Определение нагрузки на пробивку в углах и концах стен
В отличие от одиночных колонн (или узловых опор), нагрузка на пробивку в концах и углах стен не может быть напрямую определена из нормальной силы колонны (или опорной силы). В RF-STANZ Pro анализируется распределение поперечной силы vmax,b в примыкающей плите и определяется нагрузка на пробивку из поперечной силы в критическом круговом сечении.
Данный вопрос уже рассматривался в отдельной технической статье, где были описаны доступные опции в маске «1.5 Узлы пробивки» и общий подход к определению нагрузки.
Планарные усилия в RFEM
В общем случае следует отметить, что нагрузка на пробивку VEd не определяется из опорной силы линейной опоры или нормальной или мембранной силы стены, а анализируются поперечные силы в плите, исследуемой на пробивку.
Используется основное усилие vmax,b из RFEM, которое доступно в результатах случаев нагрузок, комбинаций нагрузок или комбинаций результатов. Определение vmax,b описано в [1] разделе 8.16. Следовательно, получается:
Альтернативно, эта глава также доступна в онлайн-руководстве RFEM 5.
Влияние сингулярностей
Если в точке предполагаемой пробивки возникает место сингулярности или пик в поперечной силе, это также влияет на определенную нагрузку на пробивку VEd в критическом круговом сечении.
В следующем примере исследуется пробивка в фундаментной плите на конце стены. RF-STANZ Pro фиксирует основное усилие vmax,b в фундаментной плите. См. рисунок 02 ниже.
Проблема в том, что конечно-элементная (КЭ) сетка была создана слишком грубой, и критическое круговое сечение проходит через пиковые значения поперечной силы vmax,b.
Модуль распознает недостаточную КЭ-сетку и выдает в маске 2.1 соответствующее предупреждение № 56.
Дополнительное уплотнение КЭ-сетки уточняет грубую сетку в области точки пробивки, что позволяет устранить предупреждение № 56. Однако, уплотнение КЭ-сетки может привести к увеличению пикового значения поперечной силы в критическом круговом сечении, что негативно влияет и увеличивает определенное значение нагрузки на пробивку VEd.
Если пиковое значение поперечной силы в критическом круговом сечении оказывается под отрицательным влиянием от применения уплотнения КЭ-сетки, зачастую рекомендуется проверить введенную модель на предмет корректности моделирования. В [2] обсуждаются различные "источники ошибок", которые существенно влияют на распределение усилий в плите и, следовательно, на нагрузку на пробивку VEd, определяемую в RF-STANZ Pro.
Оптимизация модели с учетом геометрии
В данном примере распределение поперечных сил в плите и в конечном итоге в критическом круговом сечении можно оптимизировать путем более реалистичного отображения фундаментной плиты. В первой версии модели граничные линии фундаментной плиты были расположены по осям стен. В другой версии граница фундаментной плиты не была расположена по осям стен, а введена в соответствии с "реальной" границей фундаментной плиты. Это существенно влияет на распределение поперечных сил в критическом круговом сечении.
На рисунке 05 ниже четко видно сравнение двух описанных вариантов.
Кроме того, это привносит преимущество по сравнению с первым вариантом, поскольку более реалистичное расстояние до внешней кромки фундаментной плиты также автоматически распознается в RF-STANZ Pro, и таким образом длина критического кругового сечения рассчитывается более оптимально.
Оптимизация модели с учетом опоры
Еще один способ благоприятно повлиять на распределение поперечных сил в рассматриваемой фундаментной плите - это более детальный подход к моделированию плоскостной опоры.
Обычно в RFEM моделируется постоянная упругая подушка по всей фундаментной плите. Однако, RFEM предлагает и другие варианты, помимо постоянной подушки, позволяющие более благоприятно моделировать плоскостную опору.
Одним из вариантов является, например, использование граничных или угловых пружин, которые могут благоприятно влиять на распределение поперечных сил в фундаментной плите. На эту тему существует другая техническая статья, в которой объясняются теоретические основы метода (модифицированного) модуля подстилающего слоя.
На следующем графике показано сравнение поперечных сил в круговом сечении без (вверху) и с (внизу) граничными пружинами на модели с граничным выступом.
Дополнительно стоит упомянуть о дополнительном модуле RF-SOILIN, с помощью которого - в качестве альтернативы модели с граничными пружинами - можно достичь более реалистичного подхода к плоскостной опоре, что также положительно сказаться на распределении поперечных сил в критическом круговом сечении.
Настройки в RF-STANZ Pro
По умолчанию нагрузка на пробивку в RF-STANZ Pro определяется по "не сглаженному распределению поперечных сил в критическом круговом сечении". С учетом указанных выше оптимизаций эту опцию в маске 1.5 модуля можно, как правило, оставить без изменений. Если же, несмотря на указанные оптимизации, все еще определяется пик поперечной силы в критическом круговом сечении, у пользователя также есть возможность использовать опцию "сглаженная поперечная сила в критическом круговом сечении".
При применении усредненной поперечной силы в критическом круговом сечении дополнительно следует учитывать влияние коэффициента увеличения нагрузки ß, который, например, может быть определен с помощью модели секторов. На эту тему существует другая техническая статья.
Заключение
В заключение можно сказать, что пользователь в случае высокой степени использования при проверке пробивки в концах или углах стен должен всегда контролировать величину воздействующей нагрузки на пробивку.
В этом контексте всегда следует уделять внимание распределению поперечных сил в критическом круговом сечении и проверять, можно ли с помощью корректировок или оптимизаций модели добиться более благоприятного распределения поперечной силы vmax,b в плите.
Описанные оптимизации моделирования и опоры не могут быть общепринятой инструкцией к действию, но всегда должны оцениваться пользователем в зависимости от конкретной ситуации и в необходимых случаях применяться в измененном, специфичном для модели виде.