Прераспределба на напорите
1. Општи карактеристики
Прераспределбата на стресот се јавува природно во сеизмички напнатите дуктилни структури. Нумеричката контрола на овој феномен нуди можност за постигнување едноставни детали за проектот и имплицитно полесно извршување. Земајќи ги предвид прераспределбите, се намалува потрошувачката на арматурата, избегнувајќи ја агломерацијата на арматурите во јазлите, времето на извршување при обликување и составување на арматурите.
За гредите за рамки потребни за свиткување, во литературата, е наведено дека моментите до 25-30% од нивната вредност можат да бидат прераспределени (според примерот за пресметка претставен на Енципедија или [3], [4]). Прераспределбата на напорите подразбира поголемо барање за отворање на пукнатините (имплицитно на пластичните ротации) во деловите во кои моментот бил прераспределен. Препорачливо е прераспределбата да се спроведува рамномерно во текот на целото време, неконтролираната прераспределба може да доведе до структурна ранливост. Во случај на структура на рамка, во која прераспределбите се направени само на фронтон рамки, може да се постигне торзивна чувствителност по намалувањето на вкочанетоста на рамката во споредба со внатрешните рамки со предвремено пукање на гредите.
Слично на конструкциите со армирано-бетонски wallsидови. Се препорачува (MRd, 1 + MRd, 2) ≥ (1.1. 1.2) xMRd, 3
Така, во случај на wallиден систем, 20% може да се дистрибуираат. 30% од времето на дизајнирање на јадрото до двата wallsида, што резултира во само конструктивно засилување на јадрото (со минимален процент на целото јадро). Во случај на споени wallsидови, за да не се вооружи „истегнатиот“ wallид (или кој има помала аксијална сила), ќе се изврши прераспределба на напорот од „растегнатиот“ до компресираниот.
Не е препорачливо да се користат прераспределби, при дизајнирање, за елементи подложени на циклични дејства, во кои се јавува проверка на замор и/или на елементите потребни за динамички дејства при работа (не земјотрес).
Шема на прераспределба на моментумот за сеизмички потребен зрак на рамка.
2. Евалуација на товарите. Групирање на оптоварување. Држави на напори
Со цел да се поедностави разбирањето на феноменот, да се контролираат параметрите со кои работиме, ќе анализираме структура во рамки со еден отвор и неколку греди. Тело C2 со режим на висина Ug + Gf + 5F, со канцелариска функција, лоцирано во општина Крајова (ag = 0,20 g, TC = 1,0s, γ1 = 1), класа на еластичност Х., фактор на однесување П = 6,25, сеизмички коефициент c% = 6,80%. Користени материјали: Бетон C25/30, челик Bst 500.
Според [1] дејствата на кои е подложена структурата се поделени во 3 категории: трајни дејства, променливи дејства и сеизмички дејства. Овие активности се групирани во две погранични држави:
SLU - крајна гранична состојба, гранична состојба што вклучува проверки за безбедноста на човечкиот живот и безбедноста на конструкцијата.
SLS - ограничена состојба на услугата, ограничена состојба што вклучува проверки за работата на конструкцијата или структурните елементи под нормални услови на работа, услови за удобност (ограничување на вибрациите на подот), естетски услови (ограничување на поместување или деградација - пукнатини).
Во структурната пресметка за двете гранични состојби се прави линеарно преклопување на ефектите врз структурата.
(1) SLU - фундаментално групирање, корисно како преовладувачко дејство (GF-U)
(2) SLU - фундаментално групирање, снегот како преовладувачка акција (GF-Z)
(3) SLU - фундаментално групирање, сеизмичко дејство (SX, SY итн.)
(а) SLS - карактеристична групација (SLS-C)
(б) SLS - заедничка групација (SLS-F)
(в) SLS - квази-трајно групирање (SLS - CV)
(г) SLS - квази-трајно групирање на земјотреси (SLS-S)
Временски дијаграм за дејствата Gk, 1, Gk, 2, Gk, 3, Qk, 1.
