在 RFEM 6 中按照规范 EN 1992-1-1 进行疲劳验算

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对于较大的应力变化范围和较大的荷载变化幅度的作用力,必须按照 EN 1992-1-1 进行疲劳验算。 在这种情况下,混凝土和钢筋的设计是分开进行的。 有两种计算方法可供选择。

介绍

钢筋混凝土构件的疲劳验算采用显性疲劳验算(设计等级 3)。 这种方法虽然具有很高的准确性,但是也需要大量的计算工作。 为此,人们开发了两种简化的设计方法。 三个设计等级 1 和 2 之前,前者定义了最大容许应力范围,后者采用等效损伤应力进行简化疲劳设计。

在 RFEM 6 中分为设计等级 1 和设计等级 2。

设计等级 1 = 简化计算

本次验算时,不重复周期作用的基本组合如公式 5所示。必须满足欧洲规范 EN 1992-1-1, 6.67。 对应于 "SLS-Frequent" 的作用组合有式 7. 6.15(根据 EN 1990)

作用组合 SLS 频遇

j1 Gk,j"+"P"+"ψ1,1 Qk,1"+" i>1 ψ2,i Qk,i

在纵向钢筋设计中,最大钢筋应力范围不得超过规范中规定的应力范围值。 需要分别计算由弯矩和轴力产生的荷载,以及扭矩、弯矩、轴力和剪力的相互作用。 这里 ΔσS,max是钢筋最大的应力范围,k1是容许应力范围的系数。

纵向钢筋计算,按照简化设计方法见6.8.6

η = σS,maxk1

用户可以进行带有和不带有钢筋的剪力设计。 对于不设置抗剪钢筋的验算,需满足以下条件:

截面无钢筋受剪验算到 6.8.7 (4)

VEd,min / VEd,max  0  VEd,maxVRd,c 0,5 + 0,45 VEd,minVRd,c0,9 bis C50/60 0,8 ab C55/67VEd,min / VEd,max < 0VEd, maxVRd,c  0,5 - VEd,minVRd,c

对于带有抗剪钢筋的设计,剪力范围不允许超过规范中规定的应力范围。

带配筋的剪力设计,简化设计方法见6.8.6

σSw,max = VEd,max - VEd,min × tan (θfat)asw,VEd×d×0,9ηSw = σSw,maxk1  

混凝土压应力和混凝土斜压杆的设计验算需要满足以下条件。 对于混凝土斜压杆的设计验算,对于剪切裂缝,fcd,fat乘以系数 ν1降低。 混凝土压应力由弯矩和轴力计算得出,混凝土正应力由剪力和扭矩计算得出。

混凝土压应力和压杆验算简化验算方法到6.8.7 (2)

σc,maxfcd,fat0,5+0,45 σc,minfcd,fat 0,9  bei fck  50 N/mm²0,8  bei fck  50 N/mm²

设计水平 2 = 损伤法等效应力区

这种验算时需要按照公式 2将反复作用与不利的基本组合进行组合。欧洲规范 EN 1992-1-1,章节 6.69。

作用组合计算到公式 6.69

j1Gk,j"+"P"+"ψ1,1Qk,1"+"i>1ψ2,iQk,i"+"Qfat

  • 纵向钢筋的设计验算必须对纵向配筋进行以下设计验算: 需要分别计算由弯矩和轴力产生的荷载,以及扭矩、弯矩、轴力和剪力的相互作用。

纵向钢筋设计,等效损伤应力区法 acc. 10到6.8.5 (3)

γF,fat×σs,equ(N*)σRsk(N*)/γs,fat

根据SN曲线, N* 个荷载循环的损伤等效应力范围必须小于N* 个荷载循环的容许应力范围。

韦勒线

用户可以进行带有和不带有钢筋的剪力设计。 对于不设置抗剪钢筋的验算,需满足以下条件:

截面无钢筋受剪验算到 6.8.7 (4)

VEd,min / VEd,max  0  VEd,maxVRd,c 0,5 + 0,45 VEd,minVRd,c0,9 bis C50/60 0,8 ab C55/67VEd,min / VEd,max < 0VEd, maxVRd,c  0,5 - VEd,minVRd,c

在进行抗剪配筋设计时,剪力应力范围不得超过规范中根据 SN 曲线计算的等效损伤应力范围。

配置钢筋的剪力设计,等效损伤应力极值法 acc.到6.8.5 (3)

σSw,equ(N*)=VEd,max-VEd,min×tan(θfat)asw,VEd×d×0,9σSw,Rsk(N*)=0,35+0,026×ds,w,mds,w×σRsk(N*)ηSw=γF,fat×σSw,equ(N*)σSw,Rsk(N*)γs.fat

混凝土压应力和混凝土斜压杆的设计验算需要满足以下条件。 混凝土压应力由弯矩和轴力计算得出,混凝土正应力由剪力和扭矩计算得出。

混凝土受压和受压压杆的设计验算,按照 6.8.7 计算损伤等效应力极差

Ecd,max,equ+0,431-Requ1Requ=Ecd,min,equ/Ecd,max,equEcd,min,equ=σcd,min,equ/fcd,fatEcd,max,equ=σcd,max,equ/fcd,fat

改进的损伤等效应力区法

在设计配置中,可以手动调整以下参数。 它们影响应力范围。

  • 修正系数 λs

该疲劳损伤等效系数是按照 EN 1992-2 中NN.2.1 和NN.3.1 中基于桥梁结构的规定。 该系数增加了荷载作用的应力范围。 该系数还会考虑交通量、使用寿命、支承构件的跨度,以及车道数量、交通类型和表面粗糙度。

  • 定义荷载循环次数

循环次数会影响容许标准应力范围,按照表 6.3N 中规定的 SN 曲线。

小结

通过疲劳验算,用户可以考虑荷载变化引起的应力差异,以及由荷载数目过多引起的材料弱化效应。 对于上述两种方法,都提供了两种简化疲劳验算的方法。

提示信息

疲劳验算时使用一个或多个结果组合的极值进行验算。 因此,用于该计算必须至少创建一个结果组合。

作者

Dipl.-Ing. (FH) Richard Haase

Dipl.-Ing. (FH) Richard Haase

关键词

疲劳 混凝土 钢筋混凝土 循环 韦勒线

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