Расчет на продавливание с заданием периметра

Необходимо упомянуть предыдущую техническую статью, в которой объясняется общий расчет на продавливание по нормам [1] и [2], а также основные функции дополнительного модуля RF-PUNCH Pro.

• КБ 001389 | Расчет на продавливание по норме Еврокод 2 в программе RFEM

Модель примера

Расчет на продавливание будет выполнен для железобетонного перекрытия толщиной 25 см с применением бетона марки C30/37. Размер колонны - 25 х 25 см.

Beispielmodell

Ниже будет выполнен только расчет на продавливание внутренней колонны в соединении с перекрытием первого этажа. См. обозначенную цветом точку сдвига при продавливании на рисунке 01. По результатам расчета внутренних сил в RFEM нормальная сила равна N_d = 442,21 кН у капители внутренней колонны первого этажа.

Normalkraftverlauf in den Stützen

Анализ с расчетными периметрами

При выполнении расчета на продавливание в RF-PUNCH Pro, периметры, необходимые для расчета (контрольный, внутренний и внешний), определяются в дополнительном модуле автоматически. Кроме того, Вы всегда можете применить настройки по умолчанию для «приложенной нагрузки продавливания» или «коэффициента увеличения нагрузки ß».

В данном примере нагрузка продавливания будет взята от нормальной силы колонны. При этом коэффициент увеличения нагрузки ß будет определен на основе «постоянных коэффициентов» согласно 6.4.3 (6). В данном случае (внутренняя колона) коэффициент увеличения нагрузки равен ß = 1,10.

Вместо настроек по умолчанию, для расчета сопротивления продавливанию зададим существующую продольную арматуру. Это означает, что дополнительный модуль автоматически добавит поперечную арматуру, как только заданная продольная арматура в верхней части плиты будет недостаточной и будет выполнено условие ν_Rd,c < ν_Ed.

Кроме того, будет задана существующая продольная арматура в верхней части плиты (сторона без нагрузки) Ø 12 - 10 в обоих направлениях армирования, что соответствует содержанию арматуры 11,31 см²/м.

Детали узла продавливания для расчета с расчетными периметрами

При этом необходимо обратить внимание на положение продольной арматуры (Ø 12 - 10). Армирование, которое необходимо учесть в расчете, должно в этом случае соответствовать бетонному покрытию c_nom = 3,5 см. Это необходимо задать в окне «1.4 Продольная арматура» перед тем, как начнется расчет. Для этого нужно задать положение арматуры в направлении 1 с помощью d₁ = c_nom + d_s/s = 3,5 + 1,2/2 = 4,1 см. Таким образом, бетонное покрытие в направлении 2 равно d₂ = d₁ + d_s = 5,3 см. Параметры бетонного покрытия в таблице «1.4 Продольное армирование» определяют размер статической глубины d и должны быть соответствующим образом скорректированы до начала расчета.

После выполнения расчета для упомянутых выше исходных данных, в таблице результатов «2.1 Расчет на продавливание» отобразятся критерии расчета. Возникает сопротивление продавливанию ν_Rd,c = 612,05 кН/м². В результате расчетный критерий равен 110%. Таким образом, сопротивление продавливанию недостаточно без армирования от продавливания.

Так как ν_Rd,c = 612,05 кН/м² < ν_Ed = 674,80 кН/м², сначала необходимо проверить максимальное сопротивление продавливанию ν_Rd,max. Согласно 6.4.5 (3), [2] ν_Rd,max равно:
ν_Ed,u1 ≤ ν_Rd,max = 1,4 · ν_Rd,c,u1
ν_Ed,u1 = 674,80 кН/м²
ν_Rd,max = 1,4 · 612,05 кН/м² = 856,87

Расчет будет выполнен с ν_Ed = 674.80 kN/m² < ν_Rd,max = 856.88 kN/m² и коэффициентом 79% для того, чтобы дополнительный модуль автоматически начал расчет внутреннего и внешнего периметра.

