В нашем статье мы опишем ввод данных, необходимый для этого. Затем мы покажем влияние, которое оказывает экспорт результатов на дальнейшие расчеты (например, расчет железобетонных колонн на устойчивость).
Конструктивная система для расчета
В данном примере мы рассмотрим конструктивную систему железобетонных колонн, показанную на рисунке 01. Система состоит из четырех консольных опор, которые в основании защемлены относительно оси Х и оси Y. Четыре консольные опоры соединены друг с другом с помощью шарнирно сочлененных балок (балочные элементы с шарнирами на концах стержней). В точках соединения система опирается на точечные опоры в глобальном направлении Y, так как в нашем примере мы проанализируем только продольный изгиб в глобальном направлении X. Отдельные сечения вы найдете в файле модели, доступном для скачивания в конце нашей статьи.
Комбинаторика нагрузок и нагружения
В расчете рассматриваются четыре нагружения:
Нагружение 1 = собственный вес
Нагружение 2 = ветер в + X
Нагружение 3 = снег
Нагружение 4 = несовершенство в + X
В программе RFEM можно автоматически создать сочетания нагрузок по норме EN 1990 для предельного состояния пригодности к расчетным случаям, предельного состояния по пригодности к эксплуатации и предельного состояния равновесия. В данном примере необходимо создать сочетания нагрузок, так как расчет железобетонных колонн должен быть выполнен по теории второго порядка с учетом эффективных жесткостей в состоянии II. У сочетаний нагрузок для расчета предельного состояния по пригодности к эксплуатации деактивируются воздействия теории второго порядка и несовершенств.
Нагрузки, применяемые для отдельных нагружений, можно найти в прилагаемом файле модели.
Расчет железобетонных колонн
На первом этапе рассчитываются внутренние силы отдельных сочетаний нагрузок (линейно-упругий расчет внутренних сил). Впоследствии внутренние силы применяются для расчета в дополнительном модуле RF-CONCRETE Members. В модуле RF-CONCRETE Members создается расчетный случай, в котором выполняется расчет железобетонных колонн. Для расчета на предельное состояние по несущей способности выберем опцию «Нелинейный расчет (состояние II)».
В настройках нелинейного расчета обозначим опцию «Общий расчетный метод для стержней с центральным сжатием по теории второго порядка (EN 1992-1-1, 5.8.6)».
С помощью упомянутых выше настроек модуль RF-CONCRETE Members сначала рассчитает статически требуемую арматуру на основе расчета сечений и внутренних сил из сочетаний нагрузок (линейно-упругий расчет). Наконец, программа на основе требуемой арматуры и пользовательских спецификаций базовой или минимальной арматуры предложит вариант армирования, который затем применяется для нелинейного расчета.
В нашем примере колонны усилены армированием 4 Ø 20 на обеих сторонах сечения.
Полученное в результате армирование применяется для нелинейного расчета. RF-CONCRETE Members затем рассчитает проектную надежность гамма в состоянии II и в случае необходимости также определит эффективное соотношение 1/гамма стержней.
Следует обратить внимание на то, что результаты данного нелинейного расчета были получены на основе заданной арматуры. На основе полученного расчетного коэффициента и заданной продольной арматуры все же нельзя сделать вывод о том, что расчетный коэффициент износа увеличится при меньшем количестве стержней продольной арматуры. При изменении количества, положения или сечения продольной арматуры, необходимо выполнить заново нелинейный расчет.
Расчет фундаментных плит
Затем мы выполним расчет фундаментных плит для проектирования консольных балок. Это можно сделать в дополнительном модуле RF-FOUNDATION Pro. Фундаментные плиты имеют следующие размеры:
- Длина = 1,75 м
- Ширина = 1,75 м
- Высота = 0,50 м
Несущая способность грунта определяется по норме DIN EN 1997-1, приложение D. Расчет несущей способности выполняется для песчано-гравийного мелкозернистого грунта, который задан в RF-FOUNDATION Pro по умолчанию в характеристиках профиля почвы .
Определение несущей способности грунта в RF-FOUNDATION Pro описано в данной технической статье.
