В одной из предыдущих статей объяснялись общие методы расчета и моделирования балок перекрытия, ребер и тавровых балок в состоянии с трещинами.
В этой статье описывается процесс расчета неразрезной балки из железобетона. Данный расчет можно выполнить в дополнительных модулях CONCRETE и RF-CONCRETE Members при наличии лицензий EC2 и RF-CONCRETE NL.
Конструктивная система и ее нагружение
Неразрезная балка состоит из прямоугольного сечения 20/35 см и бетона класса C30/37.
Постоянные нагрузки, а также транспортные нагрузки будут организованы в три загружения. Для определения расчетных сочетаний по норме EN 1990 используется автоматическая комбинаторика для предельных состояний по несущей способности и предельного состояния по пригодности к эксплуатации (обычный расчетный случай) в RFEM/RSTAB.
Линейный расчет арматуры в предельном состоянии первой группы
Сначала определяется арматура для предельного состояния по несущей способности. Расчет выполняется с учетом перераспределения моментов и уменьшения внутренних сил для расчетного сочетания РС1. Кроме того, задаются следующие параметры арматуры:
- Диаметр арматуры 16 мм
- Покрытие арматуры для трех зон
- Защитный слой бетона 30 мм
- Минимальное армирование 2 Ø 12 для верхней и нижней позиции
- Второстепенная арматура для максимального расстояния между арматурой 15 см для Ø 12
На основе этих данных программа определяет концепцию армирования в соответствии с линейно-упругим подходом. В окне 3.1 можно проверить арматуру, которая является основой для нелинейного расчета.
Нелинейный расчет ширины трещин и деформаций в предельном состоянии 2-ой группы
Нелинейный расчет предельного состояния по пригодности к эксплуатации выполняется для сочетаний нагрузок LC6 - LC8 (расчетные сочетания не допускают каких-либо явных соотношений напряжения-деформации). При нелинейном расчете необходимо учесть усиление при растяжении. Для этого применяется метод с измененной характеристической кривой для стали по [2].
![Window '1.1 General Data' for Serviceability Limit State with Settings for Nonlinear Calculation According to [2]](/ru/webimage/009376/2418470/03-en-png.png?mw=760&hash=1064f34dc0c9674b34f8f615fdd341dda4cb6fd1)
Кроме того, учитываются эффекты ползучести и усадки. Данные параметры можно настроить в окне 1.3.
Результаты
Выполняется физически и геометрически нелинейный расчет. Итерация деформированного состояния выполняется на плоскости сечения. На основе распределения внутренних сил в пределах итерационного цикла рассчитываются новые актуальные деформационные состояния всегда. Сходимость достигается тогда, когда установлено состояние равновесия.
Как и ожидалось, максимальные деформации возникают в Поле 1 при нагрузке ЗГ6 (ЗГ1 + 0,5 ∙ ЗГ2). Ширина трещин мала.
Деформация, возникающая в результате нелинейного расчета, с учетом эффекта ползучести, значительно больше, чем деформация из чисто линейно-упругого расчета без эффекта ползучести. Это очевидно при сравнении деформаций.
Диаграмма жесткости показывает, что на большой площади поля 1 в состоянии пригодности к эксплуатации возникают трещины.
Заключение
По сравнению с линейно-упругим расчетом железобетонных элементов, нелинейный расчет жесткости и напряжений дает значения деформации, которые могут быть значительно выше, с учетом образования трещин. Данный эффект можно устранить с помощью методов нелинейного расчета, реализованных в дополнительных модулях для расчета конструкций и проектирования железобетонных конструкций от компании Dlubal Software. Здесь также можно учесть эффекты ползучести и усадки.