Introducere
Punctul forte al Modelului corzii întinse constă în combinația sa echilibrată de realism fizic și eficiență computațională. Modelul păstrează mecanica fundamentală care guvernează comportamentul la fisurare, respectiv acțiunea de aderență, incompatibilitatea deformațiilor dintre armătură și beton și echilibrul, rămânând totodată bine adaptat pentru fluxurile de lucru practice din inginerie.
Transferul forței axiale între armătură și beton se realizează printr-un mecanism de aderență care funcționează prin interacțiune la forfecare, permițând în mod inerent alunecarea și rezultând astfel în deformații necompatibile ale celor două componente.
Modelul surprinde, de asemenea, comportamentul distinct al betonului slab și puternic armat prin formularea deformației medii, care joacă un rol determinant în evaluarea distanței dintre fisuri și a lățimii fisurilor.
Conceptul fundamental provine din ecuația (Fig. 01a) pentru calculul lățimii fisurilor, care este esențială pentru înțelegerea întregului principiu. Deformația medie a barelor de armătură se calculează prin scăderea porțiunii deformației medii de întindere din beton și integrarea pe lungimea dintre fisuri.
01a) Calculul lățimii fisurilor - ecuația esențială
Modelul IDEA StatiCa pentru SLS ia în considerare:
- Element de aderență între bare și beton
- Incompatibilitatea câmpurilor de deformații pentru bare și beton
- Deformația medie -> participarea betonului întins
- Tipar de fisurare stabilizat
01b) Modelul corzii întinse - model mecanic și calculul lățimii fisurilor
TCM - parametrii principali
Calculul lățimii fisurilor este un proces pe mai multe niveluri care se desfășoară în fundal în IDEA StatiCa Detail. Cei trei parametri principali controlează lățimea fisurilor:
02) Ecuațiile care stau la baza fluxului de lucru pentru TCM - lățimea fisurilor
Diagrama de material este adaptată în funcție de raportul de armare din întregul model. Aceasta înseamnă că pentru diferite raporturi de armare se utilizează un model de material variabil pentru bare. În scenariul nostru, raportul de armare rămâne constant datorită redistribuirii uniforme a barelor și diametrelor uniforme.
03) Modificarea diagramei de material pentru diferite raporturi de armare
Relația dintre distanța dintre fisuri și raportul de armare prezintă o tendință neliniară.
04) Relația de dependență a distanței dintre fisuri față de raportul efectiv de armare
Descrierea modelului
Modelul de testare, elaborat cu atenție în scopuri de evaluare, este construit utilizând o grindă cu secțiune transversală dreptunghiulară de 250 x 1000 mm și o lungime de 4000 mm. Acest model a fost supus unei forțe axiale de 500 kN. Armătura a fost dispusă strategic în cinci straturi distincte, distribuite pe înălțimea secțiunii, fiecare strat cuprinzând două bare cu diametrul de 16 mm.
05) Descrierea modelului
Rezultate
06) Tensiunea maximă între fisuri și deformația medie a barelor
Distanța dintre fisuri este prezentată pentru parametrul sr0, care reprezintă distanța fundamentală dintre fisuri fără mediere. Calculul lățimii fisurilor utilizează valorile deformației medii și distanța fundamentală dintre fisuri pentru a determina lățimile respective ale fisurilor.
07) Raportul de armare, distanța dintre fisuri și lățimea fisurilor
08) Graficul participării betonului întins pentru modelul actual
Calcul manual
09) Date de intrare și deformații medii
Configurația implicită pentru calculul lățimii fisurilor exclude contribuția rezistenței la întindere a betonului, ceea ce diferă de rezultatele documentate și publicate în literatură. Includerea contribuției la întindere conduce la o reducere a lățimii fisurilor cu aproximativ 3,1% în condițiile actuale. IDEA StatiCa Detail nu ia în considerare contribuția întinderii betonului dintre fisuri pentru TCM. Aceasta conduce la o lățime mai mare a fisurilor și la o abordare conservatoare.
10) Verificarea analitică a lățimii fisurilor
Concluzii și observații cheie
Premisele fundamentale ale modelului SLS sunt următoarele:
- Element de aderență între bare și beton
- Incompatibilitatea câmpurilor de deformații pentru bare și beton
- Deformația medie -> participarea betonului întins
Trei parametri critici influențează lățimea fisurilor:
- Raportul efectiv de armare.
- Valorile deformației medii.
- Distanța dintre fisuri.
Pentru abordarea TCM, ipoteza implicită exclude contribuția rezistenței medii la întindere la determinarea lățimii fisurilor. Această abordare se abate de la ipotezele din literatura de specialitate, rezultând într-o analiză mai conservatoare. Cu toate acestea, contribuția este minimă, de aproximativ 3% pentru modelul actual și clasa de beton C30/37.
