Eurokód specifikuje několik způsobů porušení kotev a betonových patek a dále je člení podle typu zatížení. V IDEA StatiCa Connection jsme dosud mohli kotvy posuzovat, ale s určitými omezeními. Některá posouzení bylo nutné provádět ručně.
Zároveň nebylo možné zohlednit vyztužení betonových bloků. To se nyní mění s IDEA StatiCa Detail 3D, který přináší další možnosti. IDEA StatiCa Detail 3D nenabízí posouzení v takové podobě, na jakou jsme zvyklí z normy, která je definuje pro prostý beton. Pomocí MKP analýzy však můžeme ověřit, že železobeton vyhoví zadanému zatížení, a že v takovém případě zabrání porušení betonu, které by těmto podmínkám odpovídalo. Aplikace fungují nezávisle a lze je používat samostatně. Díky propojení mezi Connection a Detail je však také možné použít Detail pouze jako doplňkový výpočet.
Nyní si postupně projdeme podmínky Eurokódu a možnosti, které nám aplikace nabízejí.
Tahová síla
Eurokód člení první typ zatížení (tahovou sílu) na 6 možných případů porušení kotvy nebo betonového bloku (a, b, c, d, e, f) a dva další případy pro vyztužené patky (g, h).
Obrázek níže schematicky ukazuje, jaký typ porušení můžete posoudit v aplikaci Connection a které chování lze pokrýt použitím železobetonu, a tedy analýzou v Detail. IDEA StatiCa Connection využívá pro návrh kotev empirické vzorce z Eurokódu ( EN 1992-4-7.2.1) (CBFEM), zatímco IDEA StatiCa Detail je založen výhradně na metodě konečných prvků (3D CSFM). Některé možnosti posouzení se tedy v obou aplikacích překrývají, ale vždy s jinou metodou.
Vzhledem k povaze metod implementovaných v softwaru lze v Connection uvažovat pouze prostý beton, zatímco v Detail lze uvažovat pouze železobetonovou patku.
Hlavní předpoklady a omezení analýzy v IDEA StatiCa Detail 3D jsou uvedeny v článku Známá omezení.
a) Porušení oceli
Porušení oceli samotných kotev namáhaných tahem se ověřuje v obou aplikacích. Tahová únosnost kotvy se v Connection posuzuje podle následujícího vzorce:
V Detail se kotvy posuzují podle zvoleného Eurokódu (1992-4 nebo 1993-1-8) v nastavení projektu. Toto chování platí od verze 25.1.1.
Ve starších verzích se kotvy posuzují jako běžné výztužné pruty na základě diagramů napětí-přetvoření definovaných pro jednotlivé materiály, přičemž se použije hodnota mezního přetvoření maximálně 5 % (vypočtená na základě účinku tahového zpevnění, více v Teoretickém základu)
b) Porušení betonového kužele
Porušení betonového kužele lze ověřit v Connection. V Connection však aplikace může uvažovat pouze prostý beton.
Pokud tedy dojde k porušení betonového kužele, je vhodné přejít do IDEA StatiCa Detail, kde se provádí analýza celého vyztuženého bloku. Tahová pevnost betonu je konzervativně zanedbána, což znamená, že únosnost při porušení kuželem je ve značné míře určena zadaným množstvím výztuže. Na obrázku níže vidíte směry hlavních napětí, které naznačují tvar výše zmíněného kužele. V pravé části vidíte hodnoty napětí v betonu, která se posuzují vůči mezním hodnotám.
c) Porušení vytažením
Toto normové posouzení je v Connection dostupné pouze pro určité případy (viz první obrázek v tomto článku). Pro dodatečně instalované mechanické kotvy je nutné další posouzení.
V Detail je možné nastavit tzv. lepené kotvy a zadat návrhovou pevnost soudržnosti podle jejich technických parametrů. Kotvy se pak ověřují na základě těchto parametrů. (Platí pouze pro železobeton.)
d) Kombinované porušení vytažením a porušení betonu u lepených spojovacích prvků
Toto porušení lze zjistit pouze v Detail, kde se napětí v betonu a oblasti kotvení posuzují pomocí 3D CSFM. Mechanismus kombinovaného porušení vytažením a porušení betonu je v Detail založen na výše definovaných principech a jeho posouzení je součástí kontroly pevnosti betonu a kotvení. (Platí pouze pro železobeton.)
e) Porušení betonu rozštěpením
V Connection ho nelze posoudit. V Detail je porušení rozštěpením obvykle problémem prostého betonu, kde mu použití vyztužení brání. Zároveň je v aplikaci Detail možné zobrazit napětí a přetvoření jak výztuže namáhané tlakem nebo tahem, tak betonu namáhaného tlakem.
f) Porušení betonu vylomením hrany
Pro prostý beton je v Connection možné empirické normové posouzení podle Eurokódu.
