Einführung
Detail 3D ist im Wesentlichen eine Erweiterung der bereits etablierten IDEA StatiCa Detail Anwendung. Es fügt einen neuen Modelltyp 3D hinzu und damit auch die Implementierung einer Methode zur Berechnung von Spannungsfeldern im 3D-Raum, genannt 3D CSFM. Berechnungen und Nachweise sind für den Grenzzustand der Tragfähigkeit implementiert.
Bevor wir auf die Beschreibung der Funktionalitäten von Detail 3D eingehen, ist es gut, auf das Vorhandensein des theoretischen Hintergrunds hinzuweisen, wo Sie weitere technische Details über die einzelnen Modelleinheiten und die Berechnungen selbst nachlesen können.
Im ersten Schritt kann der Benutzer auf dem Startbildschirm (im Assistenten) einen neuen Modelltyp auswählen, wobei mehrere Vorlagen zur Verfügung stehen, und natürlich die Möglichkeit, ein Modell von Grund auf neu einzugeben.
Wie bei 2D-Modellen können Sie die Anfangseinstellungen im rechten Teil bearbeiten, z. B. Konstruktionscode, Materialien und Betondeckung.
Nachdem Sie ein leeres Modell oder ein Modell aus einer Vorlage erstellt haben, stehen Ihnen die aus der 2D-Modellierungsumgebung bekannten Optionen zur Verfügung.
Optionen für die Arbeit mit mehreren Projektelementen sind in der oberen Multifunktionsleiste zu finden, ebenso wie die nun standardmäßigen Schaltflächen Rückgängig/Wiederholen, Optionen für die Etikettenansicht, Galerie-Steuerelemente, Berechnungseinstellungen und Steuerelemente für die Vorlagenverwaltung.
Das ist ein großartiger Test
Weil ich wissen möchte, wie es funktioniert – habe ich recht?
Außerdem wird der Baum initialisiert, dessen erstes Element, standardmäßig DRM1 genannt, die Standardeinstellungen für das aktuelle Projektelement enthält. Oberhalb des Baums finden Sie Werkzeuge zur Bearbeitung des Modells.
Modellierung
Modellentitäten
Folgendes ordnen wir in der Detail-Anwendung der Kategorie Modellentität zu:
- Bauteile
- Lager
- Lastübertragungselemente
Es kann nur ein Bauteil eingegeben werden, das als Rechteck- oder Polygonform definiert werden kann. Eine rechteckige Form wird durch drei Abmessungen definiert, während bei der Polygon-Option die Form im 2D-Raum über eine Tabelle mit Koordinaten eingegeben wird, die anschließend in den Raum extrahiert werden kann. Um die allgemeine Form eines Polygons zu definieren, können einzelne Koordinaten in die Tabelle eingetragen werden, oder es kann ein Kopieren-Einfügen aus einem Tabellenkalkulationsprogramm (z. B. Microsoft Excel) verwendet werden.
Flächenlager werden verwendet, um das Modell zu lagern. Diese Art von Lager kann auf zwei Arten festgelegt werden - zwei Geometrietypen.
- Gesamte Fläche
- Polylinie
In beiden Fällen müssen Sie eine Referenzfläche wählen und natürlich die Freiheitsgrade definieren. Das Lager kann als elastisch definiert werden, und für eine Richtung senkrecht zur angegebenen Fläche kann die Option „Nur Druck“ verwendet werden. In der folgenden Abbildung sehen wir die Lagereingabe für die gesamte Fläche Nummer 4 und die deaktivierte Option „Nur Druck“.
Für die zweite Option der Polylinieneingabe steht dieselbe Tabelle wie für die Bauteileingabe zur Verfügung. Auch hier können Sie die Kopieren-Einfügen-Funktion nutzen oder die Koordinaten manuell eingeben. Die eingegebene Form kann entlang der Referenzfläche mithilfe der X- und Y-Koordinaten verschoben oder durch Eingabe eines Winkels gedreht werden.
Beachten Sie, dass es möglich ist, eine Polylinie so anzugeben, dass sich der Koordinatenursprung im Schwerpunkt der gewünschten Form befindet. Die Position wird dann durch die X- und Y-Koordinaten relativ zu diesem Schwerpunkt referenziert.
