5423x
001480
2017-09-25

Балки перекрытий, ребра, тавровые балки: деформация и прогиб в состоянии с наличием трещин

Методы расчета деформации/прогиба

C1: Аналитический расчет - Стержень
Метод расчета по норме EN 1992-1-1, п. 7.4.3 [1], позволяет выполнить упрощенную аппроксимацию деформации в состоянии с трещинами. С помощью данного метода определяется деформация высвобожденной стержневой конструкции. Связанные элементы конструкции, например поверхности, в расчете не учитываются.

C2: Аналитический расчет - Поверхность
Дополнительный модуль RF-CONCRETE Deflect выполняет расчет деформаций в состоянии с трещинами по методу, основанному на аналитическом расчете по норме EN 1992‑1‑1, п. 7.4.3. В данном случае линейно-упругие свойства материала применяются у арматурной стали и бетона, пока не будет достигнута прочность на растяжение. При превышении прочности бетона на растяжение происходит развитие повреждений. Анализируемая конструкция должна полностью состоять из поверхностей. Данный метод расчета подходит для поверхностей, подвергаемых изгибу.

C3: Нелинейный расчет - Стержень
Речь идет о физически нелинейном методе, который учитывает в расчете деформаций образование трещин и соответствующее перераспределение внутренних сил. Рассчитываемая конструкция должна состоять исключительно из стержней.

C4: Нелинейный расчет - Поверхность
Это физически нелинейный метод, который учитывает в расчете деформаций образование трещин и соответствующее перераспределение внутренних сил. Анализируемая конструкция должна полностью состоять из поверхностей. В данном методе двумерная плоскостная модель внутренне расширяется по высоте. Для этого стальное сечение разделяется на определенное количество слоев стали и бетона. Более подробная информация содержится в Руководстве RF-CONCRETE Surfaces, п. 2.8.2 [1].

C5: Нелинейный расчет - Составная конструкция
Теоретически, конструкции, состоящие как из поверхностей, так и из стержней, можно рассчитать с помощью экспорта жесткости. Модули RF-CONCRETE Members и RF-CONCRETE Surfaces предоставляют возможность экспортировать жесткость, рассчитанную в состоянии с трещинами, в загружение или сочетание нагрузок в RFEM. Расчет запускается в одном из двух модулей, жесткость экспортируется в RFEM, а другой модуль выполняет нелинейное вычисление еще раз для учета экспортированной жесткости. Следует отметить, что взаимодействие между поверхностным и стержневым элементом нельзя учесть при одном единственном экспорте жесткости.

Варианты моделирования

Доступные методы расчета можно комбинировать с различными процессами моделирования или связать с ними. Это будет пояснено далее на примере однопролетной балки с тавровым сечением.

M1: Стержневая конструкция
Конструкция моделируется в виде исключительно стержневой конструкции. Данный вариант моделирования можно применить, если возможно выделение из общей конструкции отдельных конструктивных элементов и их самостоятельный расчет или создание конструкции только из стержней.

M2: Составная конструкция из поверхностных и стержневых элементов
Пояса тавровых балок моделируются в виде поверхностей, а стенка в виде стержневого элемента. Это типичная модель при использовании стержней-«ребер». Тип стержня «ребро» можно применить только в аналитическом расчете (C1). Для нелинейного расчета (C3) ребро должно быть преобразовано во внецентренный балочный стержень, так как оно не имеет фактической жесткости в модели.

M3: Складчатая конструкция с вертикально расположенной стенкой
Конструкция моделируется исключительно в виде складчатой конструкции без стержневых элементов. При моделировании конструкции в виде плоскостной модели, можно отнести сечение тавровой балки к линии конструкции, которая определяет расположение и направление поверхностей. Таким образом, стенка будет смоделирована в виде вертикальной поверхности, перпендикулярной к поверхностям пояса.

M4: Складчатая конструкция с горизонтально расположенной стенкой
Как и в случае M3, модель полностью состоит из поверхностей. Пояса и стенка моделируются в виде горизонтальной поверхности с эксцентриситетом относительно оси центра тяжести. Толщина поверхности, образующей стенку, задана соответственно общей высоте конструкции.

Общие рекомендации по моделированию в дополнительных модулях
Главным образом, расчет деформации в состоянии с трещинами требует определения имеющейся арматуры в конструкции, которая максимально приближена к фактически рассчитанной арматуре или, в лучшем случае, совпадает с ней. В модуле RF-CONCRETE Members можно имеющуюся арматуру изменить и сохранить в качестве шаблона (см. RF-CONCRETE Members, раздел 3.6 [3]). В дополнительном модуле RF-CONCRETE Surfaces мы можем, кроме прочего, задать объем имеющейся арматуры вручную или для отдельных областей у каждого элемента (см. RF-CONCRETE Surfaces, раздел 3.4.3 [2]).

Сочетание методов расчета деформации и моделирования

В зависимости от модели, для расчета деформаций подходят только определенные методы. В следующей таблице показаны возможные сочетания.

*1) При использовании стержня-"ребра" в случае M2 можно выполнить аналитический расчет C1. У внецентренных стержней составляющая поверхности не учитывается при применении метода C1.

*2) Следует отметить, что метод C2 предназначен для конструктивных элементов, подвергаемых преимущественно изгибу.

Литература

[1] Еврокод 2: Расчет железобетонных конструкций - Часть 1-1: Общие правила и правила для наземных сооружений; EN 1992-1-1:2004 + AC:2010
[2] Руководство RF-CONCRETE Surfaces. Тифенбах: Dlubal Software, май 2017 г. Скачать
[3] Руководство RF-CONCRETE Members. Тифенбах: Dlubal Software, июль 2017. Скачать

Автор

Г-н Лангаммер отвечает за разработки в области железобетонных конструкций и оказывает техническую поддержку нашим заказчикам.

Ссылки