Pro vyztužené konstrukční prvky je možné použít Detail. Porušení betonu vylomením hrany je zahrnuto v analýze pevnosti betonu, kde je tahové napětí přenášeno pouze výztuží (jak bylo výše několikrát zmíněno).
Další posouzení pro vyztužené betonové bloky:
U vyztužených patek je nutné další posouzení výztuže. Porušení oceli výztuže a porušení kotvení výztuže jsou součástí posouzení výztuže v Detail.
g) Porušení oceli výztuže
h) Porušení kotvení výztuže
Smykové zatížení
Eurokód člení druhý typ zatížení (smykovou sílu) na 4 možné případy porušení kotvy nebo betonového bloku (a, b, c, d) a dva další případy pro vyztužené patky (e, f).
Obrázek níže schematicky ukazuje, jaký typ porušení můžete posoudit v aplikaci Connection a také které chování lze pokrýt použitím železobetonu, a tedy analýzou v Detail. IDEA StatiCa Connection využívá pro návrh kotev empirické vzorce z Eurokódu ( EN 1992-4-7.2.2) pro návrh kotev (CBFEM). Všechny typy porušení způsobené smykovou silou lze pokrýt v aplikaci Connection.
V IDEA StatiCa Detail 3D může být smyk přenášen třením, kotvami nebo smykovou zarážkou. Je důležité zdůraznit, že se posuzuje pouze patka a kotvy. Ostatní ocelové části (např. smyková zarážka, svary) je nutné posoudit v Connection nebo jinde. Opět je třeba zdůraznit, že je vyžadován pouze železobeton.
a) Porušení oceli bez ramena páky
Porušení oceli bez ramena páky u kotev namáhaných smykem se ověřuje v Connection. Smyková únosnost kotvy se v IDEA StatiCa Connection posuzuje podle následujícího vzorce:
V Detail se kotvy opět posuzují podle zvoleného Eurokódu (1992-4 nebo 1993-1-8) v nastavení projektu. Toto chování platí od verze 25.1.1. U starších verzí není posouzení v Detail možné.
b) Porušení oceli s ramenem páky
Porušení oceli s ramenem páky u kotev namáhaných smykem se ověřuje v Connection i v Detail. Smyková únosnost kotvy se v IDEA StatiCa Connection posuzuje podle následujícího vzorce:
V Detail se kotvy posuzují podle zvoleného Eurokódu v nastavení projektu. Příslušné rovnice použité při posouzení naleznete v Teoretickém základu.
c) Porušení betonu vylomením za kotvou
Porušení betonu vylomením za kotvou u kotev namáhaných smykem se ověřuje pouze v Connection. Smyková únosnost kotvy se v IDEA StatiCa Connection posuzuje podle následujícího vzorce:
Smyková únosnost betonu přes patní desku se poté posuzuje v aplikaci Detail.
d) Porušení hrany betonu
Porušení hrany betonu u kotev namáhaných smykem se v Connection ověřuje pouze pro prostý beton. Smyková únosnost kotvy se v IDEA StatiCa Connection posuzuje podle následujícího vzorce:
Porušení hrany betonu lze posoudit v Detail (pouze pro železobeton).
Další posouzení pro vyztužené betonové bloky:
U vyztužených patek je nutné další posouzení výztuže. Porušení oceli a porušení kotvení výztuže jsou součástí posouzení výztuže v IDEA StatiCa Detail.
e) Porušení oceli přídavné výztuže
f) Porušení kotvení přídavné výztuže
Závěr
Nejvýznamnější přínos lze nalézt v případech, jako je kotvení blízko hrany, a v dalších případech, kdy prostý beton nevyhovuje požadovanému zatížení. Je třeba poznamenat, že kotvy a smykové zarážky je nutné dále posoudit v Connection, ale společně tyto dva softwarové nástroje poskytují komplexní řešení.
Vzhledem k použité metodě a způsobu, jakým je aplikace navržena, je aplikace Detail vhodná pouze pro vyztužené patky.
