Перерозподіл зусиль

1. Загальна характеристика

Перерозподіл напруги відбувається природним чином в сейсмічно напружених пластичних конструкціях. Чисельний контроль цього явища пропонує можливість досягти простої деталізації проекту та, очевидно, більш простого виконання. Врахування перерозподілу зменшує витрату арматури, уникаючи агломерації арматури у вузлах, час виконання при формуванні та складанні арматури.

Що стосується каркасних балок, необхідних для згинання, в літературі зазначено, що моменти до 25-30% їх значення можуть бути перерозподілені (згідно з прикладом розрахунку, представленим в Encipedia або [3], [4]). Перерозподіл зусиль передбачає більшу вимогу до розкриття тріщин (неявно пластикових обертань) в секціях, в яких момент був перерозподілений. Рекомендується здійснювати рівномірний розподіл протягом усього періоду, неконтрольований перерозподіл може призвести до структурної вразливості. У випадку з каркасною конструкцією, в якій перерозподіл проводився лише на двосхилих рамах, чутливість до кручення може бути досягнута після зменшення жорсткості рами у напрямку до внутрішніх рамок передчасним розтріскуванням балок.

Аналогічно для конструкцій із залізобетонними стінами. Рекомендується, щоб (MRd, 1 + MRd, 2) ≥ (1.1. 1.2) xMRd, 3

Таким чином, у випадку з настінною системою можна розподілити 20%. 30% проектного часу серцевини на дві стіни, в результаті чого лише конструктивне зміцнення серцевини (з мінімальним відсотком на всю серцевину). У разі зчеплених стін, щоб не перезброювати "натягнуту" стіну (або яка має нижчу осьову силу), буде здійснено перерозподіл зусиль із "натягнутої" на стиснуту.

Не рекомендується застосовувати перерозподіли при проектуванні для елементів, що зазнають циклічних дій, при яких відбувається перевірка втоми, та/або для елементів, необхідних для динамічних дій в експлуатації (не землетрус).

Схема перерозподілу імпульсу для сейсмічно необхідної каркасної балки.

2. Оцінка навантажень. Групування навантажень. Зусилля держави

Для спрощення розуміння явища, контролю параметрів, з якими ми працюємо, ми проаналізуємо конструкцію в рамках з одним отвором та кількома променями. Тіло C2 з висотним режимом Ug + Gf + 5F, з функцією офісу, розташоване в муніципалітеті Крайова (ag = 0,20 г, TC = 1,0 с, γ1 = 1), клас пластичності H, фактор поведінки Q = 6,25, сейсмічний коефіцієнт c% = 6,80%. Використовувані матеріали: Бетон C25/30, Сталь Bst 500.

Відповідно до [1] дії, яким піддається конструкція, поділяються на 3 категорії: постійні дії, змінні дії та сейсмічні дії. Ці дії згруповані у дві прикордонні держави:

SLU - граничний стан, граничний стан, що включає перевірку безпеки людського життя та безпеки конструкції.

SLS - граничний стан обслуговування, граничний стан, що включає перевірку роботи конструкції або елементів конструкції в нормальних робочих умовах, комфортних умов (обмеження вібрацій підлоги), естетичних умов (обмеження зміщення або деградації - тріщини).

При структурному розрахунку для обох граничних станів проводиться лінійне перекриття ефектів на конструкцію.

(1) SLU - фундаментальне групування, корисне як переважна дія (GF-U)

(2) SLU - основне групування, сніг як переважна дія (GF-Z)

(3) СЛУ - фундаментальне групування, сейсмічна дія (SX, SY тощо)

(a) SLS - групування характеристик (SLS-C)

(b) SLS - загальне групування (SLS-F)

(d) SLS - квазіпостійне групування землетрусів (SLS-S)

Часова діаграма дій Gk, 1, Gk, 2, Gk, 3, Qk, 1.

