Определение продавливающей нагрузки на углы стен и их края
В отличие от отдельных колонн (или узловых опор), продавливающая нагрузка на концах и углах стен не может быть получена непосредственно от нормальной силы колонны (или опорной реакции). В модуле RF-PUNCH Pro анализируется сила сдвига vmax, b в присоединенной плите, а продавливающая нагрузка определяется по сдвигающей силе в критическом периметре.
В отдельной технической статье мы уже рассматривали данную тему и пояснили опции, которые можно найти в окне «1.5 Узлы продавливания», а также общий алгоритм определения нагрузки.
Внутренние силы поверхности в RFEM
Для начала следует отметить, что продавливающая нагрузка VEd не рассчитывается по опорной реакции линейной опоры, также, как и по нормальной или мембранной силе стены, вместо этого будут проанализированы значения сдвигающих сил в плите, рассчитываемой на продавливание.
Для этого применяется основная внутренняя сила vmax, b, полученная в RFEM, которая содержится в результатах нагружений, сочетаний нагрузок или расчетных сочетаний. Как задать vmax,b, поясняется в {%://#Refer [1]]], раздел 8.16. Таким образом, мы получим следующее:
Данную главу можно также найти в онлайн-руководстве к RFEM 5.
Влияние сингулярностей
Если в рассчитываемой точке продавливания присутствует сингулярность или максимальное значение в распределении сдвигающей силы, то это окажет соответствующее влияние на полученную продавливающую нагрузку VEd в критическом периметре.
В следующем примере мы проанализируем продавливание в фундаментной плите на конце стены. RF-PUNCH Pro в данном случае применяет основную внутреннюю силу vmax,b, возникающую в плите. Рассмотрим рисунок 02.
Проблема в этом случае заключается в том, что сгенерированная сетка КЭ была слишком грубой, а критический периметр проходит через максимальные значения сдвигающей силы vmax,b.
Das Modul erkennt das unzureichende FE-Netz und gibt in der Maske 2.1 entsprechend die Warnung Nr. 56 aus.
Eine optionale FE-Netzverdichtung verfeinert das zu grobe Netz im Bereich des Durchstanzpunktes, wodurch sich die Meldung Nr. 56 beheben lässt. Однако измельчение сетки КЭ может привести к увеличению максимального значения сдвигающей силы в критическом периметре, что отрицательно отразится на найденном значении продавливающей нагрузки VEd, которое соответственно возрастет.
Если применение измельчения сетки КЭ отрицательно влияет на максимальное значение сдвигающей силы в критическом периметре, то зачастую рекомендуется проверить правильность моделирования заданной модели. In [2] werden diverse "Fehlerquellen" angesprochen, die den Schnittgrößenverlauf in der Fläche und damit die in RF-STANZ Pro ermittele Durchstanzlast VEd maßgeblich beeinflussen.
Оптимизация модели с точки зрения геометрии
В данном примере для получения распределения сдвигающих сил в плите и соответственно в критическом периметре применим «более реалистичное» отображение фундаментной плиты. В первом варианте модели зададим краевые линии плиты по системным осям вертикальных стен. Во втором варианте край фундаментной плиты не проходит по системным осям стен, а задан по «реальному» краю плиты. Таким образом, вы можете существенно повлиять на распределение сдвигающих сил в критическом периметре.
На рисунке 05 отчетливо видно сравнение двух упомянутых вариантов.
По сравнению с первым вариантом второй вариант также имеет преимущество в том, что RF-PUNCH Pro автоматически распознает более реалистичное расстояние до внешнего края плиты и, таким образом, выберет более оптимальную длину критического периметра.
Оптимизация модели с точки зрения опирания
Еще одной возможностью положительно повлиять на распределение сдвигающих сил в рассчитываемой фундаментной плите является дифференцированный учет применяемого поверхностного основания.
В программе RFEM обычно применяется постоянная пружина по всей плите в качестве упругого основания. Кроме постоянной пружины RFEM предлагает и другие возможности для более оптимального моделирования поверхностного основания.
Одной из возможностей является, например, применение краевых или угловых пружин, которые могут благоприятно повлиять на распределение сдвигающих сил в фундаментной плите. Данная тема рассматривается в технической статье, которая объясняет теоретические основы (уточненного) метода модуля деформаций основания.
На следующем далее рисунке показано сравнение сдвигающих сил в периметре без применения (на рисунке выше) и с применением (на рисунке ниже) краевых пружин на модели с выступающим краем.
В качестве альтернативы модели с краевыми пружинами можно применить дополнительный модуль RF-SOILIN, с помощью которого можно получить более реалистичный учет поверхностного основания, что в свою очередь может оказать положительное влияние на распределение сдвигающих сил в критическом периметре.
Настройки в модуле RF-PUNCH Pro
Продавливающая нагрузка в модуле RF-PUNCH Pro по умолчанию определяется на основе «несглаженных сдвигающих сил в контрольном периметре». С упомянутой выше оптимизацией данная опция должна присутствовать в диалоговом окне 1.5 дополнительного модуля. Если несмотря на упомянутую оптимизацию все также рассчитывается максимальное значение сдвигающей силы в критическом периметре, то пользователь может применить опцию «Сглаженная поперечная сила в контрольном периметре».
При применении усредненного значения сдвигающей силы в критическом периметре необходимо учитывать влияние коэффициента приращения нагрузки β, который можно найти, например, с помощью модели сектора. Данная тема описана в следующей технической статье.
Заключение
В заключение нужно отметить, что в случае высоких коэффициентов использования в расчете на продавливание на концах или углах стены необходимо всегда проверять величину действующей продавливающей нагрузки.
В данном контексте всегда нужно обращать внимание на распределение сдвигающих сил в критическом периметре и проверять, может ли корректировка или оптимизация модели привести к более оптимальному распределению сдвигающей силы vmax, b в плите.
Тем не менее, упомянутая оптимизация с точки зрения моделирования и опирания не может быть применена в качестве общепринятого руководства, но в каждом случае должна оцениваться индивидуально и при необходимости применяться в соответствии с имеющейся моделью.