Временски дијаграм за сеизмичко дејство АД:
Делови за пресметка и конвенција за знаци:
Табела за тајминг за сеизмичко групирање (3):
Статус на напор за групите (1), (3), (а), (б), (в), (г):
3. Редистрибуција на напорите за структурни елементи (греди)
Изложена беше само гредата од оската 3, надморска височина +7,00. Може да се види дека:
- во групата (1) 45% од капацитетот би бил „потрошен“ за сопствена поддршка на конструкцијата (греда и плоча);
-во групата (3) сеизмичкото дејство би „потрошило“ 67% од капацитетот.
30% од MEd, 1, земјотрес, ΔMEd, 1 = 136,8kNm, на дното ќе резултира со момент од 182 + 137 = 319kNm. Со цел да се стандардизира вертикалното засилување, овие 30% ќе бидат распределени пропорционално и во висина (на горните, долните нивоа), така што на Е1, Е2, Е3 ќе има исто засилување. Во деловите каде што е допрено пластичното поле, капацитетот не се зголемува многу (зголемување од 5-9%), создава само ротација (искривување), имплицитно поместување на конструкцијата.
Наводна шема на прераспределба за издигнување на оската 3:
Така, преку предложената шема на прераспределба, може да се постигне идентично засилување на 3 нивоа, што резултира во единствен вид на зрак детално. Може да се види дека моментот на прераспределба од врвот до дното не надминува 30% од неговата вредност.
Со начинот на зајакнување на арматурата, пластичните споеви ќе бидат "насочени" кон краевите на гредата. Должината на прицврстување на засилувањата што застануваат во полето, без оглед на положбата (горе или долу), се пресметува од делот за максимално оптоварување. Презентираната пресметка има за цел да ги утврди напорите во еластичното поле, доколку се користи пластична пресметка, овие прераспределби се прават стандардно.
4. Максимална дозволена прераспределба на напорите. Пресметка на работната граница (пукање)
За секоја армирано-бетонска конструкција во која се користеле прераспределби или во кои елементите биле димензионирани во пластичното поле под проектните дејства (SLU), структурните елементи што се димензионираат мора да се однесуваат еластично или квази-еластично под дејство на стандардни оптоварувања (SLS-C ) за сите неповолни шеми за пресметка. Од статична гледна точка, еластичното однесување на конструкцијата подразбира недостаток на пластични споеви (арматурата не го надминува еластичниот опсег, растегливиот бетон може да го надмине еластичниот опсег, а компримираниот бетон не го надминува еластичниот опсег).
Проверката на SLS на армирано-бетонските елементи подразбира ограничување на силата на компресија на единицата за карактеристичното групирање (SLS-C), ограничување на отворот на пукнатината или напрегањето на затегнувачката единица во арматурата и ограничување на деформацијата за карактеристичната групација. Пресметка или проверка на пукање вклучува одредување на отворот на пукнатината. Ова го бара функционалниот критериум утврден од SLEN (нормална граница на работа) или SLS (состојба на ограничување на услугата). Според SREN 1992-1-1/2004 wmax = 0,4 mm, за квази-трајно групирање (SLS-CV). За класи на изложеност XC1 или X0 ова ограничување може да се третира помалку строго.
Леснотијата на пресметување на овој тип се добива со следење на работните фази на бетонот. За дадениот дел, ќе се третираат 3-те фази на работа. Пресметката е извршена во деловите 1-1 и 3-3.
Од графиконот M-φ може да се види дека резултатите се споредливи за аналитичка пресметка или „точна“ пресметка со програма за пресечна пресметка. Така, компресираната површина x, затегнатоста во армираното засилување σs и компримираниот бетон σs може да се земат од програмата за пресметка.
Еве ги презентираните датотеки за пресметка. Само полињата во сина боја ќе бидат завршени во ексел, а оние со жолто во матекадот. Крајното отворање на пукнатината не е релевантно, се заклучува со користење на линеарни односи.
Во [5] се прави важна опсервација на максималното растојание помеѓу пукнатините за елементи што имаат попречно засилување, во SREN 1992-1-1, [7] не се прави упатување на положбата на пукнатините. Пукнатини обично се јавуваат во лабави делови во близина на приливите. Ако од пресметката се добие растојание помеѓу пукнатините поголеми или помали од чекорот на дебеломер, тоа треба да се "прилагоди" за ± 50 mm од теренот на дебеломер.
