Расчет балок-стенок в RFEM

Техническая статья

При анализе конструктивных элементов железобетонных конструкций часто приходится рассчитывать балки-стенки. Они в основном используются для оконных и дверных перемычек, выступающих и скрытых балок перекрытий, соединений между разноуровневыми плитами и каркасных систем. Если они изображаются как поверхности в RFEM, оценка результатов армирования требует дальнейших шагов.

Фон

Расчет внутренних сил выполняется с учетом поведения упругого материала. Одна поверхность стены воспринимает свой изгиб путем нелинейного распределения осевой силы. Это распределение может меняться в зависимости от отношения высоты (h) к длине (l).

Рисунок 01 - nx

Чем меньше отношение h / l, тем больше распределение приближается к прямой. Если вы выполняете расчет поверхности с помощью этих внутренних сил, результатом является распределение требуемой продольной арматуры, которая соответствует клину.

Рисунок 02 - Требуемая продольная арматура

Однако, такое расположение арматуры неверно, потому что расчет бетона основан на состоянии трещин. Деформация арматуры на нижнем крае может быть был значительно превышено, в то время как верхние слои арматуры не загружены.

Как правило, существует сва варианта расчета в RFEM:

  1. Оценка по сечениям
  2. Расчет с помощью результирующего стержня

Оценка по сечениям

Этот вариант должен применяться всегда, когда отношение h/l > 0.5. После расчета требуемой арматуры в дополнительном модуле RF‑CONCRETE Surfaces, вертикальное сечение применяется к определяющим разрезам.

При оценке поперечной арматуры, применяется максимальное значение вертикальной арматуры (например, от as,2,-z и as,2,+z), и оно не уменьшается до тех пор, пока верхний край балки не будет создан с обеих сторон.

Для изгибаемой арматуры можно активировать функцию интерпретации результатов в подробных настройках диалогового окна сечений. Необходимо суммировать обе горизонтальные арматуры, например as,1,-z и as,1,+z. Определенная общая продольная арматура задается как как сосредоточенная на нижнем краю сечения.

Рисунок 03 - Определение требуемой продольной арматуры

Согласно [1], при оценке расчета упругой плиты, должны быть выполнены следующие пункты:

  • Сосредоточенное расположение зоны армирования на нижнем краю.
  • Зона армирования должна быть размещена по всей длине и заанкерована на силу 80% на опорах.
  • Для многопролетных балок необходимо разместить прямые арматурные стержни с соответствующей длиной нахлестки.
  • Для многопролетных балок необходимо разместить половину арматуры опор по всей длине пролета. Остальная арматура изымается с обеих сторон до длины L/3 от края опор, без каких-либо дополнительных длин анкеровки.
  • Нагрузки, приложенные снизу, включая собственный вес, появляются между воображаемым полукругом с радиусом 0.5 L (L < H), и должны применяться полностью с использованием подвесной арматуры. Подвесная арматура должна быть размещена на уровне L < H.

Расчет с помощью результирующего стержня

Этот вариант следует применять только при отношении h/l ≤ 0.5, в противном случае предполагается, что плечо рычага является благоприятным. Для оценки результатов и расчета, в центре тяжести создается горизонтальный результирующий стержень. Прямоугольное сечение задается с размерами балки-стенки. В подробных настройках результирующего стержня необходимо выбрать только соответствующую поверхность. Теперь дополнительный модуль RF‑CONCRETE Members может выполнить расчет стержня на результирующей балке с интегрированными внутренними силами балки-стенки.

Рисунок 04 - Результаты на результирующем стержне

Интерпретация и резюме

Оба результата могут существенно различаться в зависимости от геометрии и нагрузки. Основная причина заключается в различном допущении рычагов в расчете. При расчете поверхности, меньшее плечо рычага приводит к распределению деформации, что влечет за собой увеличение требуемой арматуры.

При использовании результирующего стержня, нет необходимости создавать несколько сечений и определять изгибаемую арматуру вручную. Кроме того, арматура размещается корректно.

Литература

[1]   Rombach, G. (2010). Anwendung der Finite-Elemente-Methode im Betonbau. Berlin: Wilhelm Ernst & Sohn.

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами или ознакомьтесь с различными предлагаемыми решениями и полезными советами на странице часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов