Ścinanie w RCS - przekroje kołowe

Na początek przypomnijmy kierunki naprężeń ścinających w przekroju kołowym. 

Naprężenia ścinające w nienaruszonym pełnym przekroju kołowym mają kierunek pionowy i przyjmuje się, że są stałe na całej szerokości b. W przypadku wystąpienia zarysowania od zginania w przekroju, pionowy rozkład naprężeń ścinających ulegnie modyfikacji. Szkic takich rozkładów naprężeń ścinających przedstawiono na poniższym rysunku.

Przy wyznaczaniu naprężeń ścinających w zamkniętych cienkościennych elementach przyjmuje się, że naprężenia ścinające są równomiernie rozłożone na całej grubości t ścianki i działają równolegle do granic przekroju.

Założenia te można zweryfikować za pomocą analizy MES przekrojów. Na poniższym rysunku widoczne są wyniki analizy MES dla trzech typów przekrojów - pełnego przekroju kołowego, drążonego przekroju kołowego oraz przekroju trapezowego. Obliczenia wykonano w narzędziu Edytor przekrojów ogólnych. Naprężenia ścinające wywołane jednostkową siłą ścinającą V_v są wyświetlane wraz ze strzałkami przepływu naprężeń.

Rozważmy strzemiona równoodległe od krawędzi przekroju, jak pokazano na poniższym rysunku. 

Można zauważyć, że przepływ naprężeń ścinających w pełnym przekroju kołowym nie pokrywa się z geometrią strzemion, co powoduje zmniejszoną efektywność zbrojenia na ścinanie. Efekt ten jest uwzględniany przez współczynnik redukcyjny χ, który wpływa na nośność na ścinanie V_Rd,s.

W IDEA StatiCa RCS współczynnik redukcyjny jest obliczany według następującego wzoru.

\[{χ}={{b}_{w}} / {{d}_{h}}\le 0.85\]

Gdzie b_w jest szerokością ścinania, a d_h jest średnicą okrągłego strzemienia. 

Szerokość ścinania b_w jest obliczana na kilka sposobów.

1. Metoda

Szerokość ścinania b_w jest obliczana jako minimalna szerokość między pasem rozciąganym a pasem ściskanym w przypadku wystąpienia zarysowania od zginania w SGN. Można to zobaczyć na dwóch przykładach przekroju kołowego na poniższym rysunku.

2. Metoda

Jeśli stan bez zarysowania od zginania jest pomijany - patrz rysunek:

Jeśli w przekroju nie ma pasa rozciąganego ani ściskanego (cały przekrój jest ściskany lub rozciągany),  b_w jest szerokością przekroju na odległości d od krawędzi przekroju. Gdzie d jest wysokością efektywną i jest obliczana jako d=0,9*h dla przekrojów bez pasa rozciąganego lub ściskanego (całkowicie ściskanych lub całkowicie rozciąganych).

3. Metoda

Jeśli stan bez zarysowania od zginania jest uwzględniany (zgodnie z EN 1992-1-1 6.2.2(2)) i przekrój nie jest dotknięty zarysowaniem od zginania w SGN. Wartość b_w jest obliczana na poziomie maksymalnego głównego naprężenia rozciągającego.

4. Metoda

Przekrój dotknięty zarysowaniem od zginania, w którym istnieje tylko pas ściskany lub tylko pas rozciągany - obszar, w którym program szuka najmniejszej wartości b_w, jest ograniczony z jednej strony przez istniejący środek ciężkości betonu ściskanego (lub środek ciężkości zbrojenia rozciąganego), a druga strona obszaru jest wyznaczona przez zbrojenie na ścinanie.

5. Metoda

W niektórych przypadkach warto rozważyć ręczne ustawienie wartości b_w. Można to zrobić w edytorze zbrojenia.