Steifigkeit der Lager für Fundamente
Bei der Modellierung können wir zwei Fälle betrachten. Wenn wir die Verankerung an ein Bauwerk modellieren, kann angenommen werden, dass die Lager unendlich steif sind.
Bei der Verankerung in einem Fundamentblock muss die Steifigkeit korrekt definiert werden. Zusätzlich müssen die Lager als „Nur Druck“ definiert werden.
Die Werte in z-Richtung (Steifigkeit Kz) werden je nach vorliegendem Bodentyp aus der Fachliteratur entnommen. Ein konkretes Beispiel finden Sie im Tutorial.
Die Werte hängen von den Empfehlungen der jeweiligen regionalen Fachliteratur ab. Alternativ werden die Werte vom Geotechniker bezogen.
In den horizontalen Richtungen (Kx und Ky) ist die Situation weniger eindeutig. Unsere allgemeine Empfehlung ist, einen Wert von etwa 1/10 von Kz zusammen mit ingenieurmäßigem Ermessen zu verwenden.
Ein genauerer Ansatz wäre die Verwendung eines iterativen Verfahrens, aus dem wir unsere Empfehlung abgeleitet haben.
Setzen Sie zunächst Kx und Ky auf sehr niedrige Werte (aus rechnerischen Gründen ist es nicht ratsam, den Wert direkt auf null zu setzen), zum Beispiel 0,1, und untersuchen Sie die Bewehrungsspannungen.
Da diese niedrigen Werte zu unrealistischen Verformungen führen, sollte die Steifigkeit schrittweise erhöht werden, um die Realität besser abzubilden. Ziel ist es, realistischere Verformungswerte zu erreichen und gleichzeitig die Zugspannung der Bewehrung an der Unterkante nahe am ursprünglichen Wert zu halten, mit einer Abweichung von weniger als 5 %.
Lastübertragende Elemente
Lastübertragende Elemente bestehen aus zwei Entitäten: der Fußplatte und dem Einzelanker. Beginnen wir mit der Fußplatte. Um die Position festzulegen, müssen eine Referenzfläche und eine Kante ausgewählt werden. Diese definieren den Koordinatenursprung, von dem aus die X- und Y-Abstände gemessen werden. Es gibt zwei Optionen zur Formdefinition: Rechteckig und Polygon.
Die Fußplatte ist mit dem Betonelement durch einen Kontakt verbunden, der Druckspannungen überträgt und, falls vom Benutzer gewählt, auch Schubspannungen übertragen kann. Es gibt drei auswählbare Schubübertragungsmechanismen:
- durch Reibung
- durch Anker
- durch Schubknagge
Die Software erlaubt es nicht, diese Schubübertragungsmechanismen zu kombinieren.
Für die Option durch Reibung muss der Bemessungswert des Reibungskoeffizienten eingegeben werden. Für die Option durch Schubknagge müssen das Stahlprofil, einschließlich Geometrie und Position, eingegeben werden.
Alle möglichen Konfigurationen von Fußplatten finden Sie in dem Artikel: Base Plates Options.
Die Fußplatte kann entweder eine Einzellast oder eine Kräftegruppe übertragen. Bei einer Einzellast kann das Modell mit sechs inneren Kräften (Fx, Fy, Fz, Mx, My und Mz) an beliebiger Position auf der Fußplatte belastet werden. Bei einer Kräftegruppe können Benutzer die Positionen, Intensitäten und Richtungen der Kräfte in eine Tabelle eingeben, was eine allgemeine Positionierung auf der Fußplatte ermöglicht. Es ist wichtig zu erwähnen, dass die Fußplatte punktbelastet ist und keine Steife oder kein Bauteil auf ihrer Oberseite angeschweißt hat. Daher ist es für eine korrekte Lastverteilung wichtig, eine relativ steife Fußplatte mit relativ hoher Dicke zu verwenden. Eine weitere Option ist die Verwendung von Stub, der das Problem der Plattensteifigkeit löst.
