie zbrojenia w kierunku 1 zostanie zdefiniowane jako d1 = cnom + ds/s = 3,5 + 1,2/2 = 4,1 cm. Otulina betonowa w kierunku 2 daje zatem d2 = d1 + ds = 5,3 cm. Definicja otuliny betonowej w tabeli "1.4 Zbrojenie podłużne" określa wymiar wysokości statycznej d i należy ją odpowiednio dostosować przed rozpoczęciem obliczeń.
Po przeprowadzeniu obliczeń dla powyższych danych wejściowych, kryteria obliczeniowe wyświetlane są w tabeli wyników "2.1 Obliczanie wytrzymałości na przebicie". Wytwarzana jest nośność na ścinanie νRd,c = 612,05 kN/m². Wynikiem jest kryterium obliczeniowe 110%. Nośność na ścinanie bez zbrojenia na przebicie jest zatem niewystarczająca.
Ponieważ νRd,c = 612,05 kN/m² < νEd = 674,80 kN/m², sprawdzona zostanie maksymalna nośność na ścinanie νRd,max. Zgodnie z 6.4.5 (3), [2] νRd,max wynika:
νEd,u1 ≤ νRd,max = 1,4 · νRd,c,u1
νEd,u1 = 674,80 kN/m²
νRd,max = 1,4 · 612,05 kN/m² = 856,87 kN/m²
To obliczenie jest prowadzone z νEd = 674,80 kN/m² < νRd,max = 856,88 kN/m² w stosunku 79%, dzięki czemu moduł automatycznie rozpoczyna obliczenie obwodu wewnętrznego i zewnętrznego.
Z położenia obwodu zewnętrznego wynika, zgodnie z 6.4.5 (4) Równanie 6.54:
uout = ß · VEd/(νRd,c · d)
Uwaga: νRd,c dla nośności na ścinanie bez zbrojenia na ścinanie zgodnie z 6.2.2 (1)
Za pomocą tego wzoru można określić średnicę obwodu zewnętrznego, a tym samym odległość lw,a od obwodu zewnętrznego do krawędzi powierzchni obciążenia. W ten sposób można określić "powierzchnię wzmocnioną na przebicie". Zgodnie z 9.4.3 [1] pierwszy obwód wewnętrzny można umieścić w odległości 0,5 d od powierzchni obciążenia. Ostatni obwód wewnętrzny znajduje się 1,5 d przed obwodem zewnętrznym. Patrz również Rysunek 2.36 w [3].
Dzięki takim podejściom moduł może automatycznie określić liczbę i odległości niezbędnych obwodów wewnętrznych. Tak jest również w przypadku modułu RF-PUNCH Pro, zgodnie z domyślnymi ustawieniami, co zawsze powoduje, że w tabeli "2.1 Obliczanie wytrzymałości na przebicie" kryterium obliczeniowe wynosi 1,00 dla obliczenia krzyżulca ukośnego oraz obwodu zewnętrznego.
Tabela wyników "2.2 Wymagane zbrojenie na przebicie" pokazuje zbrojenie podłużne i na ścinanie odpowiadające wyświetlonym kryteriom obliczeniowym. W tabelach szczegółów wyświetlana jest na przykład odległość poszczególnych obwodów wewnętrznych (szeregów zbrojenia na ścinanie) od krawędzi przyłożenia obciążenia.
Wymiarowanie ze zdefiniowanymi obwodami
W tym przykładzie obliczenie automatycznego położenia obwodów wewnętrznych prowadzi do odległości 10 cm od krawędzi wprowadzenia obciążenia dla pierwszego szeregu ścinania. Wartość ta (patrz Rysunek 05) jest udokumentowana w szczegółach wyników jako lw dla każdego projektowanego obwodu. Dla drugiego obwodu wewnętrznego lw,2 = lw,1 + sr = 0,10 m + 0,14 m = 0,24 m.
W RF-PUNCH Pro użytkownik ma również możliwość bezpośredniego zdefiniowania położenia obwodu zewnętrznego i wewnętrznego. W tym celu przed rozpoczęciem obliczeń należy aktywować opcję "Obwody" w tabeli "1.5 Węzły przebicia". Umożliwia to, jak pokazano w tym przykładzie, zdefiniowanie liczby i położenia "Obwodów wewnętrznych".
Jako alternatywa dla automatycznie obliczanych dwóch obwodów wewnętrznych, możliwe jest teraz obliczenie na przykład na podstawie trzech obwodów wewnętrznych. W tym miejscu można zdefiniować liczbę i odległość powierzchni obciążenia od pierwszego obwodu wewnętrznego lw,1 oraz odległości między obwodami wewnętrznymi sr.
Po zakończeniu obliczeń w tabeli wyników "2.2. Wymagane zbrojenie na przebicie" wyświetlane jest również wymagane zbrojenie podłużne i zbrojenie na przebicie wraz z obliczonymi wymaganymi powierzchniami zbrojenia na obwód.
Jeżeli wymagania zgodnie z 9.4.3 [1] dotyczące położenia pojedynczych obwodów wewnętrznych lub obwodu zewnętrznego - na przykład odległość promieniowa sr obwodów wewnętrznych względem siebie ((≤ 0,75 d) lub odległość od ostatniego obwodu wewnętrznego do obwodu zewnętrznego (≤ 1,5 d) - nie zostały spełnione, w tabeli wyników "2.2 Wymagane zbrojenie na przebicie" zostanie wyświetlona odpowiednia informacja. W ten sposób błędny wpis może zostać szybko rozpoznany i usunięty.
Zastosowania i dalsze informacje
W większości przypadków obliczenia na ścinanie za pomocą modułu RF-PUNCH Pro zostaną z pewnością przeprowadzone w taki sposób, aby zbrojenie podłużne zostało zwiększone w miarę możliwości w konstrukcjach, aby uniknąć zbrojenia na przebicie w postaci strzemion ścinanych. Jeśli wymagane zbrojenie podłużne - nawet jeśli maksymalny stopień zbrojenia podłużnego φl nie został jeszcze osiągnięty - nie jest już możliwe w praktyce budowlanej, RF-PUNCH Pro oferuje opcję obliczenia wymaganego zbrojenia na przebicie w postaci strzemion ścinanych ( pionowej lub nachylonej) automatycznie. Alternatywnie inżynier może wyeksportować obciążenie przebijające i geometrię przebicia do programu Halfen HDB, w którym zamiast strzemion można zaprojektować usztywnienia.
Niezależnie od tego może się zdarzyć, że już zaprojektowane zbrojenie na przebicie powinno zostać przeanalizowane w zmodyfikowanej sytuacji obciążenia. Aby umożliwić tego rodzaju "ponowne obliczenie" lub opracować alternatywną koncepcję zbrojenia do planowania zbrojenia, RF-PUNCH Pro oferuje wspomniane już opcje "Definicji obwodów".
W tym zakresie należy odnieść się do sekcji 2.2.1.5 w instrukcji RF-PUNCH Pro. W tym miejscu udokumentowano schematy blokowania obliczeń na ścinanie z uwzględnieniem zbrojenia na przebicie, dzięki czemu można również zrozumieć poszczególne etapy obliczania wymaganego zbrojenia na ścinanie.
