Określenie obciążenia na przebicie w narożach i końcach ścian
W przeciwieństwie do pojedynczych słupów (lub podpór węzłowych), obciążenie na przebicie w przypadku końców i naroży ścian nie może być bezpośrednio wyprowadzone z siły normalnej w słupie (lub siły podporowej). W RF-STANZ Pro analizowany jest tutaj przebieg siły poprzecznej vmax,b w przylegającej płycie, a z siły poprzecznej w krytycznym obwodzie wyznaczane jest obciążenie na przebicie.
Ten temat został już omówiony w oddzielnym artykule specjalistycznym, który opisuje dostępne opcje w oknie "1.5 Węzły przebicia" oraz ogólną procedurę określania obciążenia.
Wartości przekrojowe powierzchni w RFEM
Zasadniczo należy zauważyć, że obciążenie na przebicie VEd nie jest wyznaczane z siły podporowej podpory liniowej ani z siły normalnej czy membranowej w ścianie, lecz analizowane są siły poprzeczne w płycie poddawanej badaniu na przebicie.
Używana jest tutaj główna wartość przekrojowa vmax,b z RFEM, która jest dostępna w wynikach przypadków obciążeń, kombinacji obciążeń lub kombinacji wyników. Definicja vmax,b jest opisana w [1] sekcji 8.16. Zatem wynika:
Alternatywnie ten rozdział można również przeczytać w podręczniku online do RFEM 5.
Wpływ singularności
W przypadku występowania punktu singularności lub wartość szczytowej na przebiegu siły poprzecznej przy weryfikowanym punkcie przebicia, może to mieć wpływ na wyznaczone obciążenie na przebicie VEd w krytycznym obwodzie.
W poniższym przykładzie ma zostać przeanalizowane przebicie w płycie podstawy na końcu ściany. RF-STANZ Pro korzysta tutaj z głównej wartości przekrojowej vmax,b w płycie podstawy. Zobacz poniższy obraz 02.
Problem polega na tym, że siatka MES została utworzona zbyt grubo, a krytyczny obwód przebiega przez wartości szczytowe siły poprzecznej vmax,b.
Moduł rozpoznaje nieodpowiednią siatkę MES i generuje odpowiednie ostrzeżenie nr 56 w oknie 2.1.
Opcjonalne zagęszczenie siatki MES poprawia zbyt grubą siatkę w obszarze punktu przebicia, co umożliwia usunięcie ostrzeżenia nr 56. Niemniej jednak zagęszczenie siatki MES może prowadzić do zwiększenia wartości szczytowej siły poprzecznej w krytycznym obwodzie, co ostatecznie może negatywnie wpłynąć i zwiększyć wyliczoną wartość obciążenia na przebicie VEd.
Jeśli wartość szczytowa siły poprzecznej w krytycznym obwodzie negatywnie wpływa na zastosowanie zagęszczenia siatki MES, często warto przeanalizować wprowadzone modelowanie pod kątem modelowania. W [2] omawiane są różne "źródła błędów", które mają znaczący wpływ na przebieg wartości przekrojowych na powierzchni, a tym samym na wyznaczone w RF-STANZ Pro obciążenie na przebicie VEd.
Optymalizacja modelu pod względem geometrii
W obecnym przykładzie przebieg sił poprzecznych w płycie oraz ostatecznie w krytycznym obwodzie można poprawić przez bardziej realistyczne odwzorowanie płyty podstawy. Linie brzegowe płyty podstawy zostały w pierwszej wersji modelu umieszczone w osiach systemu ścian powstających. W kolejnej wersji obrzeże płyty podstawy nie zostało umieszczone na osiach systemu ścian, lecz wprowadzono je stosownie do "rzeczywistego" obrzeża płyty podstawy. Pozwala to na znaczące wpływanie na przebieg sił poprzecznych w krytycznym obwodzie.
Na poniższym rysunku 05 dobrze widoczny jest porównanie między oboma omawianymi wersjami.
Ma to także w porównaniu do pierwszej wersji dodatkową korzyść, że bardziej realistyczna odległość do krawędzi zewnętrznej płyty podstawy jest automatycznie rozpoznawana również w RF-STANZ Pro, a tym samym długość krytycznego obwodu może być lepiej oceniona.
Optymalizacja modelu pod względem podparcia
Inną możliwością, która może korzystnie wpływać na przebieg sił poprzecznych w płycie podstawy, jest bardziej szczegółowe rozważenie stosowanego podparcia powierzchniowego.
Zwykle w RFEM stosuje się stałą sprężynę na całej płycie podstawy jako sprężyste podłoże. RFEM oferuje jednak oprócz stałej sprężyny również inne opcje, które pozwalają na lepsze odwzorowanie podłoża powierzchniowego.
Jedną z opcji jest na przykład zastosowanie sprężyn krawędziowych lub narożnych, która mogą korzystnie wpływać na przebieg sił poprzecznych w płycie podstawy. Na ten temat istnieje inny artykuł specjalistyczny, w którym omówione są teoretyczne podstawy dotyczące (zmodyfikowanej) metody modułu sprężystości podłoża.
Na poniższym rysunku pokazano porównanie sił poprzecznych w obwodzie bez (na górze) i z (na dole) zastosowanymi sprężynami krawędziowymi w modelu z obrzeżem.
Dodatkowo należy wspomnieć o dodatkowym module RF-SOILIN, który - jako alternatywa dla modelu ze sprężynami krawędziowymi - pozwala osiągnąć bardziej realistyczne podejście do podłoża powierzchniowego, co również pozytywnie może wpływać na przebieg sił poprzecznych w krytycznym obwodzie.
Ustawienia w RF-STANZ Pro
Domyślnie w RF-STANZ Pro obciążenie na przebicie jest wyznaczane na podstawie "niewygładzanego przebiegu siły poprzecznej w krytycznym obwodzie". Przy zastosowaniu wcześniej wspomnianych optymalizacji opcja ta powinna generalnie być zachowana w oknie 1.5 modułu. Jeśli jednak mimo wspomnianych optymalizacji nadal zostaje wyznaczona wartość szczytowa siły poprzecznej w krytycznym obwodzie, do dyspozycji użytkownika jest także opcja "wygładzona siła poprzeczna w krytycznym obwodzie".
Podczas stosowania średniej siły poprzecznej w krytycznym obwodzie należy dodatkowo uwzględnić wpływ współczynnika zwiększenia obciążenia ß, który może być wyznaczony na przykład za pomocą modelu sektorowego. Na ten temat dostępny jest dalszy artykuł specjalistyczny.
Podsumowanie
Podsumowując, można stwierdzić, że użytkownik w przypadku dużych wykorzystań przy weryfikacji przebicia na końcach lub narożach ścian powinien zawsze kontrolować wielkość działającego obciążenia przebicia.
W tym kontekście należy zawsze zwracać uwagę na przebieg sił poprzecznych w krytycznym obwodzie i sprawdzić, czy ewentualne modyfikacje lub optymalizacje modelu mogą spowodować korzystniejszy przebieg siły poprzecznej vmax,b w płycie.
Wspomniane optymalizacje dotyczące modelowania i podparcia nie mogą jednak stanowić ogólnej instrukcji działania, lecz muszą być zawsze oceniane indywidualnie w zależności od sytuacji przez użytkownika i wdrażane w zależności od potrzeb w zmodyfikowanej, specyficznej dla modelu formie.