按照 EN 1992-1-1 进行稳定性分析的一般方法

RFEM 6 中按照 DIN EN 1992-1-1 进行稳定性分析的一般流程

理论背景

Das allgemeine Verfahren nach 5.8.6 stellt die folgenden weiteren Anforderungen an die Analyse und Bemessung.

几何非线性 – 二阶分析

根据第 5.8.6(1) 节，考虑几何非线性。 同时考虑缺陷，根据二阶效应理论计算变形后的结构体系的内力。

物理非线性 – 材料

5.7 中关于非线性方法的一般规则仍然适用。 截面5.7(1), “假设材料具有足够的非线性”。 根据 5.7(4)P ，在使用非线性分析时，应使用能够真实反映刚度但考虑到失效不确定性的材料特性。

计算钢筋和混凝土时，都需要使用相应的应力-应变图。

• 徐变变形

Das Kriechen ist dabei zu berücksichtigen und darf mithilfe einer modifizierten Spannungs-Dehnungs-Linie nach 5.8.6 (3) angesetzt werden. 为此，混凝土的应变值乘以系数 (1 + ϕ_ef )，其中 ϕ_ef为按照 5.8.4 的有效徐变比值。 下图显示了该过程作为示例。

钢筋混凝土的应力应变曲线失真

• 张力加劲

可以考虑裂缝之间混凝土的影响（受拉刚化）。 为此，要选择一种合适的方法，即可以通过受拉区使用合适的混凝土特征线（下图中的 1），或者可以通过修改钢筋特征线（下图中的 2）。

考虑 RFEM 中的拉力加劲效应

安全方案

• 内力和变形

根据 EN 1992-1-1 的 5.8.6 节 (NDP 5.8.6(3))，内力和变形可以通过使用平均材料属性 (f_cm, f_ctm, …) 计算。

• ULS 中的截面设计

需要使用材料属性设计值 (f_cd, f_yd, …) 计算决定性截面的极限承载力。

分析对象

要分析的塔架的建模基于 [1] 中的评估示例 0033-D-DBV-ALK 和 {%33-#Refer [2]] ]。 它位于一个三跨框架结构的边缘，该框架结构由四根悬臂柱和三个单梁铰接连接。

该计算方法将该柱作为单独的柱进行计算。 它受到预制梁的竖向力，雪和风的作用。

系统示意图 | 单支柱中心

RFEM 6中的非线性稳定性分析

基于一般原理，现在对上述例子进行非线性分析和承载能力极限状态设计。

{% 查看和下载混凝土结构设计对话框中的混凝土设计]]和需要非线性材料行为 ]] 模块。

材料

首先，从材料库中导入等级为 C30/37 的混凝土和等级为 B500S(B) 的钢筋。

混凝土

对于“混凝土”材料类型， | 损伤”的非线性材料模型非常适用于按照一般方法进行设计。

应力-应变图
在“各向异性 | 损坏”选项卡中的“基本”类别中可以选择各种图表定义，例如“ULS P+T | 设计值按照到 5.8.6"。 对于该选项，根据在基本数据中所选规范得出的混凝土设计的安全系数。

在对话框下部的“强度”类别中，您可以通过强度参数控制图形中受压和受拉区域的强度参数。

Für die nichtlineare Analyse der Stütze wird der Druckbereich mit dem Diagrammtyp „Parabel“ (nach 3.1.5) sowie der Druckfestigkeit f_cm und der Zugbereich mit f_ctm abgebildet.

此外，可以通过在受拉区设置相应的混凝土特征线来激活对受拉刚化情况的考虑。

用户可以在“应力-应变图”选项卡中勾选“应力-应变图”选项卡，

下图显示了“各向异性”混凝土的输入对话框。 | Damage" 材料类型.

