Сравнение расчета решетки балоба с расчетом с использованием ортотропных пластин

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator Посмотреть исходный текст

Композитные балки в трехмерном расчете обычно связаны с ортотропными пластинами. Продольное направление жесткости пластины определяется основной балочкой и поперечным направлением ортотропной плиты. Жесткость пластины в продольном направлении установлена почти равной нулю. В данной статье объясняется определение жесткости в ортотропной пластине.

Pисунок 01 - Дорожный мост через L55 возле Шварцхайде, Германия

Например, в [2] часто рекомендуется определять балочный гриль. Сетка также может быть использована для моделирования двухосного структурного поведения бетонной плиты композитной балки. Тем не менее, усилия по моделированию для этого больше, и в локальных дискретных точках, сетка является неточной. Далее моделирование решетчатой решетки сравнивается с моделированием ортотропной пластины.

Pисунок 02 - «Изменить жесткость поверхности - ортотропный» в программе RFEM

В соответствии с системой, определение решетки описывается с помощью простой системы, а затем ортотропной пластины. Наконец, результаты и отклонения объяснены.

Система

Pисунок 03 - Система

  • Сечение стали: HE-A 200
  • Материал Сталь: S235
  • Сечение бетона: d = 100 мм
  • Материал бетон: C30/37
  • Нагрузки: 5 кН/м²

Pисунок 04 - Сечение, включающее эффективные ширины

Составное сечение создается в SHAPE-MASSIVE и импортируется в RFEM с заданным эксцентриситетом сечения для бетонной плиты. Эффективная ширина сечения принимается равной 60 см. Центр тяжести сечения смещен вверх на 0,8 см по сравнению с соединением бетона и стали. Таким образом, соединение рассчитывается для опоры. Опоры смещены вниз на 5 см.

Pисунок 05 - Позиционирование поддержки

Сама опорная схема была выбрана таким образом, чтобы не было никаких ограничений из-за сдерживаемой деформации.

Нагрузка применяется одинаково для обеих систем.

  • LC1 = 5 кН/м²
  • LC2 = 10 кН (направление x = центр поля, направление y = внешний край)

Pисунок 06 - Загружение 2

Балочная решетка

Предпосылки для опорной решетки (из [1] ):

  • постоянная высота
  • прямой луч мост
  • просто симметричное сечение
  • Обе основные балки поддерживаются в каждой опорной оси, причем опорная ось проходит перпендикулярно продольной оси моста.
  • почти жесткие поперечные ребра жесткости в осях опор
  • беспрепятственное искривление в опорных осях
  • Используемая конструкционная система должна быть в состоянии рассчитать элементы стержня, устойчивые к сдвигу.

Расчетное значение изгибной жесткости (из [2]):
$$(\mathrm{EI})^\mathrm I\;=\;{\mathrm E}_\mathrm c\mathrm I^\mathrm{Platte}\;=\;{\mathrm E}_\mathrm c\;\cdot\;\frac{\mathrm b\;\cdot\;\mathrm d³}{12\;\cdot\;(1\;-\;\mathrm\mu²)}\;=\;3.300\;\cdot\;\frac{120\;\mathrm{cm}\;\cdot\;(10\;\mathrm{cm})³}{12\;\cdot\;0,8}\;=\;20,6\;\cdot\;\mathrm E^{06}\;\mathrm{kNcm}²$$

Расчетное значение жесткости на кручение:
$$\begin{array}{l}({\mathrm{GI}}_\mathrm T)^\mathrm I\;=\;\mathrm k\;\cdot\;({\mathrm{GI}}_\mathrm T)\\{\mathrm G}_\mathrm c\;=\;\frac{{\mathrm E}_\mathrm c}{2\;\cdot\;(1\;+\;\mathrm\mu)}\;=\;\frac{3.300}{2\;\cdot\;(1\;+\;0,2)}\;=\;1.375\;\mathrm{kNcm}²\end{array}$$

Характ. сечения:

  • I T = 0 см 4
  • I y = 6250 см 4
  • A = 1000 см²
  • A y = 833 см²

Ввод в программу осуществляется с помощью действующих значений сечения. Жесткость на сдвиг стержней учитывается.

Система ортотропных пластин

В системе ортотропных пластин главные балки моделируются идентично решетке. Эти балки впоследствии интегрируются в бетонную плиту. Жесткость в продольном направлении полностью поглощается основными балками, а в поперечном направлении - бетонной плитой. Размер сетки КЭ определяется идентично расстоянию поперечных балок как 50 см.

Матрица жесткости ортотропной пластины симметрична и занята только на главной диагонали. Жесткости при изгибе в продольном направлении плиты и кручения были определены идентично поперечным стержням решетки практически с нулем.

Расчетное значение жесткости при изгибе:
$$\mathrm D22\;=\;\frac{{\mathrm E}_\mathrm c\;\cdot\;\mathrm d³}{12\;\cdot\;(1\;-\;\mathrm\mu²)}\;=\;206.000\;\mathrm{kNcm}/\mathrm{cm}$$

Расчетное значение жесткости на кручение:
$$\mathrm D33\;=\;{\mathrm G}_\mathrm{xy}\;\cdot\;\frac{\sqrt{\mathrm d_\mathrm x^3\;\cdot\;\mathrm d_\mathrm y^3}}{12}\;=\;13,8\;\mathrm{kNcm}/\mathrm{cm}$$

В программе ввод осуществляется с помощью заданных пользователем жесткостей.

Pисунок 07 - Матрица жесткости плиты

Резюме

Pисунок 08 - Сравнение результатов

Pисунок 09 - Деформации в загружении 2

Литература

[1] Unterweger, H.: Глобальный расчет конструкций стальных и композитных мостов, моделирование и характеристики усовершенствованных простых моделей стержней. Грац: IBK в Грацком технологическом университете, 2007
[2] Расчет на устойчивость для инженерных сооружений: Требования к содержанию, области применения и форме. Бонн-Бад Годесберг: Федеральный министр транспорта, Департамент дорожного строительства, 1987

Загрузки

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