Z Connectionu do Detailu - Kotvení se dvěma typy kotev (EN)

Upozorňujeme, že tento reálný návrh používá optimalizovanou geometrii, která může vyvolat standardní varování EN týkající se konstrukčních zásad. Původní parametry zachováváme pro autenticitu. Viz obrázek níže.

Pokud chcete přeskočit návrh přípoje a přejít přímo k analýze Detail 3D, stáhněte si soubor Detail 3D a pokračujte na Kapitolu 5.

1 Nový projekt

Spusťte IDEA StatiCa Connection. Vše začíná na záložce Ocel. 

Upravte výchozí nastavení pro Materiály, poté klikněte na Vytvořit prázdný návrh.

2 Návrh

Po vytvoření prázdného návrhu změňte průřez prvku na UB 610 x 305 x 238.

Nyní přidejte další výrobní operaci a vyberte Základní plech.

Pokračujte další operací a zvolte Šroubový rastr nebo Kontakt pro vytvoření trnů s hlavou.

Přidejte další Šroubový rastr nebo Kontakt pro vytvoření kotevních výztuží.

Změňte natočení výztuže v operaci GRD2 výběrem možnosti Editor.

Přidejte výztužný plech.

Přivařte výztužný plech k základnímu plechu pomocí operace Obecný svar nebo kontakt.

Přidejte operaci Odříznutí prvku.

Přidejte poslední operaci v přípoji, Šroubový rastr nebo Kontakt.

Změňme parametr Síly v pro nastavení polohy kloubu.

Zadejte vnitřní síly pro kotvení.

• Poznámka: Pro tento návrh nosníku použijeme pouze smykové zatížení. Pro zjednodušení tutoriálu byla vyloučena síla při přivázání z mimořádné kombinace MSÚ, která byla v reálném projektu uvažována.

3 Posouzení

Přepněte na kartu Posouzení -> Vypočítat. Posouzení podle normy prokáže způsob porušení na kotvách. Ve výchozím nastavení se předpokládá, že betonový blok je porušený trhlinami.

Prozkoumejme výsledky. Vyberte Ekvivalentní napětí, Síla ve šroubu, Síť, Deformovaný a Kotvy.Tabulka obecně ukazuje, které kotvy vyhovují a které nevyhovují.

Nyní si projdeme podrobnosti nevyhovujících kotev, abychom zjistili, která posouzení podle normy jsou vyhovující a která nevyhovující.

Důvod nevyhovění posouzení kotev: 

• Podle EN 1992-4, čl. 1.2(4) je návrh skupin kotev obsahujících různé typy kotev mimo rozsah normy. V důsledku toho posouzení podle normy ve výchozím nastavení nevyhoví. Pro správné ověření této konfigurace je nutná podrobná analýza pomocí modulu 3D Detail.
• Toto omezení lze snadno vyřešit v Detail 3D, který využívá metodu CSFM, jež nahrazuje zjednodušené analytické posouzení v přípoji důkladnou 3D analýzou napětí a přetvoření.

Doplňková výztuž (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):

• Analytické posouzení podle normy nevyhoví pro betonový kužel, což vyžaduje doplňkovou výztuž pro přenos plného tahového (356,3 kN) a smykového (400,0 kN) zatížení. To je kritické z důvodu „smíšené" konfigurace kotev.
• Toto omezení lze snadno vyřešit v Detail 3D pro potvrzení účinnosti výztuže. Při ručním posouzení předpokládejte nulovou únosnost betonu a zajistěte, aby plocha výztuže pokryla celkové uváděné síly.

Hloubka zakotvení (EN 1992-1-1 – rovnice 8.6)

• Varování ohledně nedostatečné hloubky zakotvení se zobrazuje proto, že tento tutoriál představuje reálný příklad s tenkou stěnou a mělkými kotvami. Konstrukční spolehlivost návrhu je dále prokázána v aplikaci Detail.

4 Export

Předpoklady pro export: 

• Model musí být vypočítán a výsledky musí být zahrnuty.

Přejděte na kartu Posouzení -> Posouzení ŽB -> Uložit.

Export je povolen pouze pro topologii kotvení. Export umožňuje přenos:

• Betonového bloku
• Kotev
• Základního plechu
• Zatížení

Doplňující informace a parametry, které jsou nastaveny podle odpovídajících nastavení v přípoji:

• Přenos smyku (prostřednictvím kotev, smykových trnů a tření) 
• Materiál
• Typ kotvení: Dodatečně osazené (lepené) / Zabetonované
• Typ kotvení na konci: Podložka / Přímé / Hák / Trn s hlavou
• Součinitel tření
  

5 Návrh

Tato část umožňuje upravit prvky, podpory, zatížení a kombinace a přidat sestavu výztuže.

Podpora

V tomto příkladu je přípoj ukotven ke stěně, která je spojitá ze všech stran. Pro takovéto dílčí modely používáme tuhé podpory s průběžnou výztuží. Toto nastavení simuluje spojitost stěny a umožňuje přenos tahu i přes nastavení pouze pro tlak, aniž by bylo nutné definovat složité tuhosti.

 Aplikujme podpory na model:

Přenosová zařízení

Kotvy jsou importovány z IDEA StatiCa Connection. Protože návrh používá dva různé typy kotev, oddělíme přenos zatížení, aby bylo zajištěno bezpečné a předvídatelné chování. Tento přístup je v souladu se standardní britskou inženýrskou praxí pro řešení omezení EN 1992-4 (čl. 1.2(4)), které vylučuje smíšené skupiny kotev ze standardního rozsahu normy.Přiřazením smyku a tahu ke konkrétním skupinám kotev vytváříme ověřenou silovou cestu v souladu s bezpečnostními požadavky.

Kotvy SF1 – SF6: Aktivujte Aktivní pro přenos smyku a deaktivujte Aktivní pro přenos osových sil.

Kotevní výztuže SF7 – SF10: Proveďte opak – deaktivujte Aktivní pro přenos smyku a aktivujte Aktivní pro přenos osových sil

Pokud byste navrhovali patku od začátku v aplikaci Detail, obě možnosti by byly ve výchozím nastavení aktivovány. Při přenosu smyku musíte určit, které kotvy budou odolávat síle, a odpovídajícím způsobem je vybrat. To je v souladu s požadavky EN, které stanovují, že smyk by měl být přiřazen pouze kotvám účinným pro posouzení porušení betonového okraje.

Výztuže

Zvětšeme výšku a šířku betonového bloku. To poskytuje přehlednější pohled na model a umožňuje nám sledovat úplný průběh napětí podél výztuží.

Nastavte Krytí betonu na 30 mm; tato hodnota bude sloužit jako výchozí pro výztuž. Dále nastavte výchozí Typ kotvení pro podélné pruty a třmínky.

Před definováním výztuže deaktivujte tlačítko Pruty. Tím zajistíte, že bude viditelná pouze konkrétní skupina prutů, kterou právě vybíráte, a pohled zůstane přehledný a nepřeplněný.

Dále vložte novou Skupinu prutů 3D (nebo zkopírujte stávající) pro vytvoření průběžné podélné vodorovné výztuže (hlavní výztuž na obou površích).

Zduplikujte operaci pro přidání průběžné svislé výztuže na obou površích a upravte nastavení podle obrázku níže.

Podle statických výpočtů není mimo smykový obvod vyžadována dodatečná smyková výztuž.Proto se následující kroky zaměřují výhradně na vytvoření smykové výztuže v rámci smykového obvodu na základě původního návrhu.

Přidejte další položku opětovným výběrem Sestava výztuže > Skupina prutů 3D a upravte vlastnosti.

Zduplikujte operaci GB3D3 a aktualizujte níže uvedené možnosti pro definování smykové výztuže.

Pokračujte zkopírováním operace GB3D4 a změňte parametry.

Nyní zkopírujte operaci GB3D5 a upravte její nastavení tak, aby splňovalo požadavky smykového obvodu.

Znovu použijte operaci GB3D3 zkopírováním a úpravou hodnot.

Zkopírujte operaci GB3D7 a změňte možnosti.

Vytvořte další kopii operace GB3D5 a proveďte níže uvedené změny.

Nakonec zkopírujte operaci GB3D9 a aktualizujte poslední možnosti výztuže.

Nyní definujme konstrukční smykovou výztuž. Přestože není vyžadována statickým výpočtem – protože samotný beton v tomto konkrétním případě vyhoví posouzení smykové únosnosti – stále musíme dodržovat standardní konstrukční zásady. Kromě toho IDEA StatiCa Detail vyžaduje, aby model přesně odrážel reálné rozmístění výztuže.

