RF-/CONCRETE 非线性计算

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当按照EN 1992‑1-1 [1]设计钢筋混凝土构件时,可以用非线性方法确定极限状态和正常使用状态的内力。 内力和变形通过考虑非线性内力-变形行为来确定。 计算开裂状态下的应力和应变通常会导致挠度明显大于线性计算的挠度。

上一篇文章介绍了计算和建模下裂状态下竖梁,肋和T形梁的一般方法。 本文介绍了钢筋混凝土连续梁的设计过程。 计算可以在附加模块CONCRETE和RF-CONCRETE Members中与EC2和RF‑CONCRETE NL许可证一起进行。

结构体系与荷载

连续梁的截面为20/35 cm,混凝土等级为C30/37。

永久荷载和交通荷载按三个荷载工况进行组织。 为了按照EN 1990确定设计组合,使用RFEM/RSTAB的极限状态和正常使用极限状态(通常情况)的自动组合。

ULS中钢筋的线性计算

首先确定极限状态的钢筋。 计算时考虑了结果组合RC1的内力弯矩的重新分布和减小。 此外指定了以下钢筋参数:

  • 钢筋直径16 mm
  • 减少三个区域的配筋
  • 混凝土保护层30 mm
  • 上部和下部位置的最小钢筋配筋2Ø12
  • 辅助钢筋,最大钢筋间距15 cm(Ø12)

在此基础上,程序根据线弹性法确定加固方案。 在窗口3.1中可以检查钢筋,这是非线性分析的基础。

SLS中裂缝宽度和变形的非线性计算

对于荷载组合LC6到LC8进行非线性计算极限使用状态(结果组合没有明确的应力-应变关系)。 在非线性分析中应考虑受拉刚度的影响。 为此,应用根据[2]修改钢的特性曲线的方法。

图片 03 - Window '1.1 General Data' for Serviceability Limit State with Settings for Nonlinear Calculation According to [2]

另外考虑了徐变和收缩效应。 这些可以在窗口1.3中设置。

图片 04 - Window '1.3 Cross-Sections' with Settings for Creep and Shrinkage

结果

进行物理和几何非线性计算。 应变状态的迭代在截面平面上进行。 根据迭代周期内的内力分布,总是计算新的当前应变状态。 当达到平衡状态时,收敛。

正如预期的那样,在最大荷载作用下,最大荷载变形在场1中发生,荷载为LC6(LC1 + 0.5⋅LC2)。 裂缝宽度很小。

图片 05 - Window '6.2.3 Serviceability Limit State for Nonlinear Calculation by Member'

由非线性计算得出的与蠕变效应相关的变形明显大于无蠕变效应的纯线性弹性计算引起的变形。 这在比较变形时很明显。

图片 01 - 变形比较

刚度图显示在使用状态下大面积的场1裂缝。

图片 02 - 刚度分布Iym ∙E

小结

与钢筋混凝土构件的线弹性计算相比,非线性刚度和应力分析提供的变形值在考虑裂缝形成时会更高。 这种影响可以通过使用附加模块中的非线性分析方法来解决,该模块通过Dlubal软件对钢筋混凝土结构进行结构设计和分析。 这里也可以考虑蠕变和收缩效应。

参考

[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]  DAfStb: DAfStb-Heft 525-德国DIN 1045:1。 Berlin: Beuth,2003年
[3]  手动混凝土。 Tiefenbach: Dlubal Software,2017年8月。 下载

关键词

非线性方法 破裂状态 状态 II 裂缝宽度 开裂 正常使用极限状态 抗拉强化影响 蠕变 收缩 应变状态 刚度

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