В нашем примере колонны следует смоделировать с помощью стержней. Поскольку пластинчатые элементы не имеют вращательных степеней свободы, то невозможно учесть торсионные пружины. Поэтому важно смоделировать соединение стержней как можно ближе к реальности.
В примере, описанном в данной статье, приводится сравнение различных моделей колонн. Модель представляет собой пластину из бетона C25/30 размером 0,24 м ∙ 6,5 м ∙ 2,5 м. Колонны имеют размеры 0,24 м ∙ 0,45 м ∙ 2,5 м.
Модель 1
В данной модели по ширине колонны применяется жесткое соединение с помощью стержневых элементов. В середине данного соединения находится узловая опора со следующими значениями жесткости пружины.
Нормальная пружина:
Торсионная пружина:
Преимущество данной модели в том, что нет необходимости задавать собственно колонны. Кроме того, можно легко предотвратить сингулярности с помощью узловых опор. Однако характеристики пружины узловой опоры должны быть заданы заранее вручную.
Модель 2
В данной модели стержни опор заходят одним или двумя рядами элементов сетки КЭ в поверхность стены. Целью является задать связь между опорой и поверхностью стены как можно более реалистично. Преимущество данного метода заключается в том, что нет необходимости задавать пружины вручную, а соединение можно смоделировать очень быстро. Однако, поскольку распределение внутренних сил в области соединения опор с плитой часто нарушено, данный вариант можно рекомендовать только при определенных условиях в зависимости от модели.
Модель 3
В отличие от модели 2, опоры не заходят в поверхность стены, а соединяются капителью с плитой также, как в модели 1. При этом должна быть задана достаточно высокая жесткость соединения. Преимущество данной модели в том, что моделирование также выполняется относительно быстро и просто. В данном случае также нет необходимости предварительно определять значения пружины вручную. Недостатков второй модели тоже можно избежать.
Модель 4
В Модели 4 колонны смоделированы через поверхности с соответствующими размерами. Для того, чтобы можно было сравнить распределение моментов во всех моделях, мы введем результирующие стержни в середине колонн. Таким образом, результаты на поверхностях интегрируются и отображаются в качестве внутренних сил на стержнях. Эти стержни можно рассчитать, например, в дополнительном модуле RF-CONCRETE Members.
Заключение
В целом можно сказать, что все модели служат для предотвращения сингулярностей с помощью точечного опирания. Во всех моделях соединение колонн с плитой можно отобразить гораздо ближе к реальным условиям, чем с помощью точечной опоры. Разница в результатах модели 1 связана, главным образом, с полным отсутствием горизонтальной жесткости колонны.