Расчёт на усталость по норме EN 1992-1-1 в программе RFEM

Введение

Расчет железобетонных элементов на усталость основан на подробном расчете на усталость (уровень расчета 3). Данный расчет имеет высокую точность, но как результат требует большого вычислительного времени. Поэтому были разработаны два упрощенных метода расчета, чтобы сократить время вычислений. Существует уровень проектирования 1, который определяет максимально допустимый диапазон напряжений, и уровень проектирования 2, при котором выполняется упрощенный расчет на усталость с эквивалентными напряжениями разрушения.

В RFEM 6 реализованы Расчетный уровень 1 и Расчетный уровень 2.

Расчет уровня 1 = Упрощенный метод

Расчет на Уровень 1 - конфигурация по несущей способности

Стадия расчета 1 - Расчетные настройки

Для данного расчета основное сочетание ациклических воздействий согласно уравнению 6.67, EN 1992-1-1. Это соответствует сочетанию воздействий «ПС 2г-Частое» по уравнению 6.15 по EN 1990)

В случае расчета продольной арматуры максимальный диапазон напряжений в стали не должен превышать значений диапазона напряжений, указанных в нормативе. В каждом случае рассчитываются нагрузки от изгиба и нормальной силы, а также взаимодействие при кручении, изгибе, нормальной силе и сдвиге. При этом Δσ_S,max - максимальный диапазон напряжений в стали, а k₁ - коэффициент для допустимого диапазона напряжений.

Расчет на сдвиг выполняется с арматурой и без нее. Для расчета без поперечной арматуры необходимо выполнить следующее условие.

В расчете с поперечной арматурой диапазон напряжений поперечной силы не должен превышать диапазон напряжений, указанный в нормативе.

Расчетные проверки сжимающих напряжений бетона и сжатых диагоналей бетона должны соответствовать следующему условию. Для расчета сжатых диагоналей бетона f_cd,fat уменьшается на коэффициент ν₁ для трещин от сдвига. Сжимающие напряжения бетона определяются по изгибающим и осевым силам, а напряжения сжатых диагоналей бетона - по поперечным и скручивающим силам.

Расчетный уровень 2 = метод диапазона эквивалентных напряжений повреждения

Уровень 2 - конфигурация по несущей способности

Стадия расчета 2 - Расчетные настройки

Для данного расчета необходимо объединить циклическое воздействие с неблагоприятным основным сочетанием согласно уравнению 6.69 нормы EN 1992-1-1.

• Для продольной арматуры необходимо выполнить следующую расчетную проверку. В каждом случае рассчитываются нагрузки от изгиба и нормальной силы, а также взаимодействие при кручении, изгибе, нормальной силе и сдвиге.

Диапазоны эквивалентных напряжений разрушения для N* циклов нагрузок должны быть меньше допустимых диапазонов напряжений для N* циклов нагрузок по кривым SN.

Линия Вёлера

Расчет на сдвиг выполняется с арматурой и без нее. Для расчета без поперечной арматуры необходимо выполнить следующее условие.

В случае расчета с поперечной арматурой диапазон напряжений поперечной силы не должен превышать диапазоны эквивалентных напряжений разрушения в соответствии с кривой SN, указанные в нормативе.

Расчетные проверки сжимающих напряжений бетона и сжатых диагоналей бетона должны соответствовать следующему условию.
Сжимающие напряжения бетона определяются по изгибающим и осевым силам, а напряжения сжатых диагоналей бетона - по поперечным и скручивающим силам.

Модификация метода диапазона эквивалентных напряжений повреждения

В расчетных конфигурациях можно вручную настроить следующие параметры. Они влияют на диапазон напряжений.

• Поправочный коэффициент λ_s

Данный эквивалентный коэффициент разрушения для усталости основан на конструкции моста по норме EN 1992-2, NN.2.1 и NN.3.1. Коэффициент увеличивает диапазон напряжений при действии нагрузки. Данный коэффициент учитывает интенсивность движения, срок службы и пролет несущих элементов, а также количество полос движения, тип движения и шероховатость поверхности.

Поправочный коэффициент λs

• Спецификация циклов нагрузок

Количество циклов влияет на диапазон допустимых характерных напряжений по кривым SN согласно таблице 6.3N.

Количество циклов

Заключение

Расчет на усталость позволяет учесть разницу напряжений из-за изменений нагрузок и эффекты ослабления материала из-за большого количества нагрузок. Для обоих упомянутых выше методов расчета, имеется два варианта упрощенного расчета на усталость.

Примечания

Расчетная проверка на усталость выполняется с помощью экстремальных значений одного или нескольких расчетных сочетаний. Таким образом, для расчета необходимо создать хотя бы одно расчетное сочетание.