Czy wiecie, że...? Do obliczeń konstrukcji murowych w programie RFEM zaimplementowano nieliniowy model materiałowy. Opiera się ona na podejściu Lourenco, złożonej powierzchni plastyczności powierzchni według RANKINE'A i HILLA. Model ten umożliwia opisywanie i modelowanie konstrukcyjnego zachowania muru oraz różnych mechanizmów uszkodzenia.
Parametry graniczne dobrano tak, aby zastosowane krzywe projektowe odpowiadały normatywnej krzywej projektowej.
Program RFEM umożliwia wykorzystanie specjalnego przegubu liniowego do modelowania specjalnych właściwości połączenia między płytą żelbetową a ścianą murowaną. Ogranicza to przenoszone siły połączenia w zależności od określonej geometrii. Zgadnij dobrze: Oznacza to, że materiał nie może być przeciążony.
Program tworzy wykresy interakcji, które są stosowane automatycznie. Reprezentują one różne sytuacje geometryczne i można je wykorzystać do określenia prawidłowej sztywności.
Obliczenia konstrukcji murowej są przeprowadzane zgodnie z prawem nieliniowo-plastycznym. Jeżeli obciążenie w dowolnym punkcie jest większe niż możliwe obciążenie, w układzie ma miejsce redystrybucja. Ma to na celu proste odtworzenie równowagi sił. Po pomyślnym zakończeniu obliczeń przeprowadzana jest analiza stateczności.
Czy znasz już model materiałowy Tsai-Wu? Łączy w sobie właściwości plastyczne i ortotropowe, co pozwala na specjalne modelowanie materiałów o charakterystyce anizotropowej, takich jak tworzywa sztuczne wzmocnione włóknami czy drewno.
Podczas uplastycznienia materiału naprężenia pozostają stałe. Zachodzi redystrybucja w zależności od sztywności występującej w poszczególnych kierunkach. Obszar sprężysty odpowiada powierzchni ortotropowej | Liniowy sprężysty model materiałowy (bryły). Dla strefy plastycznej ma zastosowanie następujące kryterium plastyczności według Tsai-Wu:
Wszystkie wytrzymałości są zdefiniowane jako dodatnie. Kryterium naprężeń można sobie wyobrazić jako powierzchnię eliptyczną w sześciowymiarowej przestrzeni naprężeń. Jeżeli jedna z trzech składowych naprężenia zostanie przyłożona jako stała wartość, powierzchnię tę można rzutować na trójwymiarową przestrzeń naprężeń.
Jeżeli wartość fy (σ), zgodnie z równaniem Tsai-Wu, płaski warunek naprężenia, jest mniejsza niż 1, naprężenia znajdują się w strefie sprężystej. Powierzchnia plastyczna zostaje osiągnięta, gdy fy (σ) = 1; wartości większe niż 1 nie są dozwolone. Zachowanie modelu jest idealnie plastyczne, co oznacza, że nie występuje usztywnienie.
Czy wiedzą Państwo, że...? W przeciwieństwie do innych modeli materiałowych, wykres naprężenie-odkształcenie dla tego modelu materiałowego nie jest antymetryczny względem początku. Ten model materiałowy można wykorzystać na przykład do symulacji zachowania betonu zbrojonego włóknami stalowymi. Więcej informacji na temat modelowania betonu zbrojonego włóknami stalowymi można znaleźć w artykule technicznym Właściwości materiałowe betonu zbrojonego włóknami stalowymi.
W tym modelu materiału sztywność izotropowa jest redukowana za pomocą skalarnego parametru uszkodzenia. Ten parametr uszkodzenia wyznaczany jest z krzywej naprężeń określonej na wykresie. Nie uwzględnia się kierunku naprężeń głównych. Zamiast tego uszkodzenie występuje w kierunku odkształcenia zastępczego, które obejmuje również trzeci kierunek prostopadły do płaszczyzny. Obszary rozciągania i ściskania tensora naprężeń są traktowane oddzielnie. W takim przypadku obowiązują inne parametry uszkodzenia.