Ein zweites lastübertragendes Element, der Einzelanker, kann hinzugefügt und mit der Fußplatte verbunden werden, um beispielsweise eine Fußplatte einer Stütze zu erzeugen, die mit vier Ankern verankert ist (siehe Abbildung unten). Es ist auch möglich, separate Anker ohne Fußplatte zu modellieren.
Weitere Informationen zur Verbindung mit der Fußplatte finden Sie im Theoretical background.
In Bezug auf Position und Geometrie werden die Anker auf die Fläche und Kante des Blocks referenziert, einschließlich der Bestimmung der relativen Position wie bei der Fußplatte. Selbstverständlich ist es möglich, die Länge des Ankers im Beton sowie die Länge oberhalb der Betonoberfläche anzugeben.
Die Anker sind in zwei Varianten implementiert:
- Ortbeton
- Verklebte Anker
Für die Ortbeton-Bewehrung wird die Verbundfestigkeit gemäß EN 1992-1-1 Kap. 8.4.2 verwendet. Zusätzlich ist es möglich, für diesen Ankertyp den Verankerungstyp wie bei konventioneller Bewehrung festzulegen.
Bei verklebten Ankern ist es möglich, die Verbundfestigkeit direkt einzugeben, die der Benutzer dem technischen Datenblatt des verwendeten Verbundmörtels entnehmen kann. Beachten Sie, dass der Bemessungswert der Verbundfestigkeit eingegeben werden muss. Der folgende Artikel hilft Ihnen, den Wert zu finden.
Alle Ankeroptionen finden Sie in dem Artikel: Single Anchor Options
Eine ausführliche Beschreibung des Verhaltens der Verbindung zwischen Anker und Fußplatte finden Sie im Theoretical background.
Belastung und Kombinationen
Belastung
Lastfälle können auf die gleiche Weise definiert werden wie bei 2D-Stahlbetonelementen. Das bedeutet, dass jedem Lastfall entweder eine ständige oder eine veränderliche Lastart zugewiesen werden kann. Die ständigen Lastfälle werden zuerst auf das Modell angewendet, und nach einer erfolgreichen Berechnung werden die veränderlichen Lastfälle angewendet.
Art der Lastimpulse
Insgesamt können 4 Arten von Lastimpulsen zu jedem Lastfall hinzugefügt werden.
Die Definition von Flächenlasten ist identisch mit der Definition der Flächenlagerung. Das bedeutet, dass sie auf zwei Arten festgelegt werden kann: Gesamte Fläche und Polylinie. Bei Flächenlasten wird die Lastintensität selbstverständlich in den drei allgemeinen Richtungen eingegeben.
Kräftegruppe ist eine Lastentität, mit der Kräfte in drei Richtungen an beliebiger Stelle des Modells über eine Tabelle festgelegt werden können. Sie kann sich auf die Fußplatte oder die Oberfläche eines Betonblocks beziehen. Auch für die tabellarische Eingabe kann wieder die Copy-Paste-Funktion aus dem Tabellenkalkulationsprogramm genutzt werden.
Das Eigengewicht sollte in jedem Modell berücksichtigt werden. So kippen beispielsweise mit einem Biegemoment belastete Betonfundamente nicht so leicht um.
Einzellasten können mit den sechs inneren Kräften Fx, Fy, Fz, Mx, My und Mz in allgemeiner Position direkt auf die Fußplatte aufgebracht werden.
Wird die Fußplatte verwendet, kann das direkte Aufbringen dieser Kraft auf eine realistische, verformbare Fußplatte zu einer unrealistischen Spannungsumlagerung in der Platte, den Ankern und dem Beton führen. Es ist daher sinnvoller, die zweite Option – den Stummel – zu verwenden.
Der Stummel
Der Stummel wird durch einen kurzen Abschnitt der Stütze oberhalb der Fußplatte dargestellt, der als Schalenelement-Struktur modelliert wird und sich als physikalisch korrekte Schnittstelle zwischen den inneren Kräften und der Platte verhält. Dabei wird eine Standard-Querschnittsdatenbank verwendet.
Der Satz der 6 inneren Kraftkomponenten (Kräfte und Momente) wird an einem einzigen Punkt auf der unteren Fläche des Stummels – d. h. am Fuß der Stütze – aufgebracht.