Часова діаграма сейсмічної дії AEd:

Розділи розрахунку та умовні знаки:

Графік часу для сейсмічного групування (3):

Статус зусиль для груп (1), (3), (a), (b), (c), (d):

3. Перерозподіл зусиль на конструктивні елементи (балки)

Оголений був лише промінь від осі 3, висота +7,00. Видно, що:

- у групі (1) 45% потужності було б "витрачено" на власну підтримку конструкції (балки та плити);

-у групі (3) сейсмічна дія "поглине" 67% потужності.

30% MEd, 1, землетрус, ΔMEd, 1 = 136,8 кНм, на дні призведе до моменту 182 + 137 = 319 кНм. Для того, щоб стандартизувати вертикальну арматуру, ці 30% будуть розподілені пропорційно та у висоті (на верхньому, нижньому рівнях), так що на E1, E2, E3 буде така ж арматура. На ділянках, де було досягнуто пластмасове поле, ємність не сильно збільшується (збільшення на 5-9%), лише обертання (кривизна) створює, неявно зміщення конструкції.

Передбачувана схема перерозподілу для піднесення осі 3:

Таким чином, за допомогою запропонованої схеми перерозподілу можна домогтися ідентичного підкріплення на 3 рівнях, в результаті чого детально виходить один тип балки. Видно, що момент перерозподілу зверху вниз не перевищує 30% від його значення.

Шляхом посилення арматури пластикові з’єднання будуть «спрямовані» до кінців балки. Довжина кріплення арматури, що зупиняється в полі, незалежно від положення (вгору або вниз), обчислюється з ділянки максимального навантаження. Представлений розрахунок спрямований на встановлення зусиль в пружному полі, якщо використовується пластичний розрахунок, ці перерозподіли виконуються за замовчуванням.

4. Максимально допустимий перерозподіл зусиль. Розрахунок у граничному стані обслуговування (розтріскування)

Для будь-якої залізобетонної конструкції, в якій використовувались перерозподіли або в якій елементи були розмірені в полі із пластику згідно з проектними діями (SLU), такі конструкційні елементи повинні поводитися пружно або квазіеластично під дією стандартних навантажень (SLS-C ) для всіх несприятливих схем розрахунку. З статичної точки зору еластична поведінка конструкції передбачає відсутність пластичних стиків (арматура не перевищує діапазон пружності, натягнутий бетон може перевищувати діапазон пружності, а стиснутий бетон не перевищує діапазон пружності).

Перевірка SLS залізобетонних елементів передбачає обмеження сили стиснення одиниці для характеристичного угруповання (SLS-C), обмеження отвору тріщини або напруги розтягування блоку в арматурі та обмеження деформації для характеристичного угруповання. Розрахунок або перевірка тріщини включає визначення отвору тріщини. Цього вимагає функціональний критерій, встановлений SLEN (нормальний робочий граничний стан) або SLS (граничний стан обслуговування). Відповідно до SREN 1992-1-1/2004 wmax = 0,4 мм, для квазіпостійного групування (SLS-CV). Для класів впливу XC1 або X0 це обмеження можна розглядати менш суворо.
Простота розрахунку цього типу досягається шляхом дотримання робочих стадій бетону. Для даного розділу будуть розглянуті 3 етапи роботи. Розрахунок проводився в розділах 1-1 та 3-3.

З графіка M-φ видно, що результати можна порівняти для аналітичного розрахунку або «точного» розрахунку за програмою секційного розрахунку. Таким чином, стиснута площа x, натяг армованої арматури σs та стиснений бетон σs можуть бути взяті з програми розрахунку.

Ось представлені файли розрахунків. Лише поля блакитного кольору будуть заповнені в excel, а поля жовтого кольору - в mathcad. Кінцеве розкриття тріщини не є актуальним, воно виводиться за допомогою співвідношень лінійності.

У роботі [5] зроблено важливе спостереження щодо максимальної відстані між тріщинами для елементів, що мають поперечну арматуру, у SREN 1992-1-1 [7] не робиться посилання на положення тріщин. Тріщини зазвичай трапляються на вільних ділянках поблизу стремен. Якщо з розрахунку отримано відстань між тріщинами, більшу чи меншу за крок штангенциркуля, його слід "відрегулювати" на ± 50 мм від кроку штангенциркуля.

