Określanie obciążenia przebijającego naroża i końce ścian
W przeciwieństwie do pojedynczych słupów (lub podpór węzłowych), obciążenie przebijające dla końców i naroży ścian nie może być wyprowadzone bezpośrednio z siły osiowej w słupie (lub reakcji podporowej). W programie RF-PUNCH Pro, analizowana jest siła tnąca vmax, b w połączonej płycie, a obciążenie przebijające jest określane na podstawie siły tnącej na obwodzie krytycznym.
W tym artykule technicznym omówiono poruszono już to zagadnienia oraz opisano opcje dostępne w oknie "1.5 Węzły przebicia" oraz ogólną procedurę definiowania obciążenia.
Powierzchniowe siły wewnętrzne w RFEM
Zasadniczo należy najpierw zauważyć, że obciążenie przebijające VEd nie jest określane na podstawie siły podporowej podpory liniowej ani siły normalnej lub membranowej w ścianie, lecz na podstawie sił tnących w analizowanej pod kątem przebicia płycie.
W tym celu stosowana jest główna siła wewnętrzna vmax, b z programu RFEM, która jest dostępna w zakładce wyników dla przypadków obciążeń, kombinacji obciążeń oraz kombinacji wyników. Definiowanie vmax, b opisano w [1], Rozdział 8.16. Obliczana jest następująco:
Rozdział opisujący sposób wyznaczania sił wewnętrznych znajduje się także w instrukcji online programu RFEM 5.
Wpływ punktów koncentracji naprężeń
Jeżeli w analizowanej powierzchni znajduje się lokalna koncentracja rozkładu siły ścinającej w punkcie gdzie dochodzi do przebicia, ma to również wpływ na określone obciążenie VEd w obwodzie krytycznym.
W poniższym przykładzie przeanalizowane zostanie przebicie płyty stropowej na końcu ściany. RF-PUNCH Pro wykorzystuje główną siłę wewnętrzną vmax, b w płycie podstawy. Patrz rysunek 02 poniżej.
Problemem w tym przypadku jest fakt, że oczka wygenerowanej siatki ES są zbyt duże, a obwód krytyczny znajduje się w obrębie wartości piku siły tnącej vmax, b.
Das Modul erkennt das unzureichende FE-Netz und gibt in der Maske 2.1 entsprechend die Warnung Nr. 56 aus.
Eine optionale FE-Netzverdichtung verfeinert das zu grobe Netz im Bereich des Durchstanzpunktes, wodurch sich die Meldung Nr. 56 beheben lässt. Zastosowanie zagęszczenia siatki ES może jednak skutkować dalszym wzrostem wartości szczytowej siły tnącej na obwodzie krytycznym, co w ostatecznym rozrachunku daje gorszy efekt i zwiększa wartość wyznaczanego obciążenia przebijającego VEd.
Jeżeli zastosowanie zagęszczenia siatki ES powoduje zwiększenie wartości szczytowej siły tnącej na obwodzie krytycznym, często zaleca się sprawdzenie konstrukcji pod kątem właściwego modelowania. In [2] werden diverse "Fehlerquellen" angesprochen, die den Schnittgrößenverlauf in der Fläche und damit die in RF-STANZ Pro ermittele Durchstanzlast VEd maßgeblich beeinflussen.
Optymalizacja modelu z uwagi na geometrię
W tym przykładzie rozkład sił tnących w płycie i ostatecznie na obwodzie krytycznym można uzyskać poprzez „bardziej realistyczne” odwzorowanie płyty stropowej. W pierwszym wariancie modelu linie graniczne płyty stropowej zostały umieszczone w osiach ścian. W innym wariancie krawędź płyty stropowej nie została umieszczona na osiach układu ścian, lecz wprowadzona zgodnie z „rzeczywistą“ krawędzią płyty stropowej. W ten sposób można znacząco wpłynąć na rozkład sił tnących na obwodzie krytycznym.
Rysunek 05 poniżej pokazuje wyraźnie różnice w obu wymienionych wariantach.
Wariant drugi w porównaniu z pierwszą opcją ma tę zaletę, że w RF-PUNCH Pro automatycznie wykrywana jest również bardziej realistyczna odległość od zewnętrznej krawędzi płyty stropowej, a zatem użyta jest korzystniejsza długość obwodu krytycznego.
Optymalizacja modelu z uwagi na sposób podparcia
Inną możliwością uzyskania korzystnego wpływu na rozkład sił tnących w rozpatrywanej płycie podstawy jest zróżnicowanie zastosowanego podparcia sprężystego podłoża.
W programie RFEM stała sprężystość pod całą płytą fundamentową jest zazwyczaj stosowana jako imitacja sprężystego podłoża. Oprócz stałej sprężystości program RFEM oferuje także inne możliwości bardziej realistycznego przedstawienia podłoża.
Jedną z możliwości jest na przykład zastosowanie sprężyn krawędziowych lub narożnych, które mogą korzystnie wpłynąć na rozkład sił tnących w płycie podstawy. Na ten temat powstał inny artykuł techniczny, w którym wyjaśniono podstawy teoretyczne metody zmodyfikowanej analizy sprężystego podłoża.
Poniższy rysunek przedstawia porównanie sił tnących w obwodzie krytycznym bez (na rysunku powyżej) oraz wraz z (na rysunku poniżej) zastosowaniem sprężyn krawędziowych w modelu z poszerzonym obwodem płyty.
Ponadto, należy wspomnieć o module dodatkowym RF-SOILIN, który - jako alternatywa dla modelu ze sprężynami krawędziowymi - może zostać wykorzystany w celu uzyskania bardziej realistycznego oszacowania sprężystości podłoża fundamentu, co również może mieć pozytywny wpływ na rozkład sił tnących na obwodzie krytycznym.
Ustawienia w RF-PUNCH Pro
Domyślnie obciążenie przebijające w RF-PUNCH Pro jest określane na podstawie „nieuśrednionego rozkładu sił tnących na obwodzie krytycznym”. Stosując opisane powyżej metody optymalizacji modelu opcja ta powinna zawsze być dostępna w oknie 1.5 modułu. Jeżeli, mimo proponowanych zabiegów, program nadal wskazuje znaczną koncentrację siły tnącej na obwodzie krytycznym, użytkownik może skorzystać z opcji „Wygładzić siłę tnącą na obwodzie krytycznym”.
Podczas stosowania uśrednionej siły tnącej na obwodzie krytycznym należy również uwzględnić wpływ współczynnika zwiększającego obciążenie β, który można określić na przykład za pomocą modelu sektorowego. Na ten temat również przygotowano artykuł techniczny.
Podsumowanie
Użytkownik powinien zawsze sprawdzić wartość działającego obciążenia przebijającego w przypadku uzyskania dużych stopni zbrojenia na przebicie na końcach lub narożach ściany.
W tym kontekście zawsze należy zwrócić uwagę na rozkład sił tnących na obwodzie krytycznym i sprawdzić, czy dostosowanie lub optymalizacja modelu mogą spowodować bardziej realistyczny rozkład siły tnącej vmax, b w płycie, pozbawiony lokalnych koncentracji.
Jednakże wspomniane sposoby na optymalizacje w odniesieniu do modelowania i podparcia nie mogą być ogólnie obowiązującą instrukcją. Każdorazowo muszą zostać przeanalizowane przez użytkownika w zależności od indywidualnej sytuacji i, w razie potrzeby, zostać wprowadzone w zmodyfikowanej, specyficznej dla danej konstrukcji formie.