Randbedingungen übertragen die Kräfte auf die obere Fläche des Stummels, von wo aus sie auf natürliche Weise durch den Stummel in die Fußplatte, die Anker und den Beton umverteilt werden.
Dieser Ansatz erhält die realistische Steifigkeitswechselwirkung zwischen Stütze und Platte und macht jede manuelle Umverteilung oder künstliche Annahme überflüssig.
Der Stummel wurde in IDEA StatiCa Version 25.1 veröffentlicht.
Kombinationen
Da die Analyse in IDEA StatiCa Detail nichtlinear ist, werden sogenannte nichtlineare Kombinationen verwendet. Das bedeutet, dass einzelne Lastfälle nicht berechnet und die Ergebnisse anschließend nicht addiert werden. Im Gegenteil: Lastfälle desselben Lasttyps werden vor der Berechnung addiert, natürlich mit den jeweiligen in den Kombinationen definierten Koeffizienten, und anschließend werden die einzelnen Kombinationen berechnet. Deshalb ist das Vorhandensein mindestens einer Kombination eine Voraussetzung für den Start der Berechnung.
Es können nur Kombinationen für den GZT definiert werden.
Bewehrung
Das Modell kann mit Gruppe von Stäben 3D bewehrt werden. Dieser Bewehrungstyp enthält viele Optionen, die wir im folgenden Text durchgehen werden. Somit können 4 Arten von Definitionen der Stabform angegeben werden:
- Durch zwei Punkte
- Auf Oberflächenkante
- Auf Oberflächenkante bei mehreren Kanten
- Auf Polylinie
Für jedes dieser Elemente können Sie natürlich den Durchmesser und das Material einschließlich des Verankerungstyps am Anfang und am Ende der Stäbe angeben.
Die Formdefinition des Stabs Durch zwei Punkte ist selbsterklärend. Sie müssen zwei Sätze kartesischer Koordinaten X, Y, Z eingeben.
Die Definition Auf Oberflächenkante bietet viele Steuerungsmöglichkeiten, um Bewehrungsstäbe an der gewünschten Position zu platzieren. Sie können Bewehrungsstäbe in mehreren Lagen mit mehreren Stäben in einer Lage eingeben, wobei die Abstände zwischen den Stäben innerhalb und zwischen den Lagen festgelegt werden. Natürlich ist es auch erforderlich, die Referenzoberfläche und -kante anzugeben. Als Nächstes müssen Sie die Oberflächen-Betondeckung angeben, die den Abstand von der Referenzoberfläche definiert (von Oberfläche [1] in der Abbildung unten), und die Kanten-Betondeckung, die den Abstand der Einlagen von den Seitenflächen definiert (von den Oberflächen [4], [5] und [2] in der Abbildung unten). Diese können als Aus Einstellungen oder Benutzereingabe angegeben werden. Der Standardwert der Betondeckung (Aus Einstellungen) für das aktive Projektelement befindet sich im ersten Element des Baums (standardmäßig DRM1 genannt). Dies wurde zu Beginn dieses Artikels definiert. Die Kanten-Betondeckung kann für jede Gruppe von Stäben individuell festgelegt werden.
Schließlich kann für diesen Eingabetyp die Position an der Kante bearbeitet werden. Zum Beispiel ist es, wie in der Abbildung unten gezeigt, möglich, die Bewehrung so anzugeben, dass die benutzerdefinierte Kanten-Betondeckung nur auf die untere Oberfläche [5] angewendet wird. Die Seitenflächen werden durch die Verlängerung des Anfangs und Endes gesteuert.
Ein weiterer Definitionstyp ist Auf Oberflächenkante bei mehreren Kanten. Hier ist es möglich, eine Liste von Kanten oder Oberflächen anzugeben, auf denen die Bewehrung platziert wird, zusammen mit einer Liste von Deckungslagen für jede Oberfläche, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.
