Bevezetés
A húzott öv modell erőssége a fizikai realizmus és a számítási hatékonyság kiegyensúlyozott kombinációjában rejlik. A modell megőrzi a repedési viselkedést szabályozó alapvető mechanikát, nevezetesen a tapadási hatást, a vasalás és a beton közötti alakváltozás-inkompatibilitást és az egyensúlyt, miközben jól alkalmazható a gyakorlati mérnöki munkafolyamatokban.
A vasalás és a beton közötti tengelyirányú erőátadás egy tapadási mechanizmuson keresztül valósul meg, amely nyíróhatás útján működik, és természetszerűleg lehetővé teszi az elcsúszást, ezáltal a két összetevő nem kompatibilis alakváltozásait eredményezi.
A modell továbbá megragadja a gyengén és erősen vasalt beton eltérő viselkedését az átlagos alakváltozás megfogalmazásán keresztül, amely meghatározó szerepet játszik a repedéstávolság és a repedésszélesség értékelésében.
Az alapvető koncepció a repedésszélesség számítására vonatkozó egyenletből (01a. ábra) ered, amely elengedhetetlen az egész elv megértéséhez. A betonacélok átlagos alakváltozását úgy számítják, hogy kivonják a betonban lévő átlagolt húzási alakváltozás részét, és integrálják a repedések közötti hosszon.
01a) Repedésszélesség számítás - alapvető egyenlet
Az IDEA StatiCa SLS modellje figyelembe veszi:
- Tapadási elem a betonacélok és a beton között
- Az alakváltozási mezők inkompatibilitása a betonacélok és a beton esetén
- Az átlagos alakváltozás -> a húzási merevítő hatás
- Stabilizált repedéskép
01b) Húzott öv modell - mechanikai modell és repedésszélesség számítás
TCM - főbb paraméterek
A repedésszélesség számítása egy többszintű folyamat, amely az IDEA StatiCa Detail háttérében zajlik. A három fő paraméter szabályozza a repedésszélességet:
02) A TCM munkafolyamat alapjául szolgáló egyenletek - repedésszélesség
Az anyagdiagram a teljes modellben érvényes vasalási arány alapján kerül módosításra. Ez azt jelenti, hogy különböző vasalási arányok esetén eltérő anyagmodell kerül alkalmazásra a betonacélhoz. A mi esetünkben a vasalási arány állandó marad a betonacélok egyenletes elosztása és az egyenletes átmérők miatt.
03) Anyagdiagram változása különböző vasalási arányok esetén
A repedéstávolság és a vasalási arány közötti összefüggés nemlineáris tendenciát mutat.
04) A repedéstávolság függőségi összefüggése a hatékony vasalási arányhoz képest
Modell leírása
A kiértékelési célokra gondosan kidolgozott vizsgálati modell egy 250 x 1000 mm keresztmetszetű és 4000 mm hosszú, téglalap keresztmetszetű gerendát alkalmaz. A modellt 500 kN tengelyirányú erőnek vetették alá. A vasalást stratégiailag öt különálló rétegbe rendezték el, a keresztmetszet magasságán elosztva, ahol minden réteg két 16 mm átmérőjű betonacélt tartalmaz.
05) Modell leírása
Eredmények
06) Maximális feszültség a repedések között és átlagos alakváltozás a betonacélokon
A repedéstávolság az sr0 paraméterhez kerül bemutatásra, amely az átlagolás nélküli alapvető repedéstávolságot jelöli. A repedésszélesség számítása átlagos alakváltozás értékeket és az alapvető repedéstávolságot alkalmaz a megfelelő repedésszélességek meghatározásához.
07) Vasalási arány, repedéstávolság és repedésszélesség
08) Húzási merevítő hatás grafikon az aktuális modellhez
Kézi számítás
09) Bemeneti adatok és átlagos alakváltozások
A repedésszélesség számítás alapértelmezett konfigurációja kizárja a beton húzószilárdságának hozzájárulását, ami eltér az szakirodalomban dokumentált és közzétett eredményektől. A húzási hozzájárulás figyelembevétele a jelenlegi körülmények között a repedésszélesség körülbelül 3,1%-os csökkenését eredményezi. Az IDEA StatiCa Detail nem veszi figyelembe a beton húzási hozzájárulását a repedések között a TCM esetén. Ez nagyobb repedésszélességhez és konzervatív megközelítéshez vezet.
10) Repedésszélesség analitikai ellenőrzés
Főbb tanulságok és következtetések
Az SLS modell alapvető feltételezései a következők:
- Tapadási elem a betonacélok és a beton között
- Az alakváltozási mezők inkompatibilitása a betonacélok és a beton esetén
- Az átlagos alakváltozás -> a húzási merevítő hatás
Három kritikus paraméter befolyásolja a repedések szélességét:
- Hatékony vasalási arány.
- Átlagos alakváltozás értékek.
- Repedéstávolság.
A TCM megközelítés esetén az alapértelmezett feltételezés kizárja az átlagos húzószilárdság hozzájárulását a repedésszélesség meghatározásához. Ez a megközelítés eltér az elfogadott szakirodalmi feltételezésektől, konzervatívabb elemzést eredményezve. A hozzájárulás azonban minimális, körülbelül 3% a jelenlegi modell és C30/37 betonminőség esetén.
