Аналитический метод расчёта
RF-CONCRETE Deflect обеспечивает аналитический метод расчёта в соответствии с DIN EN 1992-1-1 [1] 7.4.3. Это означает, что образование трещин или взаимодействие бетона в области растяжения рассчитываются с помощью коэффициента распределения ζ. Конструктивная система может находиться в промежуточном состоянии между состоянием I (без трещин, ζ = 0) и состоянием II (с трещинами, ζ = 1). В дополнительном модуле RF-CONCRETE Deflect средняя жёсткость окончательно определяется с помощью ζ. На основе этих значений заново рассчитывается деформация. При этом, из-за изменения значения жёсткости не выполняется перерасчет распределения внутренних сил. Таким образом, данный метод безитерационый. Более подробную информацию о RF-CONCRETE Deflect вы найдете в главе 2.7 руководства пользователя по RF-CONCRETE Surfaces [2].
Метод физически нелинейного расчёта
Дополнительный модуль RF-CONCRETE NL содержит физико-нелинейный метод расчёта. Расчёт выполняется итерационно. Это означает, что жёсткость определяется на основе нагрузок, а на её основе рассчитывается распределение внутренних сил. Данный расчёт выполняется как итерационный процесс. Итерации выполняются до тех пор, пока не будет достигнут критерий сходимости. Это произойдет в том случае, если изменение в жёсткости или изменение в деформации по отношению к предыдущему шагу итерации меньше критерия сходимости.
При нелинейном методе расчёта элемент КЭ внутренне изображается слоями, когда отдельным слоям (арматуре и бетону) придаются разные материалы, а отдельные слои бетона могут иметь разную жёсткость в ходе расчёта (растрескивание бетона).
Подробную информацию по данной теме вы найдете в руководстве RF-CONCRETE Surfaces [2], в главе 2.8.
Сравнение характеристик обоих методов
Метод аналитического расчёта | RF-CONCRETE Deflect
Очень быстрый метод расчета, подходит также для больших конструкций.
Согласно теоретическому подходу по норме DIN EN 1992-1-1 [1] 7.4.3, его следует применять только для конструктивных элементов, подверженных изгибу (пластины).
Ползучесть применяется ко всему сечению как уменьшение модуля упругости бетона.
Вследствие усадки определяется дополнительное искривление, которое добавляется к деформациям.
Метод физически нелинейного расчёта | RF-CONCRETE NL
Очень точный и универсальный метод, не ограничивающийся только конструктивными элементами, преимущественно подверженнуми изгибу (например, его можно использовать для балок-стенок).
Ползучесть применяется ко всему сечению в области сжатия как уменьшение модуля упругости бетона.
Внутренняя усадка со стороны нагрузки рассматривается как деформация, но в этом контексте также возможен выход из работы из-за деформации усадки.
Этот расчет намного сложнее, чем аналитический метод, и, следовательно, требует больше вычислительных ресурсов.
Области применения данных методов
Для принятия решения о том, какой метод следует использовать в конкретной ситуации, необходимы четыре критерия.
1. Ситуация с нагрузкой
Для конструкций, в которых отдельные конструктивные элементы с различными ситуациями нагрузок действуют совместно, следует использовать нелинейный метод, поскольку он не ограничивается конструктивными элементами, подверженными изгибу. Одним из примеров является консольное перекрытие.
Из-за ситуации с нагрузкой конструкция, которая имеет в основном напряжения в стенках, также должна быть рассчитана с помощью физически нелинейного метода из RF-CONCRETE NL. Одним из примеров этого является балка-стенка.
2. Размер конструкции
Для больших конструкций мы рекомендуем попытаться избежать физически нелинейного метода, поскольку он требует значительного времени для вычислений.
3. Требуемая точность
Если для визуального восприятия необходимо выполнить расчёт деформации по DIN EN 1992-1-1 [1] 7.4.1 (4), может быть достаточно более простого аналитического метода, и для расчета не нужно выбирать точный метод без необходимости.
Если необходимо выполнить расчет деформаций по DIN EN 1992-1-1 [1] 7.4.1 (5) для предотвращения повреждения соседних конструктивных элементов или если необходимо определить размеры распорок, стоит более внимательно рассмотреть вопрос с точки зрения цели проектирования. При определённых обстоятельствах может оказаться важным не только то, чтобы определяемая величина деформации была меньше требуемого предельного значения, но и чтобы деформация определялась как можно точнее.
4. Учёт специальных эффектов
В данном случае особенно важна усадка. Хотя дополнительная кривизна из-за усадки и определяется с помощью аналитического метода в RF-CONCRETE Deflect, усадка может быть учтена более точно при использовании физически нелинейного метода. В RF-CONCRETE NL усадка учитывается внутри со стороны нагрузки как удлинение и может привести к возникновению дополнительной кривизны, а также к дополнительным эффектам из-за ограничений в конструкции. В результате воздействия деформаций, усадка, в свою очередь, может привести к растрескиванию бетона. В данном контексте важно максимально точно обозначить опоры, особенно горизонтальные.
Кроме того, применив физически нелинейный расчет, можно определить величину направления образования трещин. Путём наслоения элемента можно определить и изобразить глубину трещин.