Wstęp

Rzeczywiste konstrukcje często łączą kilka materiałów, pustki, oddzielne warstwy zbrojenia, cięgna sprężające lub osadzone elementy stalowe. Analiza wymaga modelu zachowującego geometrię i model materiałowy każdego składnika.

Definicja przekroju zaawansowanego

Przekrój zaawansowany łączy kilka grup obiektów mechanicznych. Jądro zachowuje ich położenie w układzie przekroju i oblicza udział na podstawie przypisanego modelu materiałowego.

• GeoDomain. Kontur zewnętrzny z możliwymi pustkami; jeden przekrój może zawierać kilka domen z różnymi modelami materiałowymi.
• Zbrojenie pasywne. Niezależne warstwy prętów określonych przez położenie, średnicę i model stali.
• Sprężenie. Rodziny cięgien określone przez położenie, pole, parametry przyczepności i stan początkowy.
• Profile stalowe. Biblioteka 535 profili z jedenastu rodzin europejskich, modelowanych rzeczywistą powierzchnią z zaokrągleniami albo elementami TSP.
• Elementy TSP. Prosta lub zakrzywiona linia środkowa i grubość blachy, całkowane liniowo przy stałym naprężeniu po grubości.
• Modele materiałowe. Wbudowane modele normowe albo ogólna zależność naprężenie–odkształcenie zdefiniowana przez użytkownika.

Przykład: dźwigar skrzynkowy mostu

Przykładem jest miarodajny przekrój podporowy jednokomorowego dźwigara o szerokości 12,00 m i wysokości 2,70 m. Domena betonu C45/55 zawiera pustkę, 186 prętów HA16 i osiem cięgien 19T15S, po cztery wzdłuż każdego środnika.

Siły przekrojowe i sprężanie

Wektor sił przekrojowych rozkłada się na obciążenia stałe G, zmienne Q i sprężenie P. Model konstrukcji w LFEM dostarcza G+Q; pierwotny i ewentualny wtórny efekt sprężenia należy wprowadzić do przyłożonego wektora.

Naprężenie efektywne 1116 MPa określa stan początkowy cięgien. Ich udział w nośności wynika ze zmiany naprężenia wywołanej odkształceniem równowagi, z uwzględnieniem ewentualnej dekompresji sąsiedniego betonu.

Wyniki dla pełnego modelu

Charakterystyka mechaniczna

SectionPro oblicza charakterystyki brutto, netto i sprowadzone. Od przekroju netto odejmuje się tylko kanały kablowe; zbrojenie pasywne pozostaje. Charakterystyki skręcania i ścinania wykorzystują tę samą geometrię.

Równowaga w SGU i SGN

Solver wyznacza stan odkształcenia równoważący zewnętrzne siły przekrojowe. Naprężenia wynikają z modeli betonu, zbrojenia i cięgien. Pokazano charakterystyczną kombinację SGU i podstawową kombinację SGN.

W charakterystycznej SGU naprężenia pozostają znacznie poniżej granic Eurokodu 2, a obliczona szerokość rysy jest mała: wk = 0,174 mm. W SGN beton płyty dolnej lokalnie osiąga plateau plastyczne, a cięgna są wyraźnie zmobilizowane.

Domeny interakcji

Krzywa N–Mz jest przekrojem przy My = 0; powierzchnia N–Mz–My obejmuje wszystkie kierunki zginania. Jej prostokąt ograniczający rozciąga się od −26,70 do 231,62 MN, od −100,41 do 105,35 MN·m względem z i od −287,82 do 287,82 MN·m względem y.

Końcowy wektor sił leży tuż przy granicy nośności. Moduł odległości daje FS = 0,983, nieznacznie poniżej jedności i bardzo blisko granicy.

Wydajność

Czasy dotyczą wyłącznie jądra SectionPro, bez interfejsu i renderowania. Także równowaga nieliniowa i domena trójwymiarowa są obliczane niemal natychmiast.

Wniosek

Tryb zaawansowany umożliwia analizę niemal dowolnego przekroju niezależnie od geometrii i materiałów, przy typowych założeniach: przekroje płaskie pozostają płaskie, a połączone składniki zachowują zgodność odkształceń.