在 RFEM 中评估砌体结构的受力情况

技术文章

为了在 RFEM 中仿真地评估砌体结构的结构特性,必须首先选择材料和材料模型。由于砌体在受拉时就会开裂,因此必须指定非线性材料建立模型,这可以在模块 RF‑MAT NL 中完成。

材料和材料模型

与其它材料如混凝土或者钢相比,没有预设砌体的材料,砌体是由砖和其它材料混合组成。 因此必须为每种材料组合创建一种新材料,在创建了这种新材料,就可以存储在 RFEM 中供以后的建模使用。如果需要也可以稍后更改此创建的材料组合。

图 01 - Material

除了定义材料和材料属性外,还有必要将相关材料模型分配给该材料。例如在模块 RF‑MAT NL 中包含的材料模型被设置为“各向同性砌体 2D”,就是充分考虑张力作用下的失效和相应的裂纹形成。

根据标准可以分别设置拉杆失效的平行或者垂直于接头的极限拉应力。如果极限拉应力设置为零,出于稳定性原因在计算时将应用 1 ∙ 10-11 N/mm² 的值,因此即使没有给出极限拉应力为零,都会出现最小拉应力。

图 02 - Material Model

建模和评估

在示例中一个密实的钢筋混凝土墙按照 [1] 建模和评估:

垂直荷载沿着整个墙壁长度分布,水平荷载也同样分布,否则由于荷载集中导入,在荷载施加点可能出现奇点,也就导致了模型失效,因为在该节点超出了容许拉应力并且被完全拉裂。

图 03 - Loading and Deformation

变形分析已经给出内力和应力的分布。

非线性计算后墙的应力分析表明,容许拉应力和容许压应力满足条件。

图 04 - Maximum Stresses in the x and y Direction

图 05 - Minimum Stresses in the x and y Direction

在超出墙内极限应力或者砌体墙失效的情况下,不会出现收敛。因此有必要调整材料或者尺寸。例如增加墙厚,产生的拉应力可以分布在更大的区域上,改善墙的承载力。

本文描述的砌体建模和面的应力分析不能代表砌体结构设计。但是可以确定进一步分析需要的材料和尺寸。

参考

[1]  Graubner, C. -A. & Rast, R. (2015). Mauerwerksbau Aktuell 2016. Berlin: Beuth Verlag, p. C.45.

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