RF-CONCRETE NL | Obliczenia

Bei der Bemessung von Stahlbetonbauteilen nach EN 1992‑1‑1 [1] sind nichtlineare Verfahren der Schnittgrößenermittlung für die Grenzzustände der Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit möglich. Dabei werden die Schnittgrößen und Verformungen unter Berücksichtigung des nichtlinearen Schnittgrößen-Verformungs-Verhaltens bestimmt. Die Berechnung der Spannungen und Dehnungen im gerissenen Zustand liefert in der Regel Durchbiegungen, die deutlich über den linear ermittelten Werten liegen.

Obliczenia ze względu na zmęczenie zgodnie z EN 1992-1-1 należy przeprowadzać w przypadku elementów konstrukcyjnych, które są poddane działaniu dużych zakresów naprężeń i/lub wielu zmianom obciążenia. W takim przypadku obliczenia dla betonu i zbrojenia są przeprowadzane osobno. Dostępne są dwie alternatywne metody obliczeniowe.

W tym artykule opisano na przykładzie płyty z betonu włóknistego, które wpływają na zastosowanie różnych metod całkowania i różnej liczby punktów całkowania na wynik obliczeń.

RF-CONCRETE Surfaces:

Nieliniowa analiza deformacji jest przeprowadzana metodą iteracyjną, z uwzględnieniem sztywności w przekrojach zarysowanych i niezarysowanych. Nieliniowe modelowanie betonu zbrojonego wymaga zdefiniowania właściwości materiału, które różnią się w zależności od grubości powierzchni. Dlatego element skończony jest dzielony na określoną liczbę warstw stali i betonu w celu określenia wysokości przekroju.

Średnie wytrzymałości stali zastosowane w obliczeniach oparte są na 'Normie modelu probabilistycznego', opublikowanym przez komitet techniczny JCSS. To od użytkownika zależy, czy wytrzymałość stali zostanie przyłożona do granicy wytrzymałości na rozciąganie (wzrost rozgałęzienia w obszarze plastycznym). W odniesieniu do właściwości materiałowych można kontrolować wykres naprężenie-odkształcenie dla wytrzymałości na ściskanie i rozciąganie. Jako wytrzymałość betonu na ściskanie można wybrać paraboliczny lub paraboliczno-prostokątny wykres naprężenie-odkształcenie. Po stronie rozciągania betonu istnieje możliwość dezaktywacji wytrzymałości na rozciąganie, a także zastosowania wykresu liniowo-sprężystego, wykresu zgodnie z normą modelu CEB-FIB 90:1993 oraz rezydualnej wytrzymałości betonu na rozciąganie z uwzględnieniem usztywnienia rozciąganego między rysami.

Ponadto można określić, które wartości wyników mają być wyświetlane po obliczeniach nieliniowych w stanie granicznym użytkowalności:

• Odkształcenia (globalne, lokalne dla układu niezdeformowanego/nieodkształconego)
• Szerokości, wysokości rys oraz rozstaw górnej i dolnej powierzchni w głównych kierunkach I oraz II
• Naprężenia w betonie (naprężenie i odkształcenie w głównym kierunku I i II) oraz w zbrojeniu (odkształcenie, pole przekroju, profil, otulina i kierunek w każdym kierunku zbrojenia)

RF-CONCRETE Members:

Nieliniowa analiza deformacji konstrukcji szkieletowych jest przeprowadzana metodą iteracyjną, uwzględniającą sztywność w przekrojach zarysowanych i niezarysowanych. Właściwości materiałowe betonu i stali zbrojeniowej wykorzystywane w obliczeniach nieliniowych są wybierane zgodnie ze stanem granicznym. Udział wytrzymałości betonu na rozciąganie pomiędzy rysami (wzmocnienie przy rozciąganiu) można określić za pomocą zmodyfikowanego wykresu naprężenie-odkształcenie stali zbrojeniowej lub poprzez zastosowanie rezydualnej wytrzymałości betonu na rozciąganie.

• Iteracyjne nieliniowe obliczanie deformacji dla konstrukcji belkowych i płytowych wykonanych z betonu zbrojonego poprzez określenie sztywności odpowiedniego elementu poddanego zdefiniowanym obciążeniom
• Analiza deformacji zarysowanych powierzchni żelbetowych (stan II)
• Ogólna nieliniowa analiza stateczności prętów ściskanych wykonanych z betonu zbrojonego; na przykład zgodnie z EN 1992-1-1, 5.8.6
• Usztywnienie przy rozciąganiu betonu między rysami
• Dostępne są liczne załączniki krajowe do obliczeń zgodnie z Eurokodem 2 (EN 1992-1-1:2004 + A1:2014, patrz EC2 dla RFEM)
• Opcjonalne uwzględnienie wpływów długotrwałych, takich jak pełzanie lub skurcz
• Nieliniowe obliczanie naprężeń w stali zbrojeniowej i betonie
• Nieliniowe obliczanie szerokości rys
• Elastyczność dzięki szczegółowym opcjom ustawień dla podstawy i zakresu obliczeń
• Graficzne przedstawienie wyników zintegrowane z RFEM; na przykład odkształcenie lub ugięcie płaskiej płyty wykonanej z betonu zbrojonego
• Przejrzyste zestawienie wyników w formie numerycznej w stosownych oknach oraz możliwość ich graficznego przedstawienia na konstrukcji
• Pełna integracja wyników z protokołem wydruku programu RFEM

Po zakończeniu obliczeń, moduł wyświetla przejrzyście ułożone tabele zawierające wyniki obliczeń nieliniowych. Wszystkie wartości pośrednie są uwzględnione w sposób zrozumiały. Graficzne przedstawienie stopni wykorzystania, odkształceń, naprężeń w betonie i stali zbrojeniowej, szerokości i głębokości rys oraz odległości między rysami w programie RFEM ułatwia szybki przegląd obszarów krytycznych lub zarysowanych.

Komunikaty o błędach lub uwagi dotyczące obliczeń ułatwiają znajdowanie problemów obliczeniowych. Ponieważ wyniki obliczeń są wyświetlane według powierzchni lub punktów wraz ze wszystkimi wynikami pośrednimi, można odtworzyć wszystkie szczegóły obliczeń.

Dzięki opcjonalnemu eksportowi tabel danych wejściowych lub wyników do MS Excel, dane pozostają dostępne do wykorzystania w innych programach. Pełne zintegrowanie wyników z protokołem wydruku programu RFEM gwarantuje weryfikowalność wymiarowania konstrukcji.