• Poznámka: Z výpočetního hlediska je definování této výztuže v aplikaci Detail nezbytné. Jak je uvedeno v Teoretickém základu metody CSFM a také zmíněno v Kaufmannově knize o CSFM.

Vytvořte další kopii operace GB3D11 a proveďte níže uvedené změny.

Zkopírujte operaci GB3D12 a změňte možnosti.

Nakonec zkopírujte operaci GB3D13 a aktualizujte poslední možnosti výztuže.

Zatížení a kombinace

Kombinace jsou převzaty z IDEA StatiCa Connection. Všechny důsledky importu jsou uvedeny
v tomto článku.

Přidejme Vlastní tíhu:

Vytvořte kombinaci s vlastní tíhou a přidejte součinitel pro vlastní tíhu = 1,35 podle normy 
EN 1991-1-1

6 Posouzení

Před spuštěním analýzy důrazně doporučujeme změnit Multiplikátor sítě na 2 nebo 3 pro urychlení výpočtu. Tento krok není povinný, ale výrazně zkracuje výpočetní čas a pomáhá včas odhalit potenciální problémy s divergencí.Pokud analýza proběhne bez problémů, můžete poté vrátit Multiplikátor sítě na 1 pro konečné výsledky.

Výsledky

Ekvivalentní hlavní napětí

Ekvivalentní hlavní napětí (EPS) v betonu je stanoveno na základě trojosého chování betonového bloku. Oblasti s nejvyšším zatížením jsou identifikovány a zvýrazněny. Pro přehled o vlivu sevření ve srovnání s jednoosým tlakem je ekvivalentní napětí vypočítáno pomocí faktoru kappa. 

Plastické přetvoření

Pro prozkoumání vnitřního chování betonového bloku přepněte do zobrazení Plastické přetvoření (ε_pl). Pomocí tlačítka + Nový vytvořte Řezy a upravte jejich Definici roviny (polohu a natočení) v okně vlastností pro řez kritickými oblastmi. Tím se zvýrazní místa, kde beton prochází plastickým přetvořením. Tato zobrazení můžete uložit do Galerie pro konečnou Zprávu. Více informací je k dispozici v tomto článku.

Napětí ve výztuži

Výsledky zobrazují poměr σ_s / σ_{s; yield} (napětí k mezi kluzu), přičemž nejvíce využité pruty jsou identifikovány pomocí barevné škály. Podrobné hodnoty napětí, přetvoření a využití pro všechny skupiny prutů jsou uvedeny na záložce Výztuž.

Podobné podrobné výsledky jsou k dispozici také pro kotvy.

Kotvení

Zkontrolujte nastavení Kotvení a aktivujte Celkovou sílu v kotvách (F_tot). Síly v kotvách se mohou mírně lišit v důsledku rozdílů ve výpočetních přístupech pro betonový blok. Rozdíly však nejsou významné. 

Záložka Kotvení ověřuje soudržnost mezi výztuží a betonem. Zajišťuje, že poskytnutá délka kotvení je dostatečná pro přenos sil. Posouzení porovnává skutečné napětí v soudržnosti (τ_b) s mezní pevností v soudržnosti (f_bd) pro zabránění vytažení. Tyto výsledky lze zobrazit samostatně pro výztuž a kotvy.

Deformace

Přepněte na záložku Pomocné a zapněte Deformaci. Přestože limity deformací nejsou předepsány pro MSÚ (mezní stav únosnosti), přezkoumání deformovaného tvaru je důležitou kontrolou správnosti. Zajišťuje, že model je stabilní a nevykazuje nerealistické posuny nebo natočení (např. v důsledku odpojených prvků). Tato vizuální kontrola pomáhá rychle identifikovat případné problémy s modelováním.

7 Zpráva

Nakonec přejděte na Zpráva -> Podrobná -> Generovat. IDEA StatiCa nabízí plně přizpůsobitelnou zprávu k vytištění nebo uložení v editovatelném formátu.

Provedli jste kompletní návrhové posouzení podle EN 1993-1-8 (ocelové spoje), EN 1992-4 (kotvy) a EN 1992-1-1 (betonové konstrukce).Ocelový spoj a kotvení byly ověřeny v IDEA StatiCa Connection, zatímco celistvost betonového bloku a výztuž byly analyzovány v IDEA StatiCa Detail pomocí metody CSFM v souladu s EN 1992-1-1.