Známá omezení pro Detail 3D

Úvod

Na začátku tohoto textu si definujme, k čemu aplikace slouží. V aktuální verzi jsme vyvinuli nástroje a ověřili řešení pouze pro kotvení ocelových konstrukcí v jednoduchých železobetonových blocích. 

Následující text je rozdělen do dvou částí: omezení aplikace a metody samotné a omezení importu z IDEA StatiCa Connection.

Omezení aplikace

Železobeton

3D CSFM není určena pro prostý beton ani lehce vyztužený beton. V takovém případě může výsledek výpočtu vést k zavádějícím výsledkům nebo k divergenci nelineárního výpočtu. 

Více si můžete přečíst v Teoretickém pozadí.

Hlavním důvodem, proč je nutné v aplikaci modelovat pouze železobetonové prvky, je zanedbatelná pevnost betonu v tahu. Veškeré tahové napětí musí být proto přenášeno vyztužením.

Druhý důvod je: V IDEA StatiCa Detail 3D není použita lomová mechanika. Model nesimuluje explicitní šíření trhlin ani nevyužívá parametry lomové mechaniky betonu (G_f, K_IC, tvar lomové plochy). Beton je modelován jako tažný materiál s vodorovnou plastickou větví v tlaku – jakmile je dosaženo limitního tlakového napětí, napětí zůstává konstantní a pouze přetvoření nadále roste až do předepsané meze. V důsledku toho dokáže Detail 3D zachytit plastické přerozdělení napětí a přetvoření v D-oblastech, ale explicitně nemodeluje křehké mechanismy porušení řízené lomovou mechanikou (např. čisté smykové porušení prostého betonu, nestabilní šíření jediné dominantní trhliny apod.).

Závěrem lze říci, že vaše modely musí splňovat definici železobetonu uvedenou v mezinárodních normách. Dodržujte konstrukční zásady a získejte správné výsledky.

Mezní stav únosnosti

Všechny výpočty a normová posouzení jsou implementována pouze pro MSÚ. Definice materiálů a způsob výpočtu musí být pro MSP odlišné. Tento rozdíl lze vidět v Detail 2D. 

Tlakové změkčení

Nejprve si definujme, co je tlakové změkčení: Beton v tlaku ztrácí pevnost a tuhost, pokud je současně silně popraskán v tahu, tj. pokud jsou přítomna velká příčná tahová přetvoření.

V případech, kdy je únosnost řízena tlakovou vzpěrou (tlakovou diagonálou) procházející silně popraskaným betonem, má Detail 3D tendenci nadhodnocovat kapacitu (tj. být mírně nekonzervativní), pokud je výsledek interpretován přímo jako skutečná mezní únosnost.

Z těchto důvodů je 3D modul vhodný pouze pro ověřování únosnosti kotvení v jednoduchých železobetonových blocích. 

Ačkoli je možné modelovat například kalichový základ s podporami na malé ploše, ověření není spolehlivé, protože efekt změkčení se stává významným, zejména u problémů souvisejících s protlačením. Stejná situace může nastat v případě tenké desky se sloupem na ní umístěným a v jiných podobných případech.

Pro tyto situace je nutné implementovat tlakové změkčení betonu, které je v současnosti dostupné pouze v 2D modulu. Proto lze 3D modul použít pouze pro posouzení porušení, kde tento efekt nemá vliv.

Posouzení kotvy

Prvek kotvy je definován tak, aby byl schopen přenášet normálové tahové nebo tlakové síly i smykové síly s uvážením ohybové tuhosti, jak je popsáno v Teoretickém pozadí. 

Podporujeme normová posouzení podle příslušných norem (pouze EN), proto lze IDEA StatiCa Detail použít samostatně pro posouzení kotvení (kotvy, vyztužení, beton). 

Implementované normy: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1 

Pro ověřování ostatních součástí styčníku (svary, plechy atd.) je nutné použít IDEA StatiCa Connection, kde lze také provést úplné normové posouzení kotvení pro prostý beton. Kotvení v Connection – spolu s působícími silami – lze exportovat do Detail pro dodatečný návrh vyztužení.

Pro normy ACI a australskou normu normová posouzení kotev na smyk a na smyk a tah nejsou dosud implementována, proto je vždy nutné použít obě aplikace pro komplexní normové posouzení kotev.

Překlopení

Pokud zadané zatížení způsobuje překlopení modelu, model bude počítat až do divergence nebo dosažení kritéria. To obvykle trvá dlouho a obdržíte následující výsledek:

Zobrazuje se procento přeneseného zatížení. Kromě toho jsou v pomocných výsledcích zobrazena extrémní přetvoření.

Alternativní řešení: Doporučuje se nejprve vypočítat jakýkoli model s hodnotou Násobitele výchozí velikosti sítě nastavenou na vysokou hodnotu (4–5). Tento násobitel lze nalézt v Nastavení -> Nastavení sítě. Výpočet bude rychlý a budete moci zjistit, zda je překlopení problémem či nikoli.

