Ввод данных и функции для снижения поперечной силы при действии единичных нагрузок близко опоры и расчете поперечной силы на расстоянии d от кромки опоры мы покажем на примере двухпролетной балки.
Конструкция, нагрузки и их сочетания
В программе RFEM или RSTAB зададим двухпролетную балку, длина пролета которой равна 4,0 м. Прямоугольное сечение имеет размеры w/h = 30/45 см. В качестве материала был выбран бетон класса С25/30.
В нашем примере на балку действует постоянная и переменная нагрузка. Постоянные нагрузки зададим в загружении 1. Это собственный вес сечения и распределенная нагрузка gk = 48,75 кН/м. В качестве переменной нагрузки зададим распределенную нагрузку qk = 37,5 кН/м и, в качестве альтернативы, сосредоточенную нагрузку в виде трех единичных нагрузок Qk= 37,5 кН (нагрузка на стержень, в точках n x P). Эти две нагрузки вводятся отдельно для каждого пролета и рассматриваются в сочетаниях как альтернативные.
В программах RFEM и RSTAB активируем автоматическое создание сочетаний нагрузок для предельных состояний первой и второй группы. Для того, чтобы альтернативные загружения с распределенными или единичными нагрузками не объединялись в сочетания, присвоим им соответствующую группу.
Дальнейшие данные для ввода в RFEM и RSTAB вы найдете в файле, который можно скачать в конце статьи.
Диаграмма поперечной силы в программе RFEM и RSTAB
На основе ранее введенных данных мы можем рассчитать внутренние силы для двухпролетной балки в модуле RF-CONCRETE Members или CONCRETE. Для расчета предельного состояния первой группы мы получим объемное расчетное сочетание 1, которое содержит диаграмму поперечной силы как от равномерной нагрузки, так и от альтернативных единичных нагрузок.
Для объяснения следующего ввода данных, и соответственно результатов уменьшения, в расчете не используется объемное РС1, а отдельные загружения, которые содержат либо только равномерную нагрузку, либо сочетание равномерной и единичной нагрузки. При этом мы рассмотрим только случаи полной нагрузки (левый и правый пролет нагружены одновременно). Варианты, описанные ниже, нельзя применить для вычисления расчетных сочетаний. См. также примечания в последнем разделе данной статьи.
Ввод ширины опоры
В окне «1.5 Опоры» можно ввести ширину опоры в столбце B. Следует обратить внимание на то, что ввод ширины опоры без активирования опции «Расчет поперечной силы на кромке опоры...» не влияет на расчет поперечной силы.
Теоретически всю таблицу 1.5 с указанием номеров опор и узлов можно было бы удалить. Однако ввод опор без активации одного из вариантов снижения поперечной силы может потребоваться в том случае, если для предельного состояния по пригодности к эксплуатации выполняется расчет деформации. В этом случае можно применить опоры в расчете начальной длины l0 для определения предельного значения максимальной деформации. Для этого, при активации расчета деформаций, имеется отдельное окно «1.7 Данные по прогибам», в котором можно выбрать заданные опоры. В нашей статье мы не будем рассматривать данную функцию более подробно.
Прямое опирание
Прямое опирание необходимо активировать в случае, если согласно п. 6.2.2(6) или 6.2.3(8) требуется уменьшить единичные нагрузки, действующие близко опоры, с помощью коэффициента ß = av / 2 d. Если речь идет о вторичной балке, которая передает нагрузку на другую балку, а не на «прямое опирание» (колонна, узловая опора, стена и т.д.), необходимо отключить соответствующий флажок в окне 1.5.
Расчет на расстоянии d от кромки опоры
Если в окне 1.5 номера узловых узловых опор были заданы правильно и была введена ширина опор, то установив флажок на "уменьшение поперечной силы на кромке опоры и на расстоянии d согласно п. 6.2.1(8)", можно применить уменьшенную поперечную силу для расчета и нахождения требуемой поперечной арматуры.
Ниже представлена диаграмма поперечной силы Vz,Ed и Vz,Ed,red, включая расчет на расстоянии d при заданной ширине опоры 25,0 см.
На ней видно, что поперечная сила в точке x равна нулю точно над опорой. Это результат задания «расчета на расстоянии d». Диаграмма поперечной силы в дополнительном модуле содержит переход через нулевое значение в этой точке. По краю и, соответственно, в точке x кромки опоры неуменьшенная поперечная сила Vz,Ed достигает максимального значения. На расстоянии d от кромки опоры мы получим максимальное значение уменьшенной поперечной силы Vz,Ed,red.
Уменьшение единичных нагрузок вблизи опоры
Для объяснения уменьшения одиночных нагрузок вблизи опоры мы выполним расчет двухпролетной балки, описанной выше, в модуле RF-CONCRETE Members или CONCRETE для сочетания нагрузок с применением сосредоточенной нагрузки.
При активации описанной выше функции «прямое опирание» и «уменьшение поперечной силы с единичными нагрузками вблизи опоры по п. 6.2.2 (6) или 6.2.3 (8)» единичные нагрузки на расстоянии 0,5 d < av < 2 d уменьшаются с помощью коэффициента ß = av /2 d. Это можно показать на сравнении Vz,Ed с Vz,Ed,red.
Согласно п. 6.2.2 (6) при применении уменьшенного значения Vz,ED,red для расчета VRd,c в уравнении (6.2а) продольная арматура (коэффициент продольного армирования ρl) должна быть полностью закреплена в области опоры. Кроме того, необходимо проверить соответствие поперечной силы, рассчитанной без уменьшения с помощью коэффициента ß, требованию, данному уравнением (6.5).
У конструктивных элементов, требующих расчета поперечной арматуры по п. 6.2.3 [1], согласно п. 6.2.3 (8) для расчета VRd,max необходимо применить значение Vz,Ed без уменьшения единичных нагрузок вблизи опоры с помощью коэффициента ß.
Особые случаи: ребра и расчетные сочетания
Для уменьшения одиночных нагрузок вблизи опоры и для расчета распределенной нагрузки на расстоянии d от опоры в дополнительном модуле выполняется анализ диаграммы поперечной силы Vz, основанной на внутренних силах из RFEM или RSTAB. С помощью данного анализа поперечной силы программа распознает по линейному распределению поперечной силы равномерно распределенную нагрузку, а по скачкам в распределении поперечной силы величину единичных нагрузок вблизи опоры.
Таким образом, оценка диаграммы поперечной силы является основой для выше упомянутого снижения поперечной силы. Кроме того, это ведет к ограничению, при котором данные варианты нельзя применить для расчета с расчетным сочетанием (РС), поскольку для РС необязательно предполагается равномерно распределенная нагрузка. См. также диаграмму поперечной силы Vz на рисунке 03.
То же самое относится к расчету ребер в модуле RF-CONCRETE Members. Внутренние силы ребра частично состоят из внутренних сил стержня внецентренно присоединенной ребристой балки и частично из внутренних сил поверхностей присоединенных плит. Сингулярности внутренних сил поверхностей могут вызвать то, что интегрированная внутренняя сила ребра (поперечная сила Vz из RFEM) не имеет линейный вид в программе. Аналогичным образом, вероятная интеграция сингулярных внутренних сил поверхностей может вызвать скачки в диаграмме поперечной силы Vz. Поэтому упомянутые выше возможности снижения поперечной силы недоступны при расчете стержней типа ребро.
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
