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2019-05-15

从RF- / FOUNDATION Pro输出弹簧刚度,影响柱设计

Mit RF-FUND Pro können optional Setzungen der Einzelfundamente und daraus resultierende Federsteifigkeiten der Knotenlager ermittelt werden. Diese Federsteifigkeiten können in das RFEM-Modell exportiert und für weiterführende Analysen genutzt werden.

为此目的所需的输入在下面的文章中描述。 此外,还将展示该输出对进一步设计的影响(例如钢筋混凝土柱的稳定性分析)。

正在考虑的系统

对于这个例子,我们考虑图01中所示的钢筋混凝土柱系统。 这是一个由四个支座组成的系统,这些支座安装在它们的基础上,围绕X轴和Y轴夹紧。 四个顶升支架通过铰接的连接梁(带杆件铰链的梁结构)相互连接。 在耦合点处系统由全局Y方向上的点状支座支撑,因为在这个例子中只分析全局方向X上的屈曲。 各个截面可以在可供下载的文件中找到。

加载组合和荷载

考虑四种荷载工况:
荷载工况1 =自重
荷载工况2 =风荷载+ X.
荷载工况3 =雪荷载
荷载工况4 = + X缺陷

在RFEM中根据EN 1990自动生成荷载组合,用于设计状态适用性极限状态,适用性极限状态和位置稳定性。 在这个例子中荷载组合是必要的,因为在考虑钢筋混凝土柱状态II的有效刚度的情况下进行二阶分析。 对于正常使用极限状态设计的荷载组合,去激活二阶分析和缺陷的影响。

可以在模型文件中查看在各个荷载工况中应用的荷载。

钢筋混凝土柱设计

在第一步中计算各个荷载组合的内力(内力的线弹性确定)。 随后在RF-CONCRETE Members中应用它们。 在附加模块RF-CONCRETE Members中创建了一个设计案例,其中钢筋混凝土柱的尺寸标注。 对于在极限状态下的设计,在此选择“非线性设计(状态II)”选项。

在非线性计算的设置中,选择了“根据二阶分析(EN 1992-1-1,5.8.6)对压杆构件的一般设计方法”。

在上述设置中,RF-CONCRETE Members首先根据LC的内力(线弹性设计)从截面设计计算静力要求的钢筋。 最后,根据要求的配筋以及基本或最小配筋的用户规范创建一个钢筋,然后应用于非线性设计。

在该示例中,在截面的每一侧加固4加固的柱子20。

由此得出的钢筋用于非线性设计。 RF-CONCRETE Members现在计算状态II中提供的安全伽玛值,或者提供杆件的有效比1 / gamma。

请注意,该非线性计算的结果是根据提供的配筋确定的。 然而,从显示的设计比率和所提供的纵向钢筋中不可能得出结论,设计比率更大并且纵向铁的对象的数量同时减少。 如果调整纵向钢筋的数量,位置或截面,则必须重新计算非线性设计。

基础板设计

基础板设计用于夹紧约束。 在附加模块RF-FOUNDATION Pro中完成。 设计了以下尺寸的基础板:

  • 长度= 1.75米
  • 宽度= 1.75米
  • 高度= 0.50 m

轴承受阻根据DIN EN 1997-1附录D确定。 岩石细粒混合是确定地基承载力的基础,默认情况下在RF-FOUNDATION Pro的土层剖面参数中预设。

在本文中描述了RF-FOUNDATION Pro中承载力的确定。

在RF-FOUNDATION Pro中可以确定基础板的弹簧刚度,首先必须在[详细内容]中激活沉降计算。 在沉降计算的详细设置中可以使用弯曲弹性地基的计算选项或作为刚性板。 为确定弹簧刚度并将其输出到RFEM模型,选择计算为刚性板。

激活沉降计算,输入对话框“1.4荷载”的“设置”选项卡可用。 除了在极限状态STR,GEO和EQU中生成的荷载外,在“设置”选项卡的“1.4荷载”对话框中定义要确定沉降的荷载。 在这种情况下,CO取自特征设计情况。 因此程序还需要水平力或支座弯矩来确定地基旋转或者抗扭刚度。 在选择相关的LC时必须考虑这一点。

在计算结果对话框中除了所有其他设计(位置稳定性,基础失效,基础旋转,基础板弯曲设计等)之外,在结果对话框中找到沉降计算的结果(2.2权威设计标准) 。 在详细的表格中可以看出每个节点和每个计算的荷载组合的弹簧刚度z方向和旋转压缩系数Cφ,xCφ,y

弹簧常数Cφ,x是不可确定的。 这是因为在这里考虑的例子中没有计算围绕X轴的旋转(2D框架系统,仅围绕Y轴的矩)。

通过计算菜单可以将现在可用的弹簧常数输出到RF-FOUNDATION Pro中。

输出弹簧刚度后,在RFEM中提供了新的节点支座,其中包含弹簧的刚度。 RFEM和附加模块RF-CONCRETE Members和RF-FOUNDATION Pro的使用结果将被删除。

利用模块RF-FOUNDATION Pro计算钢筋混凝土设计计算弹簧常数

由弹簧刚度输出删除结果,因此必须重新计算RF-CONCRETE Members中的结果。 附加模块中的条目(钢筋规格等)暂时保持不变,如上所述。

柱子的新的非线性计算结果与之前设置的钢筋的比值>(每侧4Ø20) 1.00 钢筋混凝土柱改进设计比的差异来自于在RFEM模型中由RF-FOUNDATION Pro输出的弹簧刚度和由非线性计算得出的再分配效应。

在下一步中,可以为RF-CONCRETE Members中的杆件选择一个新的钢筋组 例如,纵向钢筋的数量或直径在该钢筋组中递增。

或者,您还可以将所有柱的纵向杆数增加n = 1。 这将导致在本示例中具有以下比率。

在II阶段输出的柱子的刚度

此外,还可以将状态II中的刚度从RF-CONCRETE Members中的柱设计输出到RFEM中的RFEM模型。 因此,也可以使用钢筋混凝土设计的II阶段的刚度和基础设计的弹簧刚度来进一步确定内力和设计结果。

在该示例中没有描述在裂缝部分(状态II)中的刚度的输出。 更多信息请参见 知识库

小结

在这个例子中可以看出,RF-FOUNDATION Pro的沉降计算导出的弹簧刚度会对更详细的设计产生重大影响。 因此,与结构工程中的刚性支座相比,应考虑在节点支座上应用真实的刚度。

结构设计工程师可以方便地检查这些影响,并在模型文件中进行分析。

请注意: 本篇文章是在RFEM 5中进行分析而编写的。 也可以在RSTAB 8中找到从FOUNDATION Pro中导出弹簧常数的选项。 RFEM 8中描述的方法可以采用相同的形式。


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