Для определения жесткости пружин у фундаментных плит в RF-FOUNDATION Pro необходимо активировать расчет осадки в диалоговом окне [Подробности]. В подробных настройках расчета осадки мы можем выбрать вариант расчета упругого основания или жесткой плиты. Чтобы рассчитать жесткость пружин и экспортировать их в модель RFEM выберем расчет жесткой плиты.
После активации расчета осадки появится вкладка «Осадка» в диалоговом окне ввода «1.4 Нагружения». Кроме генерированных сочетаний нагрузок для предельных состояний STR, GEO и EQU необходимо задать нагрузку, для которой будет рассчитана осадка, в диалоговом окне «1.4 Нагружения» во вкладке «Осадка». В этом случае сочетания нагрузок берутся из характерной расчетной ситуации. В программе также потребуется задать значение горизонтальной силы или опорного момента для расчета закручивания фундамента либо вращательной жесткости пружины. Это необходимо учитывать при выборе соответствующих сочетаний нагрузок.
Результаты расчета осадки после его выполнения содержатся в диалоговом окне «2.2 Определяющие критерии расчета» вместе со всеми результатами остальных расчетов (статическое равновесие, сбой основания, обрушение грунта, внецетренное нагружение ядра, расчет фундаментной плиты на изгиб и т.д.) . В таблице с подробными результатами мы можем для каждого узла и для каждого расчетного сочетания нагрузок проверить жесткость пружины в направлении z и пружинные постоянные Cφ, x и Cφ,y.
На рисунке 10 видно, что пружинная постоянная Cφ,x не может быть определена. Это связано с тем, что в рассмотренном нами примере не задано вращение вокруг оси X (рамочная система 2D, моменты только вокруг оси Y).
Полученные пружинные постоянные из расчета осадки можно теперь экспортировать в модуль RF-FOUNDATION Pro с помощью меню «Файл».
После экспорта пружинных постоянных в программе RFEM появятся новые узловые опоры с соответствующими жесткостями пружин. При создании новых узловых опор результаты из программы RFEM и дополнительных модулей RF-CONCRETE Members и RF-FOUNDATION Pro удаляются.
Пересчет железобетонных конструкций с пружинными постоянными из модуля RF-FOUNDATION Pro
Так как результаты были удалены после экспорта жесткости пружин, то расчет в модуле RF-CONCRETE Members должен быть перезапущен. Данные, введенные в дополнительном модуле (характеристики арматуры и т.д.) пока останутся без изменений.
Результатом повторного нелинейного расчета колонн с ранее заданным расчетным армированием (4 Ø 20 с каждой стороны) является износ, равный 1,00. Разница с откорректированным значением износа железобетонных колонн обусловлена экспортом жесткости пружин из модуля RF-FOUNDATION Pro в модель RFEM, а также эффектом перераспределения при нелинейном расчете.
Далее в модуле RF-CONCRETE Members мы можем выбрать новый блок арматуры, у которой расчетное соотношение стержней равно > 1,00, а затем в данном блоке увеличить число или диаметр стержней продольной арматуры.
Еще один вариант - увеличить количество продольных арматурных стержней на n = 1 у всех колонн. В нашем примере это приведет к следующему результату у расчетного соотношения износа.
Экспорт жесткости колонн в состоянии повреждения трещинами
Кроме того, мы можем экспортировать в модель программы RFEM жесткости в состоянии II из расчета колонн в модуле RF-CONCRETE Members. Таким образом можно применить жесткости в состоянии II железобетонных конструкций и жесткости пружин из расчета конструкции фундамента для определения внутренних сил и дальнейших расчетов.
Экспорт жесткости у сечений, поврежденных трещинами (состояние II) далее не приводится в нашем примере. Дополнительную информацию вы найдете здесь в нашей Базе знаний.
Резюме
Как было показано в данном примере, экспорт жесткости пружин из расчета осадки в RF-FOUNDATION Pro может существенно повлиять на дальнейшие расчеты. Таким образом, для узловых опор рекомендуется применение реалистичных значений жесткости вместо жесткого опирания конструкции.
RFEM дает возможность проектировщику легко проверить и рассчитать подобные воздействия в файле модели.
Примечание: Данная статья относится к расчетам в программе RFEM 5. Опция экспорта пружинных постоянных из модуля FOUNDATION Pro также доступна в программе RSTAB 8. Упомянутый в статье метод может быть применен и в программе RFEM 8.
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
