Úvod
Na začátku tohoto textu si definujme, k čemu je aplikace určena. V aktuální verzi jsme vyvinuli nástroje a ověřili řešení pouze pro kotvení ocelových konstrukcí do jednoduchých železobetonových bloků.
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 určen pro prostý beton nebo slabě vyztužený beton. V takovém případě může výpočet vést ke zavádějícím výsledkům nebo k divergenci nelineárního výpočtu.
Více si můžete přečíst v části Teoretický základ.
Hlavním důvodem, proč je v aplikaci třeba modelovat pouze železobetonové prvky, je zanedbatelná tahová pevnost betonu. Veškeré tahové napětí proto musí být přeneseno výztuží.
Druhým důvodem je: V IDEA StatiCa Detail 3D se nepoužívá lomová mechanika. Model nesimuluje explicitní šíření trhlin, ani nepoužívá parametry lomové mechaniky betonu (G_f, K_IC, tvar lomové plochy). Beton je modelován jako tvárný materiál s vodorovnou plastickou větví v tlaku – po dosažení mezního tlakového napětí zůstává napětí konstantní a dále narůstá pouze přetvoření až do předepsané meze. Detail 3D proto dokáže zachytit plastickou redistribuci napětí a přetvoření v D-oblastech, ale explicitně nemodeluje křehké mechanismy porušení řízené lomovou mechanikou (např. čisté smykové porušení prostého betonu, nestabilní šíření jedné dominantní trhliny apod.).
Shrneme-li to, vaše modely musí splňovat definici železobetonu tak, jak je uvedena v mezinárodních normách. Dodržujte zásady vyztužování a dosáhnete správných výsledků.
Mezní stav únosnosti
Všechny výpočty a normové posouzení jsou implementovány pouze pro MSÚ. Definice materiálů a způsob samotného výpočtu se pro MSP musí lišit. Tento rozdíl můžete vidět v aplikaci Detail 2D.
Tlakové změkčení
Nejprve si definujme, co je tlakové změkčení: Beton v tlaku ztrácí pevnost a tuhost, pokud je zároveň silně porušen tahovými trhlinami, tj. pokud jsou přítomna velká příčná tahová přetvoření.
V případech, kdy je únosnost určena tlakovou vzpěrou (tlakovou diagonálou) procházející silně potrhaným betonem, má Detail 3D tendenci únosnost nadhodnocovat (tj. být mírně na straně nebezpečné), pokud je výsledek interpretován přímo jako skutečná mezní únosnost.
Z těchto důvodů je 3D modul vhodné používat pouze pro ověření pevnosti kotvení v jednoduchých železobetonových blocích.
Ačkoli je možné modelovat například patku pomocí podpor na malé ploše, takové ověření není spolehlivé, protože vliv změkčení se stává významným zejména u problémů souvisejících s protlačením. Stejná situace může nastat u tenké desky se sloupem umístěným na ní a v dalších podobných případech.
Pro tyto situace je nutné implementovat změkčení betonu, které je v současné době dostupné pouze v 2D modulu. 3D modul lze proto použít pouze pro posouzení porušení, u nichž tento vliv nehraje roli.
Posouzení kotvy
Prvek kotvy je definován tak, že dokáže přenášet normálové tahové nebo tlakové síly i smykové síly, s uvažováním ohybové tuhosti, jak je popsáno v části Teoretický základ.
Podporujeme normové posouzení podle příslušných norem (pouze EN), proto lze IDEA StatiCa Detail použít samostatně pro posouzení kotvení (kotvy, výztuž, beton).
Implementované normy: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1
Pro posouzení dalších komponent styčníku (svary, plechy atd.) je nutné použít IDEA StatiCa Connection, kde lze také provést kompletní posouzení kotvení pro prostý beton. Kotvení v aplikaci Connection – spolu s působícími silami – lze exportovat do aplikace Detail pro doplňkový návrh výztuže.
Pro normy ACI a australskou normu zatím nejsou implementována normová posouzení kotev na smyk a na kombinaci smyku a tahu, proto je vždy nutné pro komplexní posouzení kotev použít obě aplikace.
Překlopení
Pokud vstupní zatížení způsobí překlopení modelu, bude model počítat až do divergence nebo dosažení kritéria. To obvykle trvá dlouho a obdržíte následující výsledek:
Zobrazí se procento přeneseného zatížení. Kromě toho je v pomocných výsledcích zobrazeno extrémní přetvoření.