Die Betondeckung kann auch mit der Option Aus Einstellungen angegeben werden, wie bei der vorherigen. Auch hier ist es möglich, die Bewehrung von der Referenzoberfläche mithilfe der Oberflächen-Betondeckung zu versetzen und die Anzahl und den Abstand der Lagen anzugeben. Es ist auch möglich, die Enden von der Ersten Kante und der Letzten Kante zu verlängern oder zu verkürzen.
Die letzte Art der Bewehrungsdefinition ist Auf Polylinie. Wie bei den oben genannten Modellentitäten kann die Bewehrung mithilfe einer Liste von Koordinaten angegeben werden, die aus einem Tabellenkalkulationsprogramm kopiert wurden. In diesem Fall steht zusätzlich eine 3D-Szene mit der angezeigten Bewehrung zur besseren Orientierung zur Verfügung, die Drehungen um zwei Achsen ermöglicht.
Import der Verankerung von Connection nach Detail
Die Verankerung in einem unbewehrten Betonblock kann in IDEA StatiCa Connection modelliert und normativ nachgewiesen werden. In bestimmten Fällen, wie z. B. bei Verankerungen nahe am Rand, ist die Bemessung aufgrund möglicher Versagensarten nicht ausreichend, und eine Zusatzbewehrung ist erforderlich. Obwohl diese Funktion in der Connection-Anwendung nicht verfügbar ist, kann direkt in der Detail-Anwendung fortgefahren werden.
3D Detail konzentriert sich auf die Lösung der Verankerung in Betonblöcken sowie die Analyse sowohl der Verankerungselemente als auch des Betonblocks selbst. Darüber hinaus ist eine direkte Verbindung zwischen den Anwendungen Connection und Detail implementiert, um den Prozess zu vereinfachen. Connection-Anwender, die Verankerungen nach Eurocode oder AISC bemessen, können ihr Modell mit einem einzigen Klick von Connection in das erweiterte 3D Detail importieren.
- Der Import ist nur für Verankerungen zulässig. Ist im Connection-Modell kein Betonblock vorhanden, ist der Export nach Detail ("RC check") deaktiviert.
- Das Modell in Connection muss berechnet sein. Sind keine Ergebnisse vorhanden, ist das Export-Symbol ("RC check") deaktiviert. Für die Exportfunktion sind außerdem gültige Lizenzen für die Beton-Anwendungen erforderlich. Andernfalls wird die Exportoption ebenfalls deaktiviert.
- Für den Import/Export ist nur ein Betonblock zulässig.
- Einige Ankertypen werden für den Import nicht unterstützt, und wir empfehlen auch nicht den Export sogenannter Randverankerungen. Eine detaillierte Auflistung der Einschränkungen finden Sie im Artikel: Known Limitations for 3D Detail
Der Anschluss wird importiert, einschließlich
- des Betonblocks
- der Anker
- der Fußplatten
- der Lasten
Zusätzliche Informationen und Parameter, die entsprechend den zugehörigen Einstellungen in Connection gesetzt werden:
- Schubübertragung (über Anker, Schubknaggen und Reibung)
- Material
- Verankerungstyp
- Verankerungstyp am Ende
- Reibungsbeiwert
Die möglichen Konfigurationen und Ankertypen, die exportiert werden können, sind in den folgenden Artikeln beschrieben:
Export von Connection nach Detail – Schritt für Schritt
Erstellen Sie zunächst ein Modell der Verankerung in Connection gemäß Eurocode/AISC und klicken Sie auf die Schaltfläche „Berechnen“.
Sobald Ergebnisse vorliegen, ist der Export des Fundaments aktiviert. Durch Klicken auf die Schaltfläche „RC Check“ im Menüband erscheint ein Dialog, der nach dem Speicherort und dem Namen der neu zu erstellenden Detail-Datei fragt.
Nach einem erfolgreichen Export wird das Projekt in Detail erstellt. Die Geometrie des Betonblocks und der Fußplatte, die Position und Eigenschaften der Anker sowie die Last werden automatisch nach Detail übertragen. Eine Flächenlagerung an der Unterseite des Betonblocks wird automatisch erzeugt.
Hinweis: Es ist nur erforderlich, die Einstellungen in Z-Richtung zu prüfen. (Für Fundamentfundamente verwenden wir nur Druck mit der Einstellung der Bodensteifigkeit; bei einer durchlaufenden Struktur können wir auch die Zuglagerung aktivieren).
