Варианты в RFEM для рассмотрения этапов строительства

Техническая статья

Современное состояние разработки программного обеспечения для анализа методом конечных элементов и компьютерных технологий позволяет рассчитывать более сложные структуры. Все чаще и чаще расчет КЭ выполняется для всей модели. В этом контексте могут возникнуть определенные практические проблемы строительства. Одной из таких проблем является рассмотрение процесса построения в модели.

Проблема фона

Как правило, здания строятся не сразу, а поэтапно. Со структурной точки зрения отдельные конструктивные элементы объединяются в здание во время строительства. Самое позднее после завершения процесса строительства, структура, разработанная для окончательного состояния, доступна. Прежде чем достичь конечного состояния, конструкция проходит различные этапы строительства.

При добавлении конструктивных элементов в конструкцию во время строительства их собственный вес является активным. Эффективный собственный вес должен быть получен либо из самой конструкции, либо из вспомогательных конструкций и реализован в основании здания. Это также относится к нагрузкам, ограниченным во времени, которые могут возникнуть из-за метода строительства или условий окружающей среды во время строительства. Какие конструктивные элементы эффективны и какая структурная система также зависит от методов строительства и процесса строительства. В зависимости от того, используется ли конструкция или отдельные детали для приложения нагрузки во время строительства, конструктивные части здания уже подвергаются нагрузке до заключительной стадии, что приводит к деформациям.

Варианты в RFEM

RFEM предоставляет два основных варианта отображения или рассмотрения этапов строительства в строительстве. Во-первых, это дополнительный модуль RF-STAGES . Во-вторых, RFEM предоставляет возможность деактивировать отдельные элементы конструкции в случаях нагрузки и сочетаниях нагрузок.

Дополнительный модуль RF-STAGES анализирует структуру на отдельных этапах строительства, используя нелинейный расчет FEM. Этот метод позволяет учитывать нелинейности и перераспределения из-за удаления структурных элементов. Создается система уравнений, которая затем модифицируется и рассчитывается на отдельных этапах в зависимости от сделанных настроек. Это итеративный расчет. Условия равновесия должны соблюдаться для каждой стадии.

$$ \ lbrack \ mathrm K (\ mathrm u) \ rbrack \; \ cdot \; \ left \ {\ mathrm u \ right \} \; = \; \ left \ {\ mathrm F \ right \} $$
К это матрица жесткости
{И} вектор деформации
{F} вектор силы

В RFEM вы можете деактивировать отдельные элементы конструкции (элементы, поверхности, твердые тела, узловые опоры, линейные опоры, поверхностные опоры) для случая нагрузки или комбинации нагрузок. Эта опция позволяет отображать простые этапы строительства, например, линейную строительную систему. Для каждого рассматриваемого этапа строительства вы должны создать отдельный случай мертвой нагрузки или случай нагрузки с постоянными нагрузками. В RFEM вы можете установить флажок «Деактивировать» в параметрах расчета варианта загрузки. На последней вкладке отдельные элементы конструкции могут быть деактивированы, что не будет эффективно во время этапа строительства.

Рисунок 01 - Расчет параметров нагрузки

Рисунок 02 - Деактивация структурных частей

Результаты отдельных этапов могут быть наложены позже в результате комбинации. В случае такого подхода, пожалуйста, обратите внимание, что это линейная суперпозиция результатов отдельных этапов, которые рассчитываются на недеформированной системе.

Рисунок 03 - Комбинация результатов

Сравнение обоих вариантов в примере

Теперь, сравнение обоих методов показано на общем примере конструкции здания. Примером является четырехэтажная железобетонная конструкция, которая проектируется в четыре этапа. Отдельные этажи возводятся один за другим, и никакие конструктивные элементы не удаляются в ходе строительства.

Рисунок 04 - RF-этапы: деформации на финальной стадии

Рисунок 05 - RFEM: деформации на финальной стадии

Рисунок 06 - RFEM: модель без этапов строительства

Результат
Макс. уз [мм] модель
7,06 Модель в РФ-ЭТАПАХ
7,06 Модель RFEM с этапами строительства
7,89 Модель RFEM без стадии строительства

Резюме

Пример показывает, что в RFEM можно отобразить простые этапы строительства здания, отключив элементы конструкции. Несмотря на принципиально разные методы, одни и те же деформации конструкции приводят к RFEM и RF-STAGES. Кроме того, пример показывает, что рассмотрение этапов строительства четырехэтажного здания оказывает очевидное влияние на деформации из-за постоянных и постоянных нагрузок. С учетом этапов строительства результирующие деформации примерно на десять процентов ниже, чем деформации, возникающие в результате расчета по всей модели.

Ссылка

[1] Barth, C. & Rustler, W. (2013). Finite Elemente in Baustatik-Praxis (1-е изд.). Берлин: Беут.
[1] Лангхаммер А. (2013). Berechnung und Modellierung von Systemänderungen im Zuge von Bauzuständen im Rahmen von Finite-Elemente-Lösungen (Диссертация). Дрезден: Hochschule für Technik und Wirtschaft.

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или найдите различные предлагаемые решения и полезные советы на страницах 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

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RFEM Прочие
RF-STAGES 5.xx

Дополнительный модуль

Учет этапов на стадии строительства

Цена первой лицензии
850,00 USD