Upozorňujeme, že tento reálný návrh používá optimalizovanou geometrii, která může spustit standardní varování EN týkající se konstrukčních zásad. Původní parametry ponecháváme z důvodu autenticity. Viz obrázek níže.
Pokud chcete přeskočit návrh přípoje a přejít přímo k analýze v Detail 3D, stáhněte si soubor Detail 3D a pokračujte kapitolou 5.
1 Nový projekt
Spusťte IDEA StatiCa Connection. Vše začíná na kartě Ocel.
Upravte výchozí nastavení v části 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 Patní deska.
Pokračujte další operací a zvolte Rozmístění spojovacích prvků nebo Kontakt pro vytvoření spřahovacích trnů.
Přidejte další Rozmístění spojovacích prvků nebo Kontakt pro vytvoření kotev vyztužení.
Změňte natočení vyztužení v operaci GRD2 výběrem možnosti Editor.
Přidejte výztuhu.
Přivařte výztuhu k patní desce pomocí operace Obecný svar nebo kontakt .
Přidejte operaci Řez prvku.
Přidejte poslední operaci v přípoji, Rozmístění spojovacích prvků nebo Kontakt.
Změňme parametr Síly v a nastavme polohu kloubu.
Zadejte vnitřní síly pro kotvení.
- Poznámka: Pro návrh tohoto nosníku použijeme pouze zatížení smykem. Pro zjednodušení tutoriálu byla vynechána vazná síla z kombinace MSÚ pro mimořádnou návrhovou situaci, která byla v reálném projektu uvažována.
3 Posouzení
Přepněte na kartu Posouzení -> Vypočítat. Normové posouzení prokáže mód porušení na kotvách. Ve výchozím nastavení se předpokládá, že betonový blok je s trhlinami.
Prozkoumejme výsledky. Vyberte Ekvivalentní napětí, Síla ve šroubu, Síť, Deformovaný tvar a Kotvy. Tabulka obecně ukazuje, které kotvy vyhovují a které nikoli.
Nyní si prohlédněme podrobnosti nevyhovujících kotev, abychom zjistili, která normová posouzení vyhovují a která nikoli.
Důvod nevyhovění posouzení kotev:
- Podle EN 1992-4, čl. 1.2(4) je návrh skupin kotev obsahujících různé typy kotev mimo rozsah platnosti normy. Normové posouzení proto ve výchozím nastavení nevyhoví. Pro správné ověření této konfigurace je nutná podrobná analýza v modulu 3D Detail.
- Toto omezení lze snadno vyřešit v Detail 3D, který využívá metodu CSFM a nahrazuje zjednodušené analytické posouzení v Connection důkladnou 3D analýzou napětí-přetvoření.
Přídavná výztuž (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):
- Analytické normové posouzení betonového kužele nevyhoví, proto je nutná přídavná výztuž pro přenos plného zatížení tahem (356,3 kN) a smykem (400,0 kN). To je zásadní z důvodu „smíšené“ konfigurace kotev.
- Toto omezení lze snadno vyřešit v Detail 3D, kde lze ověřit účinnost vyztužení. Při ručním posouzení předpokládejte nulovou únosnost betonu a zajistěte, aby plocha vyztužení pokryla celkové uvedené síly.
Hloubka zakotvení (EN 1992-1-1 – rovnice 8.6)
- Varování ohledně nedostatečné hloubky zakotvení se zobrazuje, protože 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 vypočten 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
- Patní desky
- Zatížení
Další informace a parametry, které se nastaví podle odpovídajících nastavení v Connection:
- Přenos smyku (prostřednictvím kotev, smykových zarážek a tření)
- Materiál
- Typ kotvení: dodatečně instalované (chemické) / předem zabetonované
- Typ kotvení na konci: podložka / přímé / hák / spřahovací trn
- Součinitel tření
5 Návrh
V této části můžete upravovat prvky, podpory, zatížení a kombinace a přidat sestavu výztuže.
