考虑SchöckIsokorb®在RFEM的FEM计算中的应用

技术文章

由于外部元件而没有内部元件的热去耦导致的热损失是巨大的。出于这个原因,外部结构部件通过使用特殊的内置部件与建筑物外壳热隔离。例如,为了连接阳台板和钢筋混凝土地板,可以使用SchöckIsokorb®或HALFEN HIT绝缘连接。对于这种内置组件的设计,必须考虑相应的技术批准。以下文章显示了SchöckIsokorb®在FEM计算中的示例。

建模结构

外侧和内侧的热破坏通常通过使用由聚苯乙烯硬泡沫制成的绝缘条来完成。对于SchöckIsokorb®,拉伸力由不锈钢和压缩力吸收,通过微纤维增强高性能混凝土和PE-HD塑料涂层穿过绝缘层。因此不可能通过绝缘层传递扭矩。根据所选的Isokorb®类型,可以传递力矩和/或剪切力。在结构分析中必须考虑这种有限的力传递。

根据EC 2 [1]针对Isokorb®的技术信息包括描述建模的FEM指南。 Schöck公司使用有限元法推荐以下方法来设计SchöckIsokorb®:

  • 将外部组件与建筑物的支撑结构分开
  • 考虑弹簧刚度值确定外部部件支撑的内力(SchöckIsokorb®建议)。 SchöckIsokorb®的推荐近似弹簧值:
    旋转弹簧10,000 kNm / rad / m
    垂直弹簧为250,000 kN /m²
  • 选择SchöckIsokorb®类型,包括剪切力v Ed和力矩m Ed的确定设计值。
  • 将计算的剪切力v Ed和力矩m Ed作为外部边缘载荷应用于承重结构(例如,天花板)。

图01 - 来自[1]的SchöckIsokorb®K型结构系统

当将外部部件与建筑物的支撑结构分离时,必须手动施加外部部件载荷作为支撑结构上的附加边缘载荷。如图2所示,阳台板与楼板分开建模,阳台板的支撑力定义为楼板的边缘载荷。

图02-外部组件和支撑结构的分离设计

利用线铰链建模RFEM

为了避免从外部部件施加边缘载荷的额外努力,可以将外部部件与RFEM中的支撑结构一起建模。因此,在FEM计算中正确考虑Isokorb®引起的有限力传递,但必须在外部和内部组件(Isokorb®的安装位置)的交叉处安排线铰链。通过定义铰链特性,可以在力流中考虑特定效果。在这种情况下,线铰链布置在外侧(阳台侧)。请注意,使用线铰链时无法定义铰链属性的任何非线性。然而,线铰链足以满足Isokorb®的一般应用,例如,在阳台悬臂板的情况下,力矩和剪切力仅在一个方向上起作用。

图03 - 使用Isokorb®属性定义线铰链

使用线路释放在RFEM中建模

根据所选的Isokorb®类型,可转移力是不同的。因此,力矩和剪切力也可以仅在一个方向上传递,这取决于类型。在外部和内部组件之间的连接线上定义非线性力传输(例如,在一个方向上发生故障)时,可以在RFEM中使用线路释放。在第一步中,必须使用所选Isokorb®的相应属性定义线释放类型。要在一个方向上停用弹簧效果,请选择“非线性”下的“部分活动...”选项,并在相应的详细信息中,在相应方向上选择“弹簧无效”选项。图4显示了Isokorb®K型的特性,可选择传递力方向(张力)和平移方向。

图04 - 具有非线性特性的线释放类型

图4中所示的线释放类型定义为外部和内部组件之间的连接线上的线释放。

图05-具有非线性Isokorb®属性的线释放的定义

结果评估

Isokorb®设计需要传递设计内力。当单独对组件建模时,如图1所示,可以使用外部组件的支撑力。使用线铰链或线条释放进行建模时,可以使用“截面上的结果显示”显示要传输的力。通过这种方式,您可以在连接线(Isokorb®)上生成一个部分,并为结果输出选择外部部件的表面编号。图6示出了由上述建模方法得到的板弯曲力矩mx的比较。您可以在此处识别各个建模方法的结果之间的良好一致性。

图06 - 单个建模方法的弯曲力矩mx的比较

参考

[1] 技术信息 - SchöckIsokorb®,80 mm绝缘 。 (2017年)。比斯特:SchöckLtd。 下载
[2] 手动RFEM 5 。 (2013年)。 Tiefenbach:Dlubal Software。 下载

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