组合截面建模方法

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在RFEM中,可以使用多种方法对组合截面进行建模。 在下面的示例中,将显示并说明三种不同的组合截面建模选项,分别是钢截面HEA 300和矩形截面w/l = 100/30 cm。

系统

组合梁作为单跨梁被支撑,长度为15 m。 实际上,连接是通过每1.25 m焊接一次销钉进行的。 自重作为荷载(图01)。

图片 01 - 系统

情况 1: 通过杆件偏心通过共同节点的组合作用

两个截面单元的建模分别为(2∙)12∙1.25 m长的杆件单元(杆件类型梁)。 由于两个截面最初位于同一条线上,因此必须激活“编辑”(Edit)下的“允许双杆”(Allow Double Members)功能,以便将它们彼此分开考虑,但仍在同一端部节点上进行支撑。 必须为所有2∙12个杆件单元分配相应的杆件偏心,使得钢截面的上边缘等于混凝土截面的下边缘(图02)。

图片 02 - 情况 1: 通过杆件偏心使用公共节点进行组合

因此,这十二个单独的组合构件在其相应的构件开始和构件末端相互连接。

情况 2: 通过耦合杆件的作用

单元的建模与变形例1相同,不同之处在于截面没有偏心,但是两个杆件截面分别位于两条直线上。 为了在总共24个杆件单元中创建12个组合杆件,各个截面通过刚性杆件连接。 刚性杆件在两个支座处被划分为两个节点,因此节点支座在组合节点中位于变型1中。 然后通过刚性构件进行支撑(图03)。

图片 03 - 情况 2: 刚性单元合成

刚性构件像偏心一样连接两个截面。 但是可选地,在该变型方案中可以选择改变刚性构件在端部的刚度,类似于在实际中可用的顶杆销钉或者用其他类型的构件代替。 此外,该选项还可以查看联轴器(刚性杆件)的内力。 为此在显示导航器的“结果”→“变形”→“杆件”下选择“耦合结果”选项(图04)。

图片 04 - 激活“耦合结果”

选项3: 杆件类型为“肋”的粘结作用

在该变型中存在根本不同的建模。 混凝土截面建模为面,钢截面建模为肋。 筋的偏心可以在面的+ z边缘的“编辑筋”对话框中定义。 为了获得与变形例1和变形例2相同的支座状态,可以在支座的中心轴到+ z边的位置上通过一个刚性构件将面(肋骨)自动连接到支座上。 此外,要获取整个截面的杆件内力,激活选项“包含杆件面的分力”(显示导航器→“结果”→“杆件”→“肋-杆面/杆件上的有效作用”)。 关于杆件类型Rib的详细信息可以在相应的FAQ中找到。

小结

虽然前两个变体类似于一种框架结构模型,但是由于耦合引起的弯矩是有利的(“悬垂”),而第三个变体则是理想的复合截面。 由于混凝土表面的内力作用,内力的大小与前两种形式不同,计算方法也有所不同(图05和06)。

图片 05 - 选项1和2: 在钢梁中显示弯矩My

图片 06 - 选项3: 在复合截面中显示弯矩My

但是,通过挠度比较可以看出,这三个变体中的每一个都可以作为建模选项(图07)。

图片 07 - 偏转全部三个选项

计算结果在混凝土截面和钢截面之间的剪力计算中也可以比较。 纵向剪力V L可以在“结果图表”(在肋上单击鼠标右键)和激活内力V L下看到(图08)。

图片 08 - 显示纵向剪力VL

与变形2的刚性构件的剪力比较(图09)。

图片 09 - 柔性杆件第一刚性杆件受剪承载力

内力和
挠度
比较
选项1选项2选项3
M y [kNm]32.6432.64240.5
u [mm]20.120.120.4
V L [kN]132.3132.3128.3

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