Нелинейный расчет в RF-/CONCRETE

Техническая статья

При расчете железобетонных элементов по норме EN 1992‑1‑1 [1], можно использовать нелинейные методы расчета для определения внутренних сил в предельном состоянии по несущей способности и пригодности к эксплуатации. В этом случае внутренние силы и деформации определяются по их нелинейному поведению. Расчет напряжений и деформаций в надтреснутом состоянии обычно обеспечивает отклонения, которые явно превышают значения, определенные линейно.

В предыдущей статье объясняются общие методы расчета и моделирования балок перекрытия, ребер и тавровых балок в надтреснутом состоянии. В этой статье описывается процесс расчета сплошной балки из железобетона. Расчет может быть выполнен в дополнительных модулях CONCRETE и RF‑CONCRETE Members в сочетании с лицензией на EC2 и RF‑CONCRETE NL.

Система и нагружение

Сплошная балка состоит из прямоугольного сечения 20/35 см из бетона класса С30/37.

Постоянные нагрузки и транспортные нагрузки заданы в трех нагружениях. Для определения расчетных сочетаний по норме EN 1990 используется автоматическая комбинаторика для предельного состояния по несущей способности и пригодности к эксплуатации (обычная проектная ситуация) в RFEM / RSTAB.

Рисунок 01 - Система и нагружение

Линейный расчет армирования в предельном состоянии по пригодности к эксплуатации

Сначала армирование определяется для предельного состояния по пригодности к эксплуатации. Расчет выполняется с учетом перераспределения момента и сокращения внутренних сил для расчетного сочетания RC1. Кроме того, указываются следующие параметры армирования:

  • Диаметр арматуры 16 мм
  • Обрезка арматурных стержней в трех областях
  • Защитный слой бетона 30 мм
  • Минимальное армирование 2 Ø 12 для верхнего и нижнего положения
  • Вторичная арматура для максимального расстояния арматуры 15 см при Ø 12

На основании этих данных, программа определяет концепцию армирования в соответствии с линейно-упругим подходом. В окне 3.1, можно проверить арматуру, которая является основой для нелинейного расчета.

Рисунок 02 - Окно ‘3.1 Предусмотренное продольное армирование’ в CONCRETE

Нелинейный расчет ширины трещин и деформаций в предельном состоянии

Нелинейный расчет на предельное состояние про пригодности к эксплуатации выполняется для нагружений LC6 - LC8 (расчетные сочетания не допускают каких-либо явных соотношений между напряжением и деформацией). В нелинейном расчете должны быть учтены воздействия усиления жесткости при растяжении. Для этого применяется метод с модифицированной характеристической кривой для стали согласно [2].

Рисунок 03 - Окнок ‘1.1 Общие данные' для предельного состояния по пригодности к эксплуатации с настройками для нелинейного расчета по [2]

Кроме того, учитывается влияние ползучести и усадки. Они могут быть заданы в окне 1.3.

Рисунок 04 - Окно ‘1.3 Сечения' с настройками для сдвига и усадки

Результаты

Таким образом выполняется физический и геометрический нелинейный расчет. Итерация деформированного состояния выполняется в плоскости поперечного сечения. Основываясь на распределении внутренних сил в итерационном цикле, всегда рассчитываются новые напряженно-деформированные состояния. Сходимость достигается при установлении состояния равновесия.

Рисунок 05 - Окно ‘6.2.3 Предельное состояние по пригодности к эксплуатации для нелинейного расчета по стержням'

Деформация, возникающая в результате нелинейного расчета с учетом воздействия ползучести, значительно больше деформации из-за чистого линейно-упругого расчета без воздействия ползучести. Это очевидно при сравнении деформаций.

Рисунок 06 - Сравнение деформаций

Диаграмма жесткости показывает, что большая часть поля 1 надтреснута в состоянии эксплуатационной пригодности.

Рисунок 07 - Распределение жесткости Iym ⋅ E

Резюме

По сравнению с линейно-упругим расчетом железобетонных компонентов нелинейный расчет жесткости и напряжения дает значения деформации, которые могут быть значительно выше при учете образования трещин. Это воздействие можно решить, используя методы нелинейного анализа, примененные в дополнительных модулях Dlubal Software для расчета и проектирования железобетонных конструкций. В модулях также можно учесть воздействия ползучести и усадки.

Литература

[1] Eurocode2: Design of concrete structures - Part1‑1: General rules and rules for buildings; EN1992‑1‑1:2004+AC:2010
[2] DAfStb. (2003). DAfStb-Heft525 - Erläuterungen zu DIN1045‑1. Berlin: Beuth.
[3] Manual CONCRETE. (2012). Tiefenbach: Dlubal Software. Скачать.

Загрузки

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами или ознакомьтесь с различными предлагаемыми решениями и полезными советами на странице 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
RSTAB Основная программа
RSTAB 8.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций рам, балок и ферм, выполняющее линейные и неьинейные расчеты внутренних сил, деформаций и опорных реакций

Цена первой лицензии
2 550,00 USD
RFEM Железобетонные конструкции
RF-CONCRETE 5.xx

Дополнительный модуль

Расчет железобетонных стержней и поверхностей (плиты, стены, плоские конструкции, оболочки)

Цена первой лицензии
810,00 USD
RSTAB Железобетонные конструкции
CONCRETE 8.xx

Дополнительный модуль

Линейный и нелинейный расчет железобетонных стержней с концепцией армирования

Цена первой лицензии
810,00 USD
RFEM Железобетонные конструкции
RF-CONCRETE NL 5.xx

Дополнительный модуль

Расчет физической и геометрической нелинейности балочных и плитных железобетонных конструкций

Цена первой лицензии
1 300,00 USD
RFEM Железобетонные конструкции
EC2 for RFEM 5.xx

Расширение модуля к RFEM

Расширение модулей для проектирования железобетонных конструкций расчетом по норме Еврокод 2

Цена первой лицензии
360,00 USD