Положение внешнего периметра определяется согласно п. 6.4.5 (4) уравнение 6.54:
u_out = ß · V_Ed / (ν_Rd,c · d)
Внимание! ν_Rd,c для прочности на сдвиг без поперечной арматуры по 6.2.2 (1)

С помощью данной формулы можно определить диаметр внешнего периметра и, следовательно, расстояние lw,a от внешнего периметра до края нагружаемой поверхности. Таким образом, можно определить «площадь, армированную против продавливания». Согласно 9.4.3 [1], первый внутренний периметр расположен на расстоянии 0,5 d от нагружаемой поверхности. Последний внутренний периметр находится на 1,5 d впереди от внешнего периметра. См. также рисунок 2.36 в литературе [3].

С помощью данного подхода модуль сможет автоматически определить количество и расстояния для требуемых внутренних периметров. Аналогичный процесс происходит и в модуле RF-PUNCH Pro с настройками по умолчанию, если задан расчетный критерий 1,00 в таблице «2.1 Расчет на продавливание» при расчете раскоса и внешнего периметра.

Критерии расчета для расчета с расчетными периметрами

В таблице результатов «2.2 Требуемое армирование при продавливании» показана продольная и поперечная арматура в соответствии с отображаемыми критериями расчета. В подробных таблицах показано, кроме прочего, расстояние каждого внутреннего периметра (строки армирование при продавливании) от края приложения нагрузки.

Detailtabellen mit dokumentierter Lage der Schubbewehrung

Расчет с заданными периметрами

В нашем примере расчет автоматического положения внутренних периметров приводит к расстоянию 10 см от края приложения нагрузки для первой серии продавливания. Это значение (см. рисунок 05) задокументировано в подробностях расчета - lw для каждого расчетного параметра. Для второго внутреннего периметра мы получим l_w,2 = l_w,1 + s_r = 0,10 м + 0,14 м = 0,24 м.

Кроме того, в RF-PUNCH Pro пользователь имеет возможность напрямую задать положение внешнего и внутреннего периметра. Для этого перед расчетом нужно активировать функцию «Периметры» в таблице «1.5 Узлы продавливания». Это позволит нам, как показано на данном примере, задать количество и расположение «Внутренних периметров».

В качестве альтернативы автоматически рассчитанным двум внутренним периметрам, теперь можно выполнить расчет, например, с тремя внутренними периметрами. Мы можем задать их количество и расстояние от нагружаемой поверхности до первого внутреннего периметра l_{w,1 ,} а также расстояния между внутренними периметрами sr.

Параметры внутренних периметров в таблице 1.5

После выполнения расчета необходимая продольная арматура и арматура от продавливания отобразятся в таблице результатов «2.2. Требуемая арматура от продавливания» с рассчитанными требуемыми площадями арматуры по периметру.

Графика результатов с указанными внутренними периметрами

Если были соблюдены требования 9.4.3 [1] относительно положения отдельных внутренних периметров или внешнего периметра - например, радиальное расстояние sr внутренних периметров между собой (≤ 0,75 d) или расстояние от хотя бы последний внутренний периметр (≤ 1,5 d) не был соблюден, то в окне результатов «2.2 Требуемое армирование при продавливании» появится соответствующая примечание. Таким образом, можно быстро распознать и исправить неправильный ввод данных.

Применение и дополнительная информация

В большинстве случаев расчет на продавливание выполняется в RF-PUNCH Pro таким образом, чтобы продольная арматура была увеличена до размеров, применимых в строительной практике, чтобы избежать армирования с помощью арматурных хомутов. Если применение требуемой продольной арматуры невозможно на практике - даже если не достигнуто максимальное соотношение продольного армирования φl , RF-PUNCH Pro предлагает возможность рассчитать требуемое армирование при продавливании в виде арматурных хомутов (вертикальных или наклонную) автоматически. В качестве альтернативы, инженер может экспортировать нагрузку и геометрию расчета на продавливание в расчетную программу Halfen HDB, в которой можно рассчитать пути для сдвига при продавливании, заменяющие арматурные хомуты.

Независимо от способа расчета, может потребоваться расчет для измененного случая нагрузки для уже рассчитанного армирования при продавливании. Чтобы задать такой «перерасчет» или разработать альтернативный вариант армирования для расчета арматуры, RF-PUNCH Pro предлагает Вам уже упомянутые опции «Ввода периметров».

В этом отношении полезна ссылка на раздел 2.2.1.5 в руководстве RF-PUNCH Pro. Блок-диаграммы для расчета на продавливание с арматурой на продавливание задокументированы в нем, поэтому можно понять отдельные шаги для расчёта требуемой арматуры на продавливание.