Je nutné zkontrolovat, zda je zahrnuta vlastní tíha betonového bloku, protože může zabránit překlopení modelu. Upozorňujeme, že při importu z aplikace Connection není vlastní tíha automaticky zadána do modelu – podrobnosti viz níže.

Omezení importu z Connection

Kontakty

Obecně platí, že import sil působících na patní desku prostřednictvím kontaktu s jiným ocelovým plechem není podporován. To platí pro oba typy kontaktů: kontakt hrana–plocha i kontakt plocha–plocha. Více informací v tomto článku.

Kotvení pomocí prvku

Do aplikace Detail lze správně importovat pouze modely kotvené prostřednictvím patní desky. U modelů, kde jsou prvky připojeny přímo k betonovým blokům, je připojovací plech prvku s kotvami importován bez zatížení.

Vlastní tíha není přidána automaticky

Vlastní tíha není automaticky vypočtena ani přidána. Musí být ručně zahrnuta do projektu pro Detail. To může mít vliv zejména na ověřování kotvení do základů, kde by nezohlednění vlastní tíhy mohlo vést k překlopení základu, jak je uvedeno v odstavci výše.

Nepodporované typy kotvení pro export

Kotvy s hákem nejsou v Detail podporovány. Místo nich bude v exportovaném souboru použita podložka.

Podložka je modelována jako deskový prvek přímo připojený k dříku kotvy, přenášející zatížení do betonu výhradně prostřednictvím tlakového kontaktu. Plech samotný je modelován lineárně, bez plasticity, a nepodléhá posouzení únosnosti. Protože dřík má nulovou soudržnost, veškeré zatížení je přenášeno do betonu prostřednictvím podložky. Více o typech kotev lze nalézt v článku: Definice jednotlivé kotvy.

Nepodporované kombinace typů kotev

Aplikace Detail nepodporuje kombinování spřahovacích trnů nebo vyztužení s jinými typy kotev. Tyto typy kotev nebudou zahrnuty do výstupu. Více o možnostech plechu lze nalézt v článku: Možnosti kotvicích plátů.

Kombinace importovaných zatížení a uživatelsky zadaných zatížení

Importovaná zatížení a uživatelsky zadaná zatížení nelze v rámci jednoho modelu kombinovat. Z důvodů popsaných v Teoretickém pozadí. Kotvy jsou importovány odpojené od patních desek. Pokud vytvoříte uživatelsky definovaný zatěžovací případ, je zřejmé, že zatížení nebude přeneseno správně.

Alternativní řešení: Zkopírujte importovanou položku projektu, odstraňte všechna importovaná zatížení, propojte všechny kotvy s patní deskou a poté můžete zadat uživatelsky definovaný zatěžovací případ.

Více betonových bloků

V Detail je podporován pouze jeden betonový blok. Betonový blok však lze upravovat pomocí operací Negativní objem, Řezná rovina a řez. Je tedy možné modelovat složitější tvary, jako jsou sokly, rozšíření základových pasů, kotvení v blízkosti otvorů apod.

Z Connection je také možné importovat dva nezávislé betonové bloky, které jsou do Detail importovány jako dvě modelové entity, jež lze dále upravovat pomocí operace řez. 

Více než jedna patní deska v jednom bloku 

Export více patních desek v jednom bloku je podporován, přestože se nedoporučuje importovat tzv. okrajové kotvení.

V aplikaci Connection je beton modelován zjednodušeně pomocí Winklerovy podloží. Naproti tomu model ocelové části nad betonovým blokem je modelován podrobně, včetně plasticity materiálů. Pro podrobnější ověření železobetonu pod patní deskou je možné exportovat patní desku, kotvy a zatížení do aplikace Detail. Tam je beton modelován plasticky. 

Kotvy jsou exportovány osově odpojené a zatížení mezi nimi je nahrazeno dvojicí stejně velkých, ale opačně orientovaných sil (právě z důvodu nedostatečné tuhosti ocelové části nad patní deskou). Proto není možné, aby se osové síly v kotvách změnily, pokud se krycí vrstva v rohu betonového bloku zplastizuje. Obdobně jsou svary patních desek exportovány odpojené, přičemž spojení je nahrazeno stejně velkými, ale opačně orientovanými silami. Proto nemůže dojít ke změně napětí ve svaru při zplastizování betonového rohu. 

Z toho vyplývá, že po exportu, ačkoli jsou všechny síly působící na patní desky v rovnováze, nebudou splněny deformační podmínky. 

Platí pro aktuální verzi 25.1.2. V předchozích verzích se může lišit, protože postupně pracujeme na odstranění těchto omezení. Více informací o jednotlivých verzích naleznete v poznámkách k vydání.