用于混凝土錨固設(shè)計(jì)的非線性彈簧模型
慧魚(yú)作為錨固行業(yè)的佼佼者，在最新發(fā)布的白皮書(shū)中提出了一種創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方法：非線性彈簧模型，考慮錨板的幾何形狀和錨栓布局以及錨板和單個(gè)錨栓的現(xiàn)有剛度來(lái)實(shí)際計(jì)算錨栓群的實(shí)際受力。
非線性彈簧模型參照了目前基于基于混凝土能力方法(CC方法)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針，并考慮了混凝土用受拉荷載的錨栓設(shè)計(jì)方法局限性。當(dāng)涉及到錨板的幾何結(jié)構(gòu)時(shí)，這些概念應(yīng)用的局限性尤為顯著，例如，歐洲的EN1992-4標(biāo)準(zhǔn)和與其等效的美國(guó)的ACI318標(biāo)準(zhǔn)，只涵蓋最多9顆錨栓的最大3x3配置矩形組。這些標(biāo)準(zhǔn)還要求錨板剛度足夠大。這是采用線性應(yīng)變分布法確定錨栓群內(nèi)力分布的前提條件，線性應(yīng)變分布法還考慮了杠桿效應(yīng)。然而，目前的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)方針中并沒(méi)有判定剛性板的明確規(guī)定。
無(wú)論是橋梁建筑，大型廠房或辦公樓的結(jié)構(gòu)，亦或是足球場(chǎng)館，混凝土用錨栓，為全球所有類(lèi)型的建筑提供了安全和穩(wěn)固穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)支撐。這就是為什么像非線性彈簧模型這樣的實(shí)用方法來(lái)真實(shí)地驗(yàn)證足夠的剛性底板是非常重要的。
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在施工中，實(shí)際要求和合適的錨固解決方案往往偏離當(dāng)前指導(dǎo)方針?biāo)w的設(shè)計(jì)。非線性彈簧模型是一個(gè)潛在的解決方案，它可以考慮錨固件整體的非線性特性。這種新的計(jì)算方法允許考慮外力作用導(dǎo)致的錨板的變形和應(yīng)力，并且可考慮一組各個(gè)錨栓之間的力的分配和傳遞。因此，不再需要檢查錨板是否具有足夠的剛度，因?yàn)樵撃Ｐ妥詣?dòng)考慮了現(xiàn)有錨板和錨栓的剛度來(lái)確定錨栓的受力。
在這個(gè)例子中，錨板和連接型材的受力被轉(zhuǎn)換為限元模型，模擬緊固件的彈簧接觸，所有的結(jié)果都可以進(jìn)行有限元計(jì)算。
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除了力的傳遞之外，基于性能（基于位移）的理念，計(jì)算中也考慮了錨栓在力的作用下的位移和變形。該方法的設(shè)計(jì)規(guī)則考慮了更多實(shí)際的錨栓的布置、錨板的厚度以及荷載。因此，與僅基于承載能力的計(jì)算方式相比，彈簧模型能夠更好地評(píng)估整個(gè)錨固系統(tǒng)。
設(shè)計(jì)的理念是基于這樣的假設(shè)：在群錨中，錨栓抵抗拉力，而壓力直接由錨板傳遞到混凝土中。為達(dá)到錨固設(shè)計(jì)目的，將彈簧模型方法與有限元方法相結(jié)合。將錨板和連接型材分為有限元單元。只用拉力彈簧可以用來(lái)模擬錨固點(diǎn)和底板與混凝土之間的接觸，應(yīng)用有限元法進(jìn)行計(jì)算，將投影面積應(yīng)用于單個(gè)錨固點(diǎn)，同時(shí)考慮單個(gè)錨固點(diǎn)的阻力。
將投影面積系統(tǒng)應(yīng)用于具有非線性彈簧模型的群錨的單個(gè)錨固點(diǎn)中。為了達(dá)到這個(gè)目的，一般不需要CC法的既定校正因子。
在非線性彈簧模型中，單個(gè)錨的荷載——位移曲線是理想化的。螺桿特性曲線受最大荷載和最大位移的限制。
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同時(shí)，該模型還考慮了構(gòu)件轉(zhuǎn)角和相鄰緊固件的影響。采用位移控制非線性分析方法，對(duì)群錨之間力的分布與錨板位移進(jìn)行精確模擬。由此得出了以荷載——位移曲線形式計(jì)算群錨受力的實(shí)際計(jì)算結(jié)果。非線性彈簧模型理論，是根據(jù)將于2021年出版的BoglárkaBokor在斯圖加特大學(xué)發(fā)表過(guò)的一篇論文中的論點(diǎn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證的，他是慧魚(yú)高級(jí)技術(shù)和國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)方面的專(zhuān)家。
BoglárkaBokor在斯圖加特大學(xué)的論文中，通過(guò)混凝土中群錨的大量拉拔試驗(yàn)驗(yàn)證了非線性彈簧模型。
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圖中對(duì)偏心荷載作用下的4組錨栓進(jìn)行了建模。
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根據(jù)非線性彈簧建模方法和CC方法，研究了偏心設(shè)計(jì)情況下板材厚度對(duì)特性阻力的影響。
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混凝土用錨栓現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)的彈簧模型白皮書(shū)，為設(shè)計(jì)師和結(jié)構(gòu)工程師提供了這個(gè)新的計(jì)算方法中詳細(xì)的細(xì)節(jié)參數(shù)。其中涵蓋的模型和實(shí)例，是對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法潛在應(yīng)用的說(shuō)明。它檢查了線性和非線性彈簧模型以及CC方法之間的差異，并考慮了混凝土用受拉荷載的錨栓設(shè)計(jì)方法的可能性和局限性。
可以從慧魚(yú)官方網(wǎng)站下載網(wǎng)址：https://www.fischer.de/de-de/service/federmodell。
慧魚(yú)在最新白皮書(shū)中提出的非線性彈簧模型提供了更高的精度、安全性、靈活性和效率，同時(shí)大大消除了目前混凝土緊固件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的限制。
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關(guān)于慧魚(yú)
德國(guó)慧魚(yú)集團(tuán)總部坐落于德國(guó)南部黑森林的圖木嶺，2019年?duì)I業(yè)額達(dá)到8.87億歐元，全球范圍內(nèi)擁有5200名員工�；埕~(yú)集團(tuán)在全球37個(gè)國(guó)家擁有49個(gè)全資子公司，產(chǎn)品出口至100多個(gè)國(guó)家�；埕~(yú)集團(tuán)旗下?lián)碛形宕髽I(yè)務(wù)部門(mén)：慧魚(yú)建筑錨固系統(tǒng)、慧魚(yú)汽車(chē)儲(chǔ)物系統(tǒng)、慧魚(yú)創(chuàng)意組合模型、慧魚(yú)咨詢業(yè)務(wù)及LNT自動(dòng)化。
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慧魚(yú)汽車(chē)儲(chǔ)物系統(tǒng)為汽車(chē)生產(chǎn)配套的高品質(zhì)內(nèi)部零件，包括通風(fēng)口、飲料架、托盤(pán)及多功能部件等，在塑料加工領(lǐng)域慧魚(yú)實(shí)力強(qiáng)勁，是汽車(chē)行業(yè)的重要合作伙伴。
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