7405x
001661
2020-10-22

Redukcja siły tnącej Vz podczas obliczeń w RF-CONCRETE Members zgodnie z EN 1992-1-1

W przypadku obliczania siły tnącej w RF-CONCRETE Members i CONCRETE, działającą siłę tnącą Vz można zredukować zgodnie z EN 1992-1-1. Poniższy artykuł opisuje redukcję siły tnącej od obciążeń skupionych w pobliżu podpory oraz wymiarowanie sił tnących w odległości d od krawędzi podpory w przypadku obciążenia równomiernie rozłożonego.

Zilustrowano to na przykładzie belki dwuprzęsłowej.

Układ statyczny, obciążenia i kombinatoryka

W programie RFEM lub RSTAB zamodelowano belkę dwuprzęsłową o rozpiętości 2 x 4,0 m. Przekrój ma wymiary w/h = 30/45 cm. Jako materiał wybrano beton klasy C25/30.

Obciążenie w tym przykładzie stanowi obciążenie stałe i zmienne. Obciążenia stałe są przypisane do przypadku obciążenia 1. Jest to ciężar własny przekroju i obciążenie liniowe gk = 48,75 kN/m. Jako obciążenie zmienne przyjęto obciążenie liniowe qk = 37,5 kN/m oraz alternatywne względem siebie obciążenia skupione w postaci trzech sił o wartości Qk = 37,5 kN (obciążenie prętowe, n x P). Te dwa obciążenia są wprowadzane osobno dla każdego przęsła i traktowane alternatywnie w kombinatoryce.

W programach RFEM i RSTAB aktywowana jest automatyczna kombinatoryka, która umożliwia tworzenie kombinacji obciążeń dla SGN i SGU. Aby alternatywne przypadki obciążeń z obciążeniami rozłożonymi lub skupionymi nie były ze sobą łączone, każdy z nich został przydzielony do oddzielnej grupy.

Pozostałe dane do modelu RFEM i RSTAB znajdują się również w pliku do pobrania.

Rozkład siły tnącej z RFEM i RSTAB

Na podstawie wcześniej wprowadzonych danych można teraz obliczyć siły wewnętrzne dla potrzeb wymiarowania belki w RF-CONCRETE Members. W przypadku SGN powstaje obwiednia RC1, która zawiera rozkład sił tnących od obciążenia równomiernego oraz od alternatywnych obciążeń skupionych.

Aby objaśnić wprowadzanie danych oraz wyniki przy redukcji, w obliczeniach nie wykorzystano obwiedni RC1, lecz poszczególne PO, które zawierają wyłącznie obciążenie równomierne, albo kombinację obciążenia równomiernego i siły skupionej. Rozpatrzono tylko przypadki z pełnym obciążeniem (obciążone jednocześnie lewe i prawe przęsło). Opcje opisane poniżej nie są dostępne w przypadku obliczeń z wykorzystaniem kombinacji wyników. Więcej informacji zawierają uwagi w ostatniej sekcji tego artykułu.

Określenie szerokości podpory

W oknie "1.5 Podpora", szerokość podpory można wprowadzić w kolumnie B. Należy pamiętać, że wprowadzenie szerokości podpory bez zaznaczenia opcji "Obliczanie siły tnącej na krawędzi podpory ..." nie ma wpływu na obliczenia sił tnących.

Teoretycznie można usunąć całą zawartość tabeli 1.5 z numerami podpór i węzłów. Jednakże w przypadku obliczania odkształcenia dla stanu granicznego użytkowalności może okazać się konieczne określenie podpór nawet jeśli nie chcemy korzystać z dostępnych opcji redukcji siły tnącej. W takim przypadku podpory można wykorzystać do obliczenia długości odniesienia l0 w służącej do określenia wartości granicznej maksymalnego przemieszczenia. W tym celu w osobnej tabeli „1.7 Dane ugięcia”, w której zestawiono parametry do analizy przemieszczeń, można wybrać zdefiniowane podpory. W tym artykule jednak nie omówiono szczegółów opcji tam zawartych.

Podpora bezpośrednia

Podpora bezpośrednia musi zostać aktywowana, jeżeli zgodnie z 6.2.2 (6) lub 6.2.3 (8) pojedyncze obciążenia w pobliżu podpory mają zostać zredukowane o ß = av/2 d. Jeżeli podparcie stanowi belka drugorzędna, która przenosi obciążenie z analizowanego elementu, i w węźle nie ma „podpory bezpośredniej” (słup, podpora węzłowa, ściana itp.), należy odznaczyć to pole wyboru w oknie 1.5.

