按照规范EN 1992-1-1在RF-PUNCH Pro中迭代确定基本控制周长

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附加模块RF‑PUNCH Pro可以按照EN 1992‑1‑1对楼板和基础板进行冲切设计。 对于楼板,基本控制范围按照EN 1992‑1‑1 [1]中6.4.2(1)的规定,距荷载区域2 d。

根据6.4.2(2) [1] ,当集中力与高压(例如基础上的土压力)相反时,距离小于2 d的控制周长应被考虑。 基本的控制区域通常是迭代计算的。

德国国家附录[2] ,NCI到6.4.4(2),允许在楼板和细长的基础的情况下的简化计算与λ=λ/ d> 2,其中一个λ是之间的最短距离荷载区域和基础边缘)。 在这种情况下,基本的控制范围可以设置为1 d。

通常,RF‑PUNCH Pro迭代确定基础和楼板的基本控制周长区域。 为了在基础或楼板上进行冲切设计,需要在RF-PUNCH Pro的1.5冲切窗口节点中选择“基础”作为“结构单元”。

图片 01 - 定义了冲切设计的结构单元的窗口1.5

将得到的有效力是根据表达式(6.48)[1]计算:V版,红色 = V埃德 - ΔV埃德 。 根据6.4.4(2),ΔV埃德是控制周长考虑(从基部的土壤减去自重向上的压力)内的净向上力。

在表格末尾的窗口1.5冲切节点中可以输入地应力,该值可以设置为有利的作用,包括每个冲切节点的详细信息。 此处指定可扣除面荷载和可扣除部分的百分比。 此外必须在迭代确定的基本控制范围内定义最大可扣除面荷载。 为此设置“ acrit”。

图片 02 - 折减的面荷载

基本控制区域的迭代计算示例

现在在RF‑PUNCH Pro中通过比较计算来检查基本控制区域的迭代确定,在该计算中手动设置各个控制区域。

首先在RFEM中模拟一个小的基础板(板厚dPL = 500 mm,长度⋅宽度= 2.00 m⋅2.00 m)和一个钢筋混凝土柱(截面: 矩形350⋅350 mm,长度L = 2.00 m)。 作为材料,设置强度等级C30/37的混凝土。 同时考虑结构的自重。 柱子在柱头受竖向荷载作用。 自重荷载工况的竖向荷载为Gk = 800 kN,施加荷载工况的竖向荷载为Qk = 450 kN。 因此,荷载组合CO1 = 1.35⋅G + 1.50⋅Q得出荷载设计值VEd = 1763.27 kN。

为了确定抵扣表面负载时,接触应力σ为CO1中的Z RFEM被计算。 在本例中,接触应力为458 kN/m²,在窗口1.5中作为可扣除的面荷载值输入,如图02所示。

纵向钢筋在基础板上的位置可以在窗口1.4中定义。 在该示例中,混凝土覆盖层设置为d1 = 5.50 cm和d2 = 6.50 cm。 得出的静态高度d为44.0 cm。 在该示例中未指定用于确定基础板抗冲切性的基本钢筋。

使用上述数据进行计算后,在结果窗口2.1中可以找到0.87的设计标准。 结果详细信息显示了中间值,这些中间值用于确定所施加的剪力VEd,red

图片 03 - 迭代计算基本控制区域的结果

在这种情况下,RF-PUNCH Pro会在距荷载区域边缘lw,it = 0.334 m处确定基本的控制区域。 得出的基本控制范围内的面积为:
A =0.334²∙π+ 4∙0.334∙0.35 +0.35²= 0.94m²

在此基础上,将所得还原的剪切力ΔV埃德或导致施加的剪切电动势V版,红色是:
ΔVED = 0.94平方米∙458千牛/米= 430.78千牛
VEd,red = 1763.27 kN-430.78 kN = 1332.49 kN

图片 04 - 在基本控制区域中显示设计规范v-Ed/v-Rd,c

检查迭代确定的基本控制区域

现在在第二个计算中检查在RF‑PUNCH Pro中迭代确定的第一个计算结果和基本控制区域面积。

为此,在RF‑PUNCH Pro中开始计算之前,可以手动指定基本的控制区域。 距离从基础控制周边区域ΔL= 0.05 m开始逐渐增加。 总共需要对15个手动定义的控制区域进行冲切,距离lw,def = 0.05 m到0.75 m。

图片 05 - 用户定义的基本控制范围

如图05所示,计算中多次复制定义的基础(包括荷载)是合理的。 因此,可以在一个计算过程中检查15种不同的计算方法。 在窗口1.5中,可以为每个冲切节点设置到荷载区域的距离。

图片 06 - 定义到荷载区域的距离

在使用用户定义的基本控制区域计算所有15个变量之后,可以对计算结果进行评估。 下图显示了第一次计算的结果(通过迭代确定基本的控制区域)。 最大的设计标准在lw,def = 0.30和0.35 m之间(之前迭代确定的距离lw,it = 0.334 m)。

图片 07 - 用户定义的基本控制周长面积的计算结果

随后可以在Excel图表中图形化地计算基本控制区域的手动计算结果。 为此,在纵轴上应用得到的剪力和冲切抗剪力的商(νEd,red/νRd,c )。 横轴是到荷载区域的距离与静态高度(ait/d)的商。

第一次计算的参考值:
$$ \ begin {array} {l} \ frac {{\ mathrm \ nu} _ {\ mathrm {Ed},\ mathrm {red}}} {{\ mathrm \ nu} _ {\ mathrm {Rd},\ mathrm c}} \; = \; \ frac {952 \; \ mathrm {kN}/\ mathrmm²} {1,094 \; \ mathrm {kN}/\ mathrmm²} \; = \; 0.87 \\\ frac { {\ mathrm a} _ \ mathrm {it}} {\ mathrm d} \; = \; \ frac {0.334 \; \ mathrm m} {0.44 \; \ mathrm m} \; = \; 0.75 \ end {array } $$

图片 08 - 检查迭代确定的基本控制区域

由此可以确认使用基本控制周长的迭代计算得出的第一个计算结果。

使用的文献材料

[1]  欧洲规范2: 混凝土结构设计-第1-1部分: 一般规则和建筑物规则EN 1992-1-1:2004 + AC:2010
[2]  国家附录-国家确定的参数-欧洲规范2: 混凝土结构设计-第1-1部分: 一般规则和建筑物规则DIN EN 1992-1-1/NA:2013-04

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