Учет Schöck Isokorb® в расчете по МКЭ в RFEM

Моделирование конструкции

Термическое разделение внешней и внутренней стороны обычно осуществляется с помощью изоляционной ленты из жесткого вспененного полистирола. В случае Schöck Isokorb®, растягивающие силы поглощаются нержавеющей сталью, а сжимающие силы - благодаря изоляционному слою высокопрочного бетона, армированного микроволокном, с пластическим покрытием PE-HD. Это значит, что передача крутящих моментов через изоляционный слой невозможна. В зависимости от выбранного типа Isokorb®, могут передаваться моменты и/или поперечные силы. Этот ограниченный перенос сил должен учитываться при расчете конструкций.

Техническая информация по EC 2 [1] для Isokorb® включает в себя руководство по МКЭ, описывающее моделирование. Компания Schöck рекомендует следующий подход для расчета Schöck Isokorb® по методу конечных элементов:

• Отделить внешний элемент конструкции от несущей конструкции здания.
• Определить внутренние силы на опоре внешнего элемента с учетом значений жесткости пружины (рекомендация для Schöck Isokorb®). Рекомендуемые приблизительные значения пружины для Schöck Isokorb®:
  10 000 кНм/рад/м для поворотной пружины
  250 000 кН/м² для вертикальной пружины
• Выберите тип Schöck Isokorb®, включая найденные расчетные значения поперечной силы v_Ed и момента m_Ed.
• Примените рассчитанную поперечную силу v_Ed и моменты m_Ed в качестве нагрузок на внешние кромки несущей конструкции (например, плиты перекрытия).

Конструктивная система для Schöck Isokorb® тип K из [1]

При выделении внешних компонентов из несущей конструкции здания, нагрузки от внешних компонентов должны быть заданы вручную в качестве дополнительных краевых нагрузок на несущую конструкцию. Как показано на Рисунке 02, балконная плита была смоделирована отдельно от плиты перекрытия, а опорные реакции балконной плиты были заданы в качестве краевой нагрузки плиты перекрытия.

Entkoppelte Bemessung von Außenbauteil und Tragstruktur

Моделирование в программе RFEM с помощью линейного шарнира

Для того, чтобы избежать дополнительных усилий, связанных с приложением краевых нагрузок от внешнего элемента, можно в программе RFEM смоделировать внешний элемент вместе с несущей конструкцией. Таким образом, в расчете по МКЭ правильно учтена ограниченная передача сил от Isokorb®, но в месте пересечения внешнего и внутреннего элемента должен быть расположен линейный шарнир (место установки Isokorb®). С помощью задания свойств шарнира можно учесть специфическое воздействие в потоке силы. В данном случае линейный шарнир расположен на внешней стороне (стороне балкона). Обратите внимание, что при использовании линейного шарнира невозможно задать какие-либо нелинейности для свойств шарнира. При этом для общего применения Isokorb® достаточно линейного шарнира, например, в случае плиты балконной консоли, где момент и поперечная сила действуют только в одном направлении.

Definition eines Liniengelenkes mit den Isokorb®-Eigenschaften

Моделирование в программе RFEM с помощью линейного высвобождения

В зависимости от выбранного типа Isokorb®, могут передаваться различные силы. Таким образом, моменты и поперечные силы могут, в зависимости от типа, передаваться только в одном направлении. При задании нелинейной передачи силы (например, выход из работы в одном направлении) на линии соединения между внешним и внутренним компонентом, можно использовать линейное высвобождение в RFEM. На первом этапе необходимо задать тип высвобождения линии с соответствующими свойствами выбранного Isokorb®. Чтобы деактивировать эффект пружины в одном направлении, выберите в разделе «Нелинейность» опцию «Частичная работа ...», а затем в соответствующих подробностях выберите в соответствующем направлении опцию «Неэффективность пружины». На рисунке 04 показаны свойства Isokorb® типа K, включая возможность передачи направления силы (растяжение) и поступательного направления.

Тип высвобождения линии с нелинейными свойствами

Тип высвобождения линии, показанный на Рисунке 04, представляет собой линейный шарнир на линии соединения между внешним и внутренним компонентом.

Definition einer Linienfreigabe mit den nichtlinearen Isokorb®-Eigenschaften

Оценка результатов

Расчет Isokorb® требует передачи расчетных внутренних сил. При моделировании компонентов по отдельности, как показано на Рисунке 01, можно использовать опорные силы внешнего элемента. При использовании линейного шарнира или линейного шарнира для моделирования, можно отобразить передаваемые силы с помощью «Отображение результатов на сечениях». Таким образом, можно создать разрез соединительной линии (Isokorb®) и выбрать номер поверхности внешнего компонента для вывода результатов. На рисунке‑06 показано сравнение изгибающих моментов плиты mx в результате применения описанных выше методов моделирования. Здесь хорошо видно хорошее соответствие результатов отдельных подходов к моделированию.

Gegenüberstellung der Biegemomente mx für die einzelnen Modellierungsansätze

Ссылки