Der kniffligste Teil dieses Prozesses ist der Import der Last. Für jeden berechneten Lasteffekt in Connection werden der entsprechende Lastfall und die GZT-Kombination automatisch in Detail erstellt.
- Die Fußplatte wird durch Kräfte in den Schweißnähten belastet, die als Kräftegruppe modelliert werden. Für die Belastung der Fußplatte selbst wird die importierte Belastung durch eine Kräftegruppe dargestellt, die den Spannungen in den Schweißnähten zwischen der Fußplatte und den Stahlbauteilen im Connection-Modell folgt.
- Anker werden unabhängig von der Fußplatte modelliert und belastet und sind durch Einzellasten axial belastet. Die Belastung der Anker wird in der Szene durch ein Doppelpaar von Pfeilen in entgegengesetzten Richtungen dargestellt. Ein Pfeil stellt die Zugkraft dar, die nur am oberen Ende des Ankers wirkt. Der andere stellt die Druckkraft dar, die auf die Fußplatte wirkt.
Das Kontrollkästchen „Übertragung von Axialkräften“ ist standardmäßig deaktiviert, da die Anker direkt durch Kräfte belastet werden.
Hinweis: Die folgende Abbildung gilt nicht für einbetonierte Platten, bei denen die Übertragung der Axialkraft nach dem Export korrekt geprüft wird. Der Grund dafür ist im theoretischen Hintergrund beschrieben.
- Die Schubkraft wird gemäß der Einstellung in Connection über eine der folgenden Optionen übertragen – Anker, Schubknaggen oder Reibung. Wird die Schubkraft über Anker übertragen, können Sie einzelne Anker deaktivieren, indem Sie das Kontrollkästchen „Übertragung der Schubkraft“ deaktivieren.
- Wenn Reibung oder Schubknaggen eingestellt sind, wird die Schubkraft in den Ankern im Modell niemals berücksichtigt. (Auch wenn das Kontrollkästchen aktiviert ist.)
Fügen Sie anschließend mit den oben genannten Werkzeugen die erforderliche Bewehrung hinzu und berechnen Sie das Modell. Vergessen Sie nicht, die Bemessungsverbundfestigkeit für Verbund-(nachträglich eingebaute) Anker gemäß den Herstellerangaben festzulegen.
Es ist außerdem ratsam zu prüfen, dass die angegebene Last den Betonblock nicht zum Kippen bringt. Ein Kippen kann durch Eigengewicht oder eine ausreichende Druck-Normalkraft verhindert werden. Ist die resultierende Vertikalkraft positiv (der Block würde vom Auflager abheben), schlägt die Berechnung ebenfalls fehl.
Da der Beton keine Zugkräfte aufnimmt, löst sich die Betondeckung zwischen der unteren Bewehrung und dem Auflager ab.
Eine ausführliche Erläuterung der importierten Kräfte, die auf die Fußplatte oder die Anker wirken und in der Abbildung unten dargestellt sind, finden Sie im theoretischen Hintergrund.
Einweg-Synchronisierung von Connection nach Detail
Die Connection-Anwendung bietet eine Funktion „Update Existing“, um ein Detail-Projekt mit den aktuellsten Connection-Daten zu synchronisieren, wodurch das Modell nicht von Grund auf neu erstellt werden muss.
Der Aktualisierungsprozess synchronisiert folgende Daten:
- Betonblock: Geometrie und Material
- Fußplatte / einbetonierte Platte: Geometrie und Material
- Anker / Befestigungselemente: Geometrie und Material
- Lastdaten: Lastfälle, Impulse und Kombinationen
Die Einstellungen werden nicht importiert/synchronisiert, daher muss die Norm immer korrekt eingestellt sein.
Während der Aktualisierung werden ursprünglich aus Connection erstellte Elemente wie folgt behandelt: Bestehende Elemente werden mit den neuen Daten aktualisiert, in Connection nicht mehr vorhandene Elemente werden gelöscht, und neue Elemente in Connection werden dem Detail-Projekt hinzugefügt. Direkt in Detail erstellte Elemente bleiben unverändert, einschließlich negativer Volumen, Schnitte, boolescher Operationen, Bewehrung, Platten, Anker und Lastfälle.