Модель розрахунку зі STAS 10107-0/90, [11], така ж, як і модель [6], отже неявно модель із [7], враховуючи розвиток, подібний до старої норми 1976 року. Незалежно від застосовуваної норми розрахунку, порівнянні результати. Істотні відмінності виникають лише при встановленні напруги на якорі, STAS 10107 працює із встановленими зусиллями для характеристичного групування, а SREN 1992-1-1 із встановленими зусиллями для квазіпостійного групування.

Характеристики цього типу розрахунку (обчислення тріщин) встановлюються шляхом розроблення критеріїв ефективності, встановлених нормами, починаючи з 2006 року, починаючи з першого покоління норми P100-1 та Єврокодів. Поточний дизайн, накладений Законом 10/1995, стосується посилальних кодів та нормативних актів, які реалізували концепцію проекту на критеріях ефективності, концепція, яка стосується лише двох граничних станів: SLU та SLS (або SLEN); концепція дизайну може бути зведена до перевірки переміщення/обертання, пластичності, функціональності та зовнішнього вигляду.

Конструкція ємності, «направляючи» пластикові з’єднання до кінців елементів, принесла величезний плюс у структурному розрахунку. Перші пластичні моделі розрахунків на початку 1960-х рр. Встановили модель механізму, коли була досягнута визначена умова статичної системи для даної невизначеної статичної системи. Таким чином, пластикові з'єднання могли бути сформовані в будь-якому перерізі, і лише статичні умови системи могли бути перевірені.З часом ці обчислювальні моделі вдосконалювались до тих пір, поки на початку 1980-х років не була досягнута поточна модель проектування потужності. Однак це також має свої обмеження; землетруси середини 90-х років у Японії та Америці (Кобе-1995, Нортридж-1994) показали хорошу поведінку структурних систем, спроектованих за цим критерієм (за попередньо встановленим механізмом), але ця поведінка призвела до деградації багатьох елементів (балок та стовпів), що робить систему неекономічною для реставрації. Що за короткий час конструкція буде спрямована на новий напрямок управління системою шляхом ізоляції основи, демпферних систем, елементів або ділянок конструктивних елементів, які можуть бути замінені після землетрусу, що призведе до розумних витрат після землетрусу.

Розрахунок тріщин може бути дуже корисним для експертизи шляхом виявлення тріщин (положення, висоти, нахилу). Тріщина, залежно від її висоти та нахилу, може підкреслити рівень напруги арматури, вона також висвітлює історію подій, яким була піддана структурна система. Весь розрахунок, як за проектом, так і за досвідом, є дійсним, якщо виконання елементів та матеріалів, що використовуються, відповідало вимогам до якості, встановленим спеціальними нормами.

[1] Код дизайну CR 0/2012. Основи проектування конструкцій.

[2] P100-1/2013 Код проектування сейсмічних досліджень - Частина I - Положення щодо проектування будівель (том I)

[3] P100-1/2013 Сейсмічний проектний код - Частина I - Коментарі (том II)

[4] Поведінка та розрахунок залізобетонних елементів - курс, професор, д-р інж. Раду Паску

[5] Посібник з розрахунку та складу залізобетонних елементів, проф. Д-р інж. Раду Агент, проф. Д-р інж. Тудор Постельніку

[6] Кодекс моделі CEB-FIP/2010 та 1990

[7] SREN 1992-1-1 Проектування бетонних конструкцій. Загальні правила та правила для будівель

[8] Споруди, розташовані в районах із сильними сейсмічними рухами, проф. Д-р інж. Дан Дубіне та проф. Д-р ін. Д. Дан Лунгу

[9] Розрахунок залізобетонних конструкцій у полі пластмас, доц. Д-р інж. Валеріу Петку

[10] Настанови та правила деталізації арматури в бетонних конструкціях. Компіляція та оцінка двозначностей у Єврокоді 2, Аннелі Дальгрен, Луїза Свенссон

[11] STAS 10107-0/90 Розрахунок та склад конструктивних елементів бетону, залізобетону та попередньо напруженого бетону