Моделот за пресметка од СТАС 10107-0/90 [11], е ист како и оној од [6], затоа имплицитно тој од [7], почитувајќи го развојот сличен на старата норма од 1976 година. Без оглед на применетата норма за пресметка, споредливи резултати. Суштинските разлики се појавуваат само при воспоставување на напон во арматурата, СТАС 10107 работи со утврдени напори за карактеристична групација, и СРЕН 1992-1-1 со утврдени напори за квази-трајно групирање.
Карактеристиките на овој вид пресметка (пресметка на пукање) се утврдуваат со дизајнирање на критериуми за изведба наметнати со норми почнувајќи од 2006 година, од првата генерација на нормата P100-1 и еврокодовите. Тековниот дизајн наметнат со закон 10/1995, се однесува на референтните кодови и регулативи кои го имплементирале концептот на дизајнот врз критериумите за изведба, концепт што се однесува само на две гранични состојби: SLU и SLS (или SLEN); дизајнерскиот концепт може да се сведе на проверка на поместување/ротација, еластичност, функционалност и изглед.
Дизајнот на капацитетот, со „насочување“ на пластичните споеви до краевите на елементите донесе огромен плус во структурната пресметка. Првите модели на пластична пресметка, во раните 1960-ти, го воспоставија моделот на механизам кога беше достигната утврдената состојба на статичкиот систем за дадениот неодреден статички систем. На овој начин, пластичните споеви можеа да се формираат во кој било дел и да се проверуваат само статичките услови на системот.Со текот на времето, овие модели за пресметка беа подобрени сè додека не беше постигнат сегашниот модел за дизајнирање на капацитетот во раните 1980-ти. Сепак, има и свои ограничувања; земјотреси во средината на 90-тите во Јапонија и Америка (Коби-1995, Нортриџ-1994) покажаа добро однесување на структурните системи дизајнирани според овој критериум (следејќи го претходно утврдениот механизам), но ова однесување доведе до деградација од многу елементи (греди и столбови), со што системот станува неекономичен за обновување. Кој за кратко време дизајнот ќе биде насочен кон новата насока на контрола на системот со изолирање на основата, системите за амортизација, елементите или областите на структурните елементи што можат да бидат заменети по земјотресот, што доведува до разумни трошоци по земјотресот.
Пресметката на пукање може да биде многу корисна за експертиза со откривање на пукнатини (позиција, висина, наклон). Пукнатина, во зависност од неговата висина и наклон, може да го нагласи нивото на напрегање на арматурата, исто така, ја истакнува историјата на настаните на кои бил подложен структурниот систем. Целокупната пресметка, како во дизајнот, така и во стручноста, важи ако извршувањето на користените елементи и материјали е во согласност со барањата за квалитет наметнати од специјализираните норми.
[1] CR 0/2012 Код за дизајн. Основи на дизајнот на конструкцијата.
[2] Код за сеизмички дизајн P100-1/2013 - Дел I - Проективни одредби за згради (том I)
[3] P100-1/2013 Код за сеизмички дизајн - Дел I - Коментари (том II)
[4] Однесување и пресметка на армирано-бетонски елементи - се разбира, проф. Д-р инже. Раду Паску
[5] Водич за пресметка и состав на армирано-бетонски елементи, проф. Д-р инженер. Раду Агент, проф. Д-р инженер. Тудор Постелнику
[6] Кодекс на модел на ЦЕБ-ФИП/2010 и 1990 година
[7] СРЕН 1992-1-1 Дизајн на бетонски конструкции. Општи правила и правила за зградите
[8] Конструкции лоцирани во области со силни сеизмички движења, проф. Д-р инже. Дан Дубини и проф. Д-р инже. Дан Лунгу
[9] Пресметка на армирано-бетонски конструкции во полето со пластика, доц. Д-р
[10] Упатства и правила за детали за армирање во бетонски конструкции. Компилација и евалуација на нејаснотиите во Еврокод 2, Анели Далгрен, Луиз Свенсон
[11] СТАС 10107-0/90 Пресметка и состав на структурни елементи од бетон, армиран бетон и преднапрегнат бетон