Studii de validare a consolidării construcțiilor din beton armat
Acest articol rezumă studiile de validare ale modulului de consolidare a construcțiilor din beton armat și rezultatele acestora. Formulele au fost comparate cu o implementare independentă și cu calcule manuale, iar efectele au fost urmărite prin rezultatele analizelor pe clădiri-exemplu din beton armat (variantele cu cadre, cu pereți structurali și cu pereți de umplutură).
1. Rezultatele nu se schimbă când consolidarea este dezactivată
Chiar și cu date de consolidare definite, atunci când opțiunea principală este debifată, rezultatele evaluării performanței pentru toate elementele clădirii-exemplu au fost comparate rând cu rând cu rezultatele de dinainte de adăugarea modulului de consolidare și s-a constatat diferență zero. Această comparație se repetă la fiecare ediție.
2. Formulele EK 15B și lanțul FRP
| Validare | Metodă | Rezultat |
|---|---|---|
| κa, εf, ρf, fl, fcc, εcc (7 cazuri, inclusiv înfășurare continuă și în benzi, circular, elipsă, depășirea raportului laturilor) | Comparare cu o implementare independentă | Cea mai mare diferență relativă 3,3·10⁻¹³ % |
| Vf (5 cazuri, inclusiv cel în care condiția distanței dintre benzi nu este îndeplinită) | Comparare cu o implementare independentă | 1,7·10⁻¹³ % |
| Vf în lanțul de analiză | Aplicarea FRP la 12 stâlpi și 17 grinzi | Contribuția la forfecare a grinzii identică cu valoarea din testul unitar (281,0 kN) |
| Efectul asupra secțiunii | FRP la cei 12 stâlpi de la etajul 1 | Au variat numai rezultatele acestor stâlpi; capacitatea de curbură +3,6 % (efect așteptat al idealizării EK 15B) |
| Lungimea de petrecere (15B.9–15B.11) | Calcul manual | Grosimea necesară de FRP și mărimile intermediare identice; când etrierul existent este suficient, grosimea necesară este zero |
3. Cămășuirea stâlpilor, confinarea cu oțel și din beton armat, etrierii exteriori
| Validare | Rezultat |
|---|---|
| Rigiditate: cămășuire de 10 cm pe 4 fețe la cei 12 stâlpi de la etajul 1 | Prima perioadă 0,3252 → 0,2811 s; când opțiunea este dezactivată, revine exact |
| Capacitate: aceiași stâlpi | La stâlpii cămășuiți, raportul momentului de curgere cel mult 1,34 (50×50 → 70×70 cm, cu coeficientul 0,9) |
| Armătura longitudinală a cămășuielii: 8Ø16 | Amplasarea barelor și ariile identice cu calculul manual; raportul momentului de curgere al stâlpului (cu armătură/fără armătură) în medie 1,36; amplasările U, L și pe o singură latură la cămășuirea pe 3, 2 și 1 fețe au fost verificate manual |
| Modelele de cămășuire (Compozit, Litera normativului, Numai cămășuiala; 8 cazuri) | Proprietățile de secțiune transformate identice cu calculul independent, cu diferență relativă ≤ 4·10⁻¹⁵; verificările prin calcul manual sunt consecvente. Ordinea perioadelor și a capacităților conform așteptărilor |
| Etrierii cămășuielii | Contribuția la forfecare identică cu calculul manual (Ø10/100, 2 ramuri: 435,4 kN, cu coeficientul 0,9) |
| Cămășuire unilaterală | La secțiunea asimetrică, capacitățile ± sunt calculate separat și se ia cea mai mică; la cămășuirea pe 4 fețe rezultatele sunt identice cu cazul simetric |
| Confinare cu oțel (Vj) și etrieri exteriori (Vw) | Valorile calculate identice cu formula; Vj identic cu valoarea din sinteza ferestrei |
| Confinare din beton armat | Rezistența la forfecare ×0,9; încovoierea și rigiditatea nu se modifică |
4. Peretele nou de consolidare
În clădirea-exemplu cu pereți structurali, un perete a fost marcat ca „perete nou de consolidare”:
| Rulare | Perioade | Perete |
|---|---|---|
| Nemarcat (perete normal) | T1 = 0,3175 s | Perete normal |
| Marcat, opțiune debifată | T1 = 0,4087 s | Nu există în modelul de dinainte de consolidare |
| Marcat, opțiune bifată | Identic cu rularea nemarcată | Cerința de ancoraj q = 332,4 N/mm, capacitate qr = 367,2 N/mm, raport 0,905 |
S-a verificat prin defalcările maselor că, cât timp opțiunea este debifată, greutatea proprie a peretelui se scade din greutatea de nivel, din greutatea clădirii și din masele elementelor finite, iar încărcarea planșeului care se sprijină pe perete se distribuie pe reazemele vecine, păstrându-se totalul. Valorile ancorajului sunt identice cu calculul manual.
5. Consolidarea pereților de umplutură (EK 15C)
În varianta de clădire cu pereți structurali, un perete a fost transformat în perete de umplutură (654 × 260 cm net, grosime 24 cm, stâlpi 50×50) și au fost calculate două metode:
| Rulare | Program | Calcul manual |
|---|---|---|
| Tencuială armată cu plasă de oțel (30 mm, 2 fețe) | ad = 911,2 mm; kd = 77 678,6 kN/m; Vd = 1294,9 kN | ad = 911 mm; kd = 77,66 MN/m; Vd = min(1825; 1295) = 1295 kN |
| Bandă diagonală din FRP | ad = 931,7 mm; kt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kN | kt = 1627,5 kN/m; Tf = 34,4 kN; Vd = 313,9 kN |
| Tencuială armată cu plasă de oțel, opțiune debifată | Rezultate identice cu cele ale clădirii neconsolidate | — |
În analiza pushover, configurația cu bare unidirecționale a fost comparată cu configurația simetrică dublă: același număr de evenimente și o diferență a forței tăietoare de bază mai mică de 0,01 % (rigiditatea orizontală totală este aceeași; diferența constă numai în distribuția forțelor din bare). Evenimentele în care barele diagonale au atins capacitatea au fost verificate prin calcul manual: bara comprimată a fost eliminată din model la N = Vd / cos θ, iar legătura întinsă din FRP la T = Tf.
Într-un model de test pregătit cu date care nu îndeplinesc condițiile normativului (rază de colț mică, confinare subțire, petrecere scurtă, ancoraj insuficient, tencuială subțire și procent mare de goluri), rândurile de eroare și de avertisment așteptate au apărut în lista de verificare a proiectului, fără repetări.
6. Compararea înainte / după
Pe clădirea-exemplu s-a efectuat mai întâi analiza cu opțiunea debifată (înainte), apoi, după aplicarea cămășuirii la 12 stâlpi, cu opțiunea bifată (după). Blocul de comparare a raportat corect nivelul clădirii, procentele criteriilor, cele 12 elemente consolidate și distribuția deteriorărilor. Între efectuarea celor două rulări una după alta în aceeași sesiune și efectuarea lor separată nu s-a găsit nicio diferență privind deteriorarea, tipul de cedare și nivelul clădirii.
7. Interfața și salvarea
- Fila Consolidare din cele trei ferestre de proprietăți a fost verificată pentru selecția multiplă, activarea opțiunilor în funcție de tipul elementului și situațiile cu valori rămase de la elementul anterior.
- Datele de consolidare au fost salvate atât în format text, cât și în format binar de proiect, apoi redeschise și citite identic. Fișierele de proiect vechi se deschid fără consolidare.
Este esențial ca toate rezultatele produse de software să fie verificate de inginerul responsabil.