"Wielkość elementu odniesienia" określa, w jaki sposób odkształcenie w obszarze rys jest skalowane do długości elementu. Przy domyślnej wartości zero skalowanie nie jest wykonywane. Pozwala to na realistyczne modelowanie zachowania materiałowego betonu zbrojonego włóknami stalowymi.
Obszerna baza danych materiałów o prawie wszystkich kombinacjach kamienia i zapraw dostępnych na rynku austriackim (asortyment jest stale poszerzany, również dla innych krajów)
Automatyczne określanie wartości materiałów zgodnie z Eurokodem 6 (ÖN EN 1996‑X)
Konstrukcję wprowadza się i modeluje się bezpośrednio w programie RFEM. Model materiałowy muru można połączyć ze wszystkimi popularnymi rozszerzeniami dla programu RFEM. Umożliwia to projektowanie całych modeli budynków w połączeniu z murem.
Program automatycznie określa wszystkie parametry wymagane do obliczeń na podstawie wprowadzonych danych materiału. Następnie generowane są krzywe naprężenie-odkształcenie dla każdego elementu skończonego.
Czy projekt zakończył się sukcesem? Następnie po prostu usiądź i zrelaksuj się. Również tutaj można korzystać z licznych funkcji programu RFEM. Program podaje maksymalne naprężenia powierzchni murowanych, dzięki czemu można szczegółowo wyświetlić wyniki w każdym punkcie siatki ES.
Ponadto można wstawiać przekroje w celu przeprowadzenia szczegółowej analizy poszczególnych obszarów. Na podstawie przedstawionych obszarów uplastycznienia można oszacować zarysowania w murze.
Czy wiecie, że...? W przypadku odciążenia elementu konstrukcyjnego za pomocą plastycznego modelu materiałowego, w przeciwieństwie do modelu Izotropowy | Nieliniowy sprężysty model materiałowy, odkształcenie pozostaje po całkowitym odciążeniu.
Do wyboru są trzy różne typy definicji:
Norma (definicja naprężenia równoważnego, przy którym materiał ulega uplastycznieniu)
Bilinearny (definiowanie naprężenia zredukowanego i modułu wzmocnienia)
W przypadku ponownego zwolnienia elementu konstrukcyjnego z materiałem nieliniowo sprężystym odkształcenie wróci do tej samej trajektorii. W przeciwieństwie do Izotropowego|Plastyczny model materiałowy, po całkowitym odciążeniu nie pozostaje odkształcenie.
Do wyboru są trzy różne typy definicji:
Norma (definicja naprężenia równoważnego, przy którym materiał ulega uplastycznieniu)
Bilinearny (definiowanie naprężenia zredukowanego i modułu wzmocnienia)
Wykres naprężenie-odkształcenie:
Określenie wielokątnego wykresu naprężenie - odkształcenie
Jeśli pracujesz z nieliniowościami, funkcja ta jest bardzo przydatna. Można na przykład określić nieliniowości zwolnień na końcach pręta (uplastycznienie, zerwanie, poślizg itp.) oraz podpór (wraz z tarciem). Ponadto można użyć specjalnych okien dialogowych do określania sztywności sprężystych słupów i ścian na podstawie specyfikacji geometrii.
Dzięki integracji RF-/DYNAM Pro z programem RFEM lub RSTAB, do globalnego raportu można włączać numeryczne i graficzne wyniki z RF-/DYNAM Pro - Nonlinear Time History. Ponadto wszystkie opcje w programach RFEM i RSTAB są dostępne do wizualizacji graficznej. Wyniki analizy przebiegu czasowego wyświetlane są na wykresie przebiegu czasowego.
Wyniki są wyświetlane w funkcji czasu, a wartości liczbowe można eksportować do programu MS Excel. Kombinacje wyników mogą być eksportowane jako wynik pojedynczego kroku czasowego lub najbardziej niekorzystne wyniki wszystkich kroków czasowych są odfiltrowywane.
Obliczenia w RFEM Nieliniowa analiza przebiegu czasowego jest przeprowadzana za pomocą pośredniej analizy Newmarka lub analizy bezpośredniej. Obie metody są metodami bezpośredniej integracji czasu. Analiza pośrednia wymaga definiowania małych kroków czasowych w celu dostarczenia dokładnych wyników. Analiza bezpośrednia określa automatycznie wymagany krok czasowy, w celu zapewnienia stabilności rozwiązania. Analizę bezpośrednią stosuje się w przypadku obliczania krótkotrwałych wzbudzeń, takich jak wzbudzenia impulsowe lub wybuch.
Obliczenia w RSTAB Nieliniowa analiza przebiegu czasowego jest przeprowadzana z wykorzystaniem analizy bezpośredniej. Jest to metoda bezpośredniej integracji czasu i określa automatycznie krok czasowy, konieczny w celu zapewnienia stabilności wyników obliczeń.
Obliczenia nieliniowe rozpoczyna się poprzez wybranie tej metody dla obliczeń w stanie granicznym użytkowalności. Różne typy analizy, a także wykresy odkształceń i naprężeń dla betonu oraz stali zbrojeniowej można wybrać indywidualnie. Na proces iteracji mogą mieć wpływ następujące parametry kontrolne: dokładność zbieżności, maksymalna liczba iteracji, rozmieszczenie warstw na wysokości przekroju oraz współczynnik tłumienia.
Wartości graniczne w stanie granicznym użytkowalności można ustawić indywidualnie dla każdej powierzchni lub grupy powierzchni. Jako dozwolone wartości graniczne można zdefiniować deformację maksymalną, naprężenia maksymalne oraz maksymalne szerokości rys. Podczas definiowania deformacji maksymalnej należy dodatkowo określić, czy do obliczeń ma zostać użyty układ odkształcony czy nieodkształcony.
RF-CONCRETE Members (en)
Obliczenia nieliniowe można zastosować do obliczeń stanu granicznego nośności i użytkowalności. Użytkownik może indywidualnie ustalać, w jaki sposób stosowane są wytrzymałość betonu na rozciąganie lub usztywnienie przy rozciąganiu. Na proces iteracji mogą wpływać następujące parametry kontrolne: dokładność zbieżności, maksymalna liczba iteracji i współczynnik tłumienia.
Dzięki RF-MAT NL dostępne są następujące materiały:
Izotropowy, plastyczny 1D/2D/3D i izotropowy nieliniowo sprężysty 1D/2D/3D
Możliwe są trzy różne typy wprowadzania danych:
Podstawowy (definiuje się naprężenia zredukowane, dla których materiał ulega uplastycznieniu)
Bilinearny (definiowanie naprężenia zredukowanego i modułu wzmocnienia)
Wykres:
Określenie wielokątnego wykresu naprężenie - odkształcenie
Możliwość zapisu / importowania wykresu
Interfejs z MS Excel
Ortotropowy plastyczny 2D/3D (Tsai-Wu 2D/3D)
Dzięki temu modelowi materiałowemu możliwe jest zdefiniowanie poszczególnych parametrów (moduł sprężystości, moduł sprężystości przy ścinaniu, współczynnik Poissona) oraz wytrzymałości materiałowej (rozciąganie, ściskanie, ścinanie) w dwóch lub trzech kierunkach.
Mur izotropowy 2D
Możliwe jest określenie granicznego naprężenia rozciągającego σx,granica oraz σy,granica jak również współczynnika CH.
Mur ortotropowy 2D
Model materiałowy Ortotropowy mur 2D jest modelem sprężysto-plastyczym, umożliwiającym dodatkowo zjawisko "zmiękczenia" materiału, który może być różne w lokalnym kierunku x i y powierzchni. Ten model materiałowy jest odpowiedni dla niezbrojonych ścian murowanych, obciążonych głównie w płaszczyźnie.
Uszkodzenie izotropowe 2D/3D
Tutaj można zdefiniować antymetryczne wykresy naprężenie-odkształcenie. Moduł sprężystości jest obliczany w każdym kroku wykresu naprężenie-odkształcenie za pomocą Ei = (σi -σi-1 )/(εi -εi-1 ).
Istnieje możliwość definiowania nieliniowości, takich jak uplastycznienie, tarcie, rozerwanie, poślizg itp. dla przegubów prętowych i podpór. Dostępne są specjalne okna dialogowe służące do określania sztywności sprężystych słupów i ścian na podstawie specyfikacji geometrii.
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.