Podpora
V tomto příkladu je přípoj kotven do stěny, která je spojitá na všech stranách. Pro takové podmodely používáme tuhé podpory s průběžným vyztužením. Toto nastavení simuluje spojitost stěny a umožňuje přenos tahu i přes nastavení pouze pro tlak, aniž by bylo nutné zadávat složité definice tuhosti.
Aplikujme podpory na model:
Přenosové prvky
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 postup odpovídá běžné britské inženýrské praxi pro řešení omezení normy EN 1992-4 (čl. 1.2(4)), která vylučuje smíšené skupiny kotev z rozsahu platnosti normy. Přiřazením smyku a tahu konkrétním skupinám kotev vytváříme ověřenou cestu přenosu zatížení, která splňuje požadavky na bezpečnost.
Kotvy SF1 – SF6: Zapněte Aktivní pro přenos smyku a vypněte Aktivní pro přenos osových sil.
Kotvy vyztužení SF7 – SF10: Postupujte opačně – vypněte Aktivní pro přenos smyku a zapněte Aktivní pro přenos osových sil
Pokud byste navrhovali základovou patku od začátku v aplikaci Detail, byly by obě možnosti ve výchozím nastavení zapnuty. Při přenosu smyku musíte určit, které kotvy budou sílu přenášet, a vybrat je odpovídajícím způsobem. To odpovídá požadavkům EN, které stanovují, že smyk má být přiřazen pouze kotvám, které jsou účinné pro posouzení porušení betonu na hraně.
Vyztužení
Zvětšeme výšku a šířku betonového bloku. Tím získáme přehlednější pohled na model a budeme moci sledovat kompletní průběh napětí podél prutů výztuže.
Nastavte Krytí betonu na 30 mm; tato hodnota bude sloužit jako výchozí hodnota pro vyztužení. Dále nastavte výchozí Typ kotvení pro podélné pruty a třmínky.
Před zadáním vyztužení vypněte tlačítko Pruty výztuže. Tím zajistíte, že bude viditelná pouze skupina prutů, kterou právě vybíráte, a pohled zůstane přehledný.
Dále vložte nové Vyztužení na povrchu pro vytvoření spojité podélné vodorovné výztuže (hlavní výztuž na obou površích).
Duplikujte operaci pro přidání spojité svislé výztuže na obou površích a upravte nastavení podle obrázku níže.
Podle statického výpočtu není mimo smykový obvod přídavná smyková výztuž potřebná. Následující kroky se proto zaměřují pouze na vytvoření smykové výztuže uvnitř smykového obvodu na základě původního návrhu.
Zkopírujte stávající položku vyztužení a upravte ji tak, abyste získali příslušné třmínky představující smykovou výztuž.
Duplikujte operaci GB3D3 a upravte níže uvedené možnosti pro definici smykové výztuže.
Pokračujte zkopírováním operace GB3D4 a změnou parametrů.
Nyní zkopírujte operaci GB3D5 a upravte její nastavení tak, aby splňovala požadavky na smykový obvod.
Znovu použijte operaci GB3D3 jejím zkopírováním a úpravou hodnot.
Zkopírujte operaci GB3D7 a změňte možnosti.
Vytvořte další kopii operace GB3D5 a proveďte změny uvedené níže.
Nakonec zkopírujte operaci GB3D9 a upravte poslední možnosti vyztužení.
Nyní definujme konstrukční smykovou výztuž. Ačkoli ji statický výpočet nevyžaduje – v tomto konkrétním případě totiž samotný beton vyhovuje posouzení smykové únosnosti – musíme přesto dodržet standardní zásady konstruování. IDEA StatiCa Detail navíc vyžaduje, aby model přesně odrážel skutečné uspořádání výztuže.
Nepravidelné rozteče pomáhají systematicky uspořádat třmínky.
- Poznámka: Z výpočetního hlediska je definice této výztuže v aplikaci Detail nezbytná. Jak je uvedeno v Teoretickém pozadí metody CSFM a také zmíněno v Kaufmannově knize o CSFM.