Řešení: Doporučuje se každý model nejprve spočítat s parametrem Násobitel výchozí velikosti sítě nastaveným na vysokou hodnotu (4–5). Tento násobitel najdete v Nastavení -> Nastavení sítě. Výpočet bude rychlý a uvidíte, zda je překlopení problémem, nebo ne.
Je nutné zkontrolovat, zda je do modelu zahrnuta vlastní tíha betonového bloku, protože ta může zabránit překlopení modelu. Upozorňujeme, že při importu z aplikace Connection se vlastní tíha do modelu automaticky nezadává – podrobnosti naleznete v textu níže.
Omezení importu z aplikace Connection
Kontakty
Obecně platí, že import sil působících na patní desku prostřednictvím kontaktu s jiným ocelovým plechem není podporován. Platí to jak pro kontakt typu hrana-plocha, tak pro kontakt typu plocha-plocha. Více si přečtěte v tomto článku.
Kotvení prvkem
Do aplikace Detail lze správně importovat pouze modely kotvené přes patní desku. U modelů, kde jsou prvky připojeny přímo k betonovým blokům, se připojovací plech prvku s kotvami importuje bez zatížení.
Vlastní tíha se nepřidává automaticky
Vlastní tíha se automaticky nepočítá ani nepřidává. Do projektu pro Detail ji musíte zadat ručně. To může výrazně ovlivnit zejména posouzení kotvení do základů, kde by nezohlednění vlastní tíhy mohlo vést k překlopení základu, jak bylo zmíněno v odstavci výše.
Nepodporované typy kotvení pro export
Kotvy s hákem nejsou v aplikaci Detail podporovány. V exportovaném souboru bude místo nich použita podložka.
Podložka je modelována jako plošný (skořepinový) prvek přímo připojený k dříku kotvy, přenášející zatížení do betonu výhradně tlakovým kontaktem. Samotný plech je modelován lineárně, bez plasticity, a není podroben posouzení únosnosti. Vzhledem k tomu, že dřík má nulovou soudržnost, je veškeré zatížení přenášeno do betonu prostřednictvím podložky. Více o typech kotev naleznete v článku: Definice jedné kotvy.
Nepodporované kombinace typů kotev
Aplikace Detail nepodporuje kombinaci spřahovacích trnů nebo výztuže s jinými typy kotev. Tyto typy kotev nebudou zahrnuty do výstupu. Více o možnostech plechů naleznete v článku: Možnosti kotevních plechů.
Kombinace importovaného zatížení a uživatelsky zadaného zatížení
Importované zatížení a uživatelsky zadané zatížení nelze v rámci jednoho modelu kombinovat. Důvody jsou popsány v části Teoretický základ. Kotvy se importují nepropojené s patní deskou. Pokud vytvoříte uživatelsky definovaný zatěžovací stav, je zřejmé, že zatížení nebude přenášeno správně.
Řešení: Zkopírujte importovanou položku projektu, odstraňte veškeré importované zatížení, propojte všechny kotvy s patní deskou a poté můžete zadat svůj uživatelsky definovaný zatěžovací stav.
Více betonových bloků
V aplikaci Detail je podporován pouze jeden betonový blok. Betonový blok však lze upravit pomocí operací Negativní objem, Řezná rovina a Řez. Je tak možné modelovat složitější tvary, jako jsou patky, rozšíření základových pásů, kotvení u otvorů apod.
Je také možné importovat z aplikace Connection dva nezávislé betonové bloky, které se do aplikace Detail importují jako dva samostatné modelové prvky, jež lze dále upravovat pomocí operace Řez.
Více patních desek v jednom bloku
Export více patních desek v jednom bloku je podporován, i když se import tzv. okrajového kotvení nedoporučuje.
V aplikaci Connection je beton modelován zjednodušeně pomocí Winklerova 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 axiálně nepropojené a zatížení mezi nimi je nahrazeno dvojicí stejně velkých, ale opačně orientovaných sil (právě z důvodu nedostatečné tuhosti ocelové části nad patní deskou). Proto nemůže dojít ke změně osových sil v kotvách v případě, že krycí vrstva v rohu betonového bloku zplastizuje. Obdobně jsou svary patních desek exportovány nepropojené, přičemž spoj je nahrazen stejně velkými, ale opačně orientovanými silami. Proto nemůže dojít ke změně napětí ve svaru v případě zplastizování rohu betonu.
Z toho vyplývá, že po exportu sice budou všechny síly působící na patní desky v rovnováze, ale nebudou splněny podmínky deformace.
Platí pro aktuální verzi 25.1.2. V předchozích verzích se to může lišit, jelikož na postupném odstraňování těchto omezení pracujeme. Více informací o jednotlivých verzích naleznete v poznámkách k verzi.