Ввод данных и функции для снижения поперечной силы при действии единичных нагрузок близко опоры и расчете поперечной силы на расстоянии d от кромки опоры мы покажем на примере двухпролетной балки.
Конструкция, нагрузки и их сочетания
В программе RFEM или RSTAB зададим двухпролетную балку, длина пролета которой равна 4,0 м. Прямоугольное сечение имеет размеры w/h = 30/45 см. В качестве материала был выбран бетон класса С25/30.
В нашем примере на балку действует постоянная и переменная нагрузка. Постоянные нагрузки зададим в загружении 1. Это собственный вес сечения и распределенная нагрузка gk = 48,75 кН/м. В качестве переменной нагрузки зададим распределенную нагрузку qk = 37,5 кН/м и, в качестве альтернативы, сосредоточенную нагрузку в виде трех единичных нагрузок Qk = 37,5 кН (нагрузка на стержень, в точках n x P). Мы введем эти две нагрузки отдельно для соответствующего поля и обработаем их поочередно в комбинаторике.
В программах RFEM и RSTAB активируем автоматическое создание сочетаний нагрузок для предельных состояний первой и второй группы. Для того, чтобы альтернативные загружения с распределенными или единичными нагрузками не объединялись в сочетания, присвоим им соответствующую группу.
Дальнейшие данные для ввода в RFEM и RSTAB вы найдете в файле, который можно скачать в конце статьи.
Диаграмма поперечной силы в программе RFEM и RSTAB
На основе ранее введенных данных мы можем рассчитать внутренние силы для двухпролетной балки в модуле RF-CONCRETE Members или CONCRETE. Для расчета предельного состояния первой группы мы получим объемное расчетное сочетание 1, которое содержит диаграмму поперечной силы как от равномерной нагрузки, так и от альтернативных единичных нагрузок.
Для объяснения следующего ввода данных, и соответственно результатов уменьшения, в расчете не используется объемное РС1, а отдельные загружения, которые содержат либо только равномерную нагрузку, либо сочетание равномерной и единичной нагрузки. При этом мы рассмотрим только случаи полной нагрузки (левый и правый пролет нагружены одновременно). Варианты, описанные ниже, нельзя применить для вычисления расчетных сочетаний. См. также примечания в последнем разделе данной статьи.
Ввод ширины опоры
В окне «1.5 Опоры» можно ввести ширину опоры в столбце B. Следует обратить внимание на то, что ввод ширины опоры без активирования опции «Расчет поперечной силы на кромке опоры...» не влияет на расчет поперечной силы.
Теоретически всю таблицу 1.5 с указанием номеров опор и узлов можно было бы удалить. Однако ввод опор без активации одного из вариантов снижения поперечной силы может потребоваться в том случае, если для предельного состояния по пригодности к эксплуатации выполняется расчет деформации. В этом случае можно применить опоры в расчете начальной длины l0 для определения предельного значения максимальной деформации. Для этого, при активации расчета деформаций, имеется отдельное окно «1.7 Данные по прогибам», в котором можно выбрать заданные опоры. В нашей статье мы не будем рассматривать данную функцию более подробно.
Прямая опора
Необходимо активировать прямую опору, если согласно 6.2.2 (6) или 6.2.3 (8) сначала нужно уменьшить единичные нагрузки вблизи опоры на ß = av/2 d. Если речь идет о вторичной балке, которая передает нагрузку на другую балку, а не на «прямое опирание» (колонна, узловая опора, стена и т.д.), необходимо отключить соответствующий флажок в окне 1.5.
Расчет на расстоянии d от кромки опоры
Если в окне 1.5 номера узловых узловых опор были заданы правильно и была введена ширина опор, то установив флажок на "уменьшение поперечной силы на кромке опоры и на расстоянии d согласно п. 6.2.1(8)", можно применить уменьшенную поперечную силу для расчета и нахождения требуемой поперечной арматуры.
Ниже представлена диаграмма поперечной силы Vz,Ed и Vz,Ed,red, включая расчет на расстоянии d при заданной ширине опоры 25,0 см.
На ней видно, что поперечная сила в точке x равна нулю точно над опорой. Это результат задания «расчета на расстоянии d». Диаграмма поперечной силы в дополнительном модуле содержит переход через нулевое значение в этой точке. По краю и, соответственно, в точке x кромки опоры неуменьшенная поперечная сила Vz,Ed достигает максимального значения. На расстоянии d от кромки опоры мы получим максимальное значение уменьшенной поперечной силы Vz,Ed,red.
Уменьшение единичных нагрузок вблизи опоры
Для объяснения уменьшения одиночных нагрузок вблизи опоры мы выполним расчет двухпролетной балки, описанной выше, в модуле RF-CONCRETE Members или CONCRETE для сочетания нагрузок с применением сосредоточенной нагрузки.
При активации функции «Прямая опора», описанной выше, и «Уменьшения поперечных сил с сосредоточенной нагрузкой по 6.2.2 (6) и 6.2.3 (8)», единичные нагрузки в диапазоне 0,5 d < av < 2 d ß = av/2 d. Это можно показать на сравнении Vz,Ed с Vz,Ed,red.
Согласно п. 6.2.2 (6) при применении уменьшенного значения Vz,ED,red для расчета VRd,c в уравнении (6.2а) продольная арматура (коэффициент продольного армирования ρl) должна быть полностью закреплена в области опоры. Кроме того, необходимо проверить соответствие поперечной силы, рассчитанной без уменьшения с помощью коэффициента ß, требованию, данному уравнением (6.5).
Для конструктивных элементов с поперечной арматурой, рассчитанной по {%ref#Refer [1]]]> 6.2.3, значение Vz,Ed допускается по 6.2.3 (8) для расчета VRd ,max без снижения жесткости вблизи опоры для применения сосредоточенных нагрузок с ß.
Особые случаи: ребра и расчетные сочетания
Для уменьшения одиночных нагрузок вблизи опоры и для расчета распределенной нагрузки на расстоянии d от опоры в дополнительном модуле выполняется анализ диаграммы поперечной силы Vz, основанной на внутренних силах из RFEM или RSTAB. С помощью данного анализа поперечной силы программа распознает по линейному распределению поперечной силы равномерно распределенную нагрузку, а по скачкам в распределении поперечной силы величину единичных нагрузок вблизи опоры.
Таким образом, оценка диаграммы поперечной силы является основой для выше упомянутого снижения поперечной силы. Кроме того, это ведет к ограничению, при котором данные варианты нельзя применить для расчета с расчетным сочетанием (РС), поскольку для РС необязательно предполагается равномерно распределенная нагрузка. См. также диаграмму поперечной силы Vz на рисунке 03.
То же самое относится к расчету ребер в модуле RF-CONCRETE Members. Внутренние силы ребра частично состоят из внутренних сил стержня внецентренно присоединенной ребристой балки и частично из внутренних сил поверхностей присоединенных плит. Сингулярности внутренних сил поверхностей могут вызвать то, что интегрированная внутренняя сила ребра (поперечная сила Vz из RFEM) не имеет линейный вид в программе. Аналогичным образом, вероятная интеграция сингулярных внутренних сил поверхностей может вызвать скачки в диаграмме поперечной силы Vz. Поэтому упомянутые выше возможности снижения поперечной силы недоступны при расчете стержней типа ребро.