各向异性-损伤

徐变
用户可以在“混凝土的时变特性”选项卡中激活徐变选项卡。

钢筋

在材料类型“钢筋”中按照“各向同性”和“各向同性”选择合适的非线性材料模型。 | 塑性”。

应力-应变图
在该选项卡中，您可以设置钢筋的图表类型。 在本例中使用默认设置。

下图是“各向同性”钢筋输入对话框。 | 塑性”的材料类型。

混凝土钢筋的材料模型分配：各向同性| 塑性 (杆件)

结构模型与荷载

建模的结构体系及其荷载符合[1] 中的规定，如下图所示。

结构体系

截面 - 高级的时变属性
Wenn im Materialdialog das Kriechen aktiviert ist, dann steht im Dialog für die Querschnittsdefinition die Option „Erweiterte zeitabhängige Kennwerte des Betons“ zur Verfügung.

下图显示了本例中使用的徐变参数。

改进徐变特性 混凝土截面分析

杆件 - 设计属性
柱子的设计属性在杆件对话框中激活。 如下图所示：

柱主筋分布

缺陷

缺陷的设置按照欧洲规范 2， 在要分析的例子中，初始侧移 θ_i = 1/315。

EN 1992-1-1 杆件缺陷

网格设置

在网格设置对话框中的有限元网格生成设置中，如下图所示，杆件分段选项处于激活状态。

非线性分析 | 钢筋混凝土杆设置

选项

按照 EC 2 章节 5.8.6 中的一般方法进行非线性分析，下图突出显示设置。

非线性分析 | 混凝土局部缺陷

1 – 分析类型为线性徐变

在本例中，使用改进的应力-应变图（见 徐变变形 部分）对徐变进行建模。 (8) 分析类型选择 "静力分析"。 | 徐变和收缩(线性)”。

2 – 徐变荷载时间

用户可以在“时间”中定义徐变加载时间。

3 – 二阶分析

所需的荷载组合的二阶分析已经在静力分析的默认设置中。

4 – 考虑缺陷

对于相应的组合，必须激活要考虑的缺陷。 可以在缺陷工况、组合向导或荷载组合中进行分配。 更多信息请参见技术文章{%！ RFEM 6 在线手册的 downloads-and-information/documents/online-manuals/rfem-6/000243#assignmentTab 缺陷工况 ]]。

5 – 在结构调整中激活钢筋

Damit die Bewehrungssteifigkeit bereits in der Finite-Elemente-Analyse berücksichtigt werden kann, ist es erforderlich, die Stabbewehrung mithilfe einer Strukturmodifikation für Stahlbeton zu aktivieren, wie nachfolgend dargestellt.

结构修改 | 钢筋影响

混凝土计算的设置

对于混凝土设计，需要分配相关的设计状况、要设计的对象以及它们的承载能力极限状态配置。

有关混凝土设计数据的更多信息输入方法，请参阅章节 {%！ } 混凝土设计入门示例。

混凝土极限状态设计

材料和物理非线性分析的结果直接用于混凝土设计。

在 RFEM 文件中有详细的关于混凝土设计的设置，可以在下方下载。

计算与结果

首先进行计算，然后进行混凝土设计。 最后，给出的是评估结果。

静力分析(SA)

下图显示了按照欧洲规范 EC 2 中 5.8.6 的一般方法进行非线性分析的结果。

弯矩设计值和变形如下：

非线性分析结果 | 徐变

下图显示了考虑徐变的情况下主导组合CO101的计算图中荷载系数不同的变形图。 为了便于比较，列出了删除徐变部分的膜荷载组合 CO102 的变形。

非线性结果分析

混凝土设计

The concrete design checks for the ultimate limit state, including the stability analysis according to the General Method in compliance with EC 2, 5.8.6, have been carried out.

下图显示了验算结果的节选。

混凝土设计结果 | 极限状态分析

概述总结

在这篇技术文章中，按照欧洲规范 2 的一般设计方法中的 5.8.6 条，以钢筋混凝土柱为例进行了设计。

综上所述，该过程可分为以下步骤。

• 定义材料，带有相应的材料模型、应力-应变图和激活激活的蠕变功能
• 创建截面并定义徐变参数
• 结构体系建模，包括设计属性
• 定义荷载时考虑缺陷
• 检查网格设置
• 非线性分析设置
  • 分析类型（这里： “静力分析 | 徐变和收缩(线性)")
  • 二阶分析
  • 徐变加载时间
  • 激活钢筋
• 运行分析和设计
• 结果查看