Балки перекрытий, ребра, тавровые балки: моделирование и определение внутренних сил

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator

Посмотреть исходный текст

В железобетонных конструкциях часто используются балки перекрытий или тавровые балки. В отличие от предыдущей презентации и вариантов расчета, где, например, балка перекрытия рассматривалась как неподвижная опора, а заданная опорная реакция была применена к отдельной конструкции стержня с помощью сечения тавровой балки, программное обеспечение для расчета конструкций по МКЭ, такое как RFEM, позволяет рассмотреть конструкцию целиком и таким образом добиться более точного ее анализа.

Преимущества представления с использованием реберного стержня в RFEM

При этом учитывается жесткость или гибкость наклонной балки. Таким образом, можно представить его влияние на распределение внутренних сил и деформацию.

Параметры ребер

Pисунок 01 - Параметры ребра 3D

Существует два основных параметра для ребра в 3D-положении. Во-первых, есть ширина интегрирования, которая определяет область интегрирования внутренних сил. Для этого площадь интегрирования с каждой стороны не должна превышать нескольких поверхностей. Во-вторых, необходимо определить выравнивание ребер. Данные положения относятся к локальной системе координат поверхности, включая ребро.

Сечение ребра

В качестве сечения ребра необходимо определить такую часть сечения, которая дополнительно доступна на поверхности. Для расчета T-образной балки, программа создает общее сечение T-образной балки.

Определение внутренних сил для расчета

Перед расчетом определяются внутренние силы и отношение к центроиду Т-образной балки (обычно Т-образный профиль или L-образный профиль). Для этого, составляющая внутренней силы пластины и ребра интегрируются. Внутренние силы интегрированы перпендикулярно оси ребра.

Pисунок 02 - Изображение внутренних сил только для ребра

Для компонента плиты следующие внутренние силы являются результатом интегрирования внутренних сил в поверхностях. Предполагается, что системы локальных осей ребра и поверхности одинаковы. Если они не должны быть одинаковыми, внутренние силы должны быть предварительно преобразованы в систему локальных осей ребра.

Pисунок 03 - Эксцентриситет частей сечения

Внутренние силы компонента ребра соответствуют внутренним силам стержня, включая сечение ребра. В программе RFEM для расчета внутренних сил можно отобразить внутренние силы без включенных поверхностных компонентов. Это можно настроить в Навигаторе проекта - Отображение в разделе «Результаты» -> «Ребра - Эффективный вклад в поверхность/стержень».

Pисунок 04 - Изображение внутренних сил для тавровой балки 1

Полученные в результате внутренние силы T-луча получаются, где внутренние силы пластины и ребра компонента относятся к центроиду сечения T-луча.

Pисунок 05 - Части сечения - ребро 3D

Изгибающий момент полученной Т-образной балки можно получить для Т-образного сечения следующим образом:
My = My, пластина + My, ребро - электроннаяпластина ∙ Nпластина + eребро ∙ Nребро
Программа всегда определяет результирующие внутренние силы сечений Т-образной балки в соответствии с настройками по умолчанию.

Pисунок 06 - Компонент внутренней силы – плита

Ребро в 2D

По сути, это не просто двумерная задача в случае Т-образных балок. Пользователи должны знать, что рассмотрение ребер в 2D обязательно идет с упрощением. Поскольку выравнивание эксцентриковых элементов в 2D невозможно, центральная ось сечения Т-образной балки проходит в плоскости поверхности. Этот подход требует дополнительных шагов при рассмотрении жесткости конструкции.

Pисунок 07 - 肋 2D

В дополнение к параметрам ребра в 3D, необходимо применить дополнительные параметры ребра в 2D, чтобы учесть жесткость сечения T-образной балки. При внутреннем рассмотрении ребра в 2D, наложение жесткости приводит к областям ширины интегрирования b1 и b2. Таким образом, уменьшение жесткости поверхности в области ширины интегрирования является активным благодаря настройке параметров ребра по умолчанию. Тем не менее, пользователи должны отметить, что это приложение приводит к концентрации жесткости вдоль оси ребра, которая, таким образом, не происходит в реальности или при отображении ребра в 3D.

Pисунок 08 - Дополнительные параметры - ребро 2D

Так как эксцентриситет в 2D не может быть отображен, учитывается влияние эксцентриситета на жесткость, то есть дополнительные компоненты Штейнера. Для жесткости на кручение часть сечения Т-образной балки и поверхность накладываются друг на друга. Жесткость на кручение сечения Т-образной балки можно уменьшить вручную. Как правило, для эффективной жесткости на кручение невозможно задать коэффициент уменьшения или процентное значение, поскольку оно будет зависеть от геометрии сечения.

Следовательно, лучше использовать 3D-версию RFEM, а не 2D-версию для представления балок в нижней части.

Ориентир

[1] Barth, C .; Rustler, W .: Finite Elemente in der Baustatik-Praxis, 2- е издание. Berlin: Beuth, 2013

Ссылки

Контакты

У вас есть какие-либо вопросы по нашим программам или вам просто нужен совет?
Тогда свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или ознакомьтесь с различными решениями и полезными предложениями 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