Obliczenia w odległości d od krawędzi podpory

Jeżeli numery podpór węzłowych zostały prawidłowo zdefiniowane w oknie 1.5 i szerokość podpory została zadana, w obliczeniach wymaganego zbrojenia na ścinanie zostanie zredukowana siła tnąca.

Poniżej znajduje się rozkład siły tnącej Vz, Ed oraz siły Vz, Ed, red uwzględniającej odległości d oraz zdefiniowaną szerokością podpory 25,0 cm.

Można zauważyć, że siła tnąca w lokalizacji x jest ustawiona na zero dokładnie nad podporą. Wynika to ze specyfikacji „Obliczeń w odległości d”. Rozkład sił tnących w module dodatkowym ma w tym miejscu punkt przecięcia z wartością zero. W miejscu krawędzi podpory zostaje uzyskana maksymalna wartość niezredukowanej siły tnącej Vz, Ed. Odległość d od krawędzi podpory znajduje się maksymalna wartość zredukowanej siły tnącej Vz, Ed, red.

Redukcja siły tnącej z uwagi na obciążenie blisko podpory

Aby wyjaśnić opcję redukcji pojedynczych obciążeń w pobliżu podpory, omówiona wcześniej dwuprzęsłowa belka została teraz zaprojektowana w RF-CONCRETE Members na kombinację z obciążeniami alternatywnymi.

Poprzez aktywację opisanej powyżej funkcji "Bezpośrednie podparcie" oraz "Zmniejszenie siły tnącej dla pojedynczych obciążeń blisko podpory zgodnie z 6.2.2 (6) lub 6.2.3 (8)", siły skupione w odległości 0,5 d Można to zilustrować poprzez porównanie wykresów Vz, Ed z Vz, Ed, red.

Zgodnie z 6.2.2 (6), stosując zredukowaną wartość Vz, ED, red do obliczeń VRd, c w równaniu (6.2a), zastosowane zbrojenie podłużne (współczynnik zbrojenia podłużnego ρl) musi być całkowicie zakotwione w podporze. Ponadto, siła tnąca zostaje wyznaczona bez redukcji ß w odniesieniu do wymagania równania (6.5).

W przypadku elementów obliczeniowym zbrojeniem na ścinanie zgodnie z [1] 6.2.3, zgodnie z 6.2.3 (8), wartość Vz, Ed z uwzględnieniem β powinna być użyta do obliczeń V Rd, max bez redukcji z uwagi na siły skupione blisko podpory.

Przypadki szczególne – żebra i kombinacje wyników

W celu redukcji sił tnących z uwagi na skupione obciążenia blisko podpory oraz redukcję w odległości d od podpory dla obc. rozłożonych, moduł dodatkowy analizuje rozkład siły tnącej Vz pochodzący z analizy statycznej w RFEM lub RSTAB. Na podstawie analizy rozkładu siły poprzecznej program rozpoznaje obciążenia równomiernie rozłożone (liniowy rozkład) oraz wielkość obciążeń skupionych blisko podpory na podstawie skoków w rozkładzie siły tnącej.

Ocena rozkładu siły tnącej stanowi zatem podstawę do jej zmniejszenia. Powoduje to również pewne ograniczenie: opcje te nie są dostępne gdy w obliczeniach stosowane są kombinacje wyników (KW). Dzieje się tak ponieważ nie zawsze można uznać, że wykres obwiedni odwzorowuje obciążenie równomiernie rozłożone. Patrz również rozkład siły tnącej Vz na rysunku 03.

To samo dotyczy wymiarowania żeber w RF-CONCRETE Members. Siły wewnętrzne w prętach typu „żebro” są częściowo złożone z sił wewnętrznych samych prętów i częściowo ze zsumowanych na szerokości współpracującej sił wewnętrznych połączonych z nimi powłok. Lokalne koncentracje sił wewnętrznych w ramach powierzchni mogą tym samym powodować, że sumaryczna siła poprzeczna V z żebra nie będzie mieć w programie rozkładu liniowego. Podobnie, skoki w rozkładzie sił tnących Vz też mogą wynikać z uwzględnienia lokalnych pików występujących na powierzchni. Z tych względów wspomniane opcje zmniejszania siły tnącej nie są dostępne w przypadku wymiarowania prętów typu „żebro”.


Po lewej
Odniesienia
  1. Eurocode 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. Handbuch RF-BETON Stäbe. Tiefenbach: Dlubal Software, März 2018.