Zkopírujte operaci GB3D11 a změňte možnosti.
Konečný návrh vyztužení.
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 Násobitel sítě na 2 nebo 3, aby se výpočet urychlil. Ačkoli tento krok není povinný, výrazně zkracuje dobu výpočtu a pomáhá včas odhalit případné problémy s divergencí. Pokud analýza proběhne bez potíží, můžete pro konečné výsledky vrátit Násobitel sítě na 1.
Rozložení hlavních napětí v tlaku v objemu betonu.
Reakce v podporách a statická rovnováha mezi vnějším zatížením a reakcemi. Ideálním stavem je dosažení absolutní nuly v normovém posouzení „Kontrola rovnováhy“, což zaručuje úplný přenos sil. Malá rezidua, například 1 kN a 1 kNm, mohou být numerickými artefakty.
Výsledky
Ekvivalentní hlavní napětí
Ekvivalentní hlavní napětí (EPS) v betonu se určuje na základě trojosého chování betonového bloku. Oblasti s nejvyšším zatížením jsou identifikovány a zvýrazněny. Pro získání přehledu o vlivu omezení příčného přetvoření ve srovnání s jednoosým tlakem se ekvivalentní napětí vypočítá pomocí součinitele kappa.
Rozsah napětí lze měnit pomocí funkce rozsahu. Zobrazí oblast ovlivněnou těmito rozsahy napětí a poskytne přehled o tom, jak se napětí koncentruje přímo v detailu.
Řez výsledky
Pro prohlédnutí vnitřního chování betonového bloku použijte tlačítko + Nový k vytvoření Sekcí a upravte jejich Definici roviny (polohu a natočení) v okně vlastností tak, aby řezaly kritickými oblastmi. Tím se zvýrazní místa, kde beton podléhá plastickému přetvoření. Tyto pohledy můžete uložit do Galerie pro závěrečný Protokol. Další informace jsou k dispozici v tomto článku.
Napětí ve výztuži
Výsledky zobrazují napětí ve výztuži. Podrobné hodnoty napětí, přetvoření a využití pro všechny skupiny prutů jsou uvedeny na kartě Vyztužení.
Karta posouzení kotev poskytuje přehled o chování kotev z hlediska napětí, přetvoření a přenosu sil. Zde je důkaz, že kotvy SF1–SF6 jsou v tahu deaktivovány a přenášejí pouze smyk. Zbývající skupina kotev, SF7–SF10, naopak přenáší zatížení pouze v tahu.
Kotvení
Karta Kotvení ověřuje soudržnost mezi výztuží a betonem. Zajišťuje, že zajištěná kotevní délka je dostatečná pro přenos sil. Posouzení porovnává skutečné napětí v soudržnosti (τb) s mezní pevností v soudržnosti (fbd), aby se předešlo porušení vytažením. Tyto výsledky můžete zobrazit samostatně pro vyztužení a kotvy.
Přetvoření
Přepněte na kartu Pomocné a zapněte Deformace. Ačkoli pro MSÚ (mezní stav únosnosti) nejsou předepsány limity deformací, kontrola deformovaného tvaru je důležitou kontrolou věrohodnosti. Zajišťuje, že je model stabilní a nevykazuje nereálné posuny nebo natočení (např. v důsledku nepropojených prvků). Tato vizuální kontrola pomáhá rychle odhalit případné problémy v modelování.
7 Protokol
Nakonec přejděte na Protokol -> Podrobný -> Generovat. IDEA StatiCa nabízí plně přizpůsobitelný protokol, který lze vytisknout nebo uložit v editovatelném formátu.
Provedli jste kompletní normové posouzení podle EN 1993-1-8 (ocelové styčníky), EN 1992-4 (kotvy) a EN 1992-1-1 (betonové konstrukce). Ocelový styčník a kotvení byly ověřeny v IDEA StatiCa Connection, zatímco celistvost betonového bloku a vyztužení byly analyzovány v IDEA StatiCa Detail metodou CSFM v souladu s EN 1992-1-1.