Vor der Aktualisierung fordert das System zur Erstellung einer Sicherungskopie auf, und Sicherungskopien werden automatisch im selben Ordner gespeichert, um die Wiederherstellung des vorherigen Zustands zu gewährleisten.
Der Arbeitsablauf unterstützt mehrere Projektelemente sowohl in Connection als auch in Detail. Es ist möglich, ein Connection-Projektelement zu kopieren, um eine Variante zu erstellen, und diese dann mit dem entsprechenden Detail-Projekt zu synchronisieren. Aktualisierungen werden auch für Detail-Projekte mit mehreren Projektelementen unterstützt, sodass alle relevanten Daten konsistent bleiben.
Hinweis: Veröffentlicht in IDEA StatiCa Version 24.1. für EN. Schrittweise verbessert durch die Implementierung von AISC, das Hinzufügen von Optionen für Verankerungselemente und die Verfeinerung der Einschränkungen. Dieser Artikel, einschließlich der vollständigen Funktionalität, gilt ab Version 26.0. Die einzelnen Änderungen sind in den Release Notes ersichtlich.
Ergebnisse
Die Anzeige der Ergebnisse ist der von 2D Detail sehr ähnlich. Es gibt jedoch einige wesentliche Unterschiede, insbesondere bei den Ergebnissen für Beton und den Ergebnissen für Anker. Im folgenden Abschnitt gehen wir alle verfügbaren Ergebnisse durch und konzentrieren uns dabei auf die genannten Unterschiede. Im Reiter „Nachweis“ können Sie insgesamt 4 Arten von Ergebnissen anzeigen:
- Zusammenfassung
- Festigkeits- und Ankernachweis auf Basis von Normen
- Verankerung der Bewehrung
- Weitere zusätzliche Ergebnisse
Der Spannungsfluss in den Zusammenfassungs-Ergebnissen zeigt Ihnen die Vektoren der Hauptdruckspannungen im Beton sowie die Ausnutzung der Bewehrung und der Anker, um einen grundlegenden Überblick zu geben.
Festigkeitsnachweis von Beton, Bewehrung und Ankern
Im Festigkeitsnachweis können Sie die Umlagerung von Spannungen und Dehnungen für Beton anzeigen. In der oberen Symbolleiste im Bereich „Ergebnisse“ können Sie steuern, was angezeigt wird. Es ist außerdem möglich, die Verhältnisse σc,eq/σlim und ε/εlim sowie die plastische Dehnung, den Grad der Dreiachsigkeit σc3/σlim und die Richtung der Hauptspannung für Beton anzuzeigen. Alle Ergebnisse im Festigkeitsnachweis beziehen sich auf den Grenzzustand der Tragfähigkeit.
Hinweis: Möglicherweise fällt Ihnen auf, dass die äquivalente Hauptspannung σc,eq direkt unterhalb der gedrückten Fußplatte null ist. Bitte lesen Sie den theoretischen Hintergrund, in dem σc,eq definiert wird. Alternativ können Sie diesen Verifizierungsartikel durchgehen, in dem dieses Phänomen erklärt und anhand eines bekannten triaxialen Tests verifiziert wird: Triaxiale Spannung – der aktive Umschnürungseffekt
Materialien können in den Eigenschaften umgeschaltet werden.
Der Nachweis für die Bewehrung erfolgt auf sehr ähnliche Weise, wobei wir wiederum die Grenzwerte mit der berechneten Spannung/Dehnung vergleichen - σs/σlim und εs/εlim.
Für Anker haben wir zwei Nachweise. Einer davon entspricht dem der Bewehrung — Vergleich der Grenzwerte - σs/σlim und εs/εlim.
Hinweis: Möglicherweise fällt Ihnen auf, dass jeder Anker an mehreren Positionen überprüft wird, die automatisch als Extremfälle berechnet werden.
Normnachweis von Ankern gemäß der Bemessungsnorm
Darüber hinaus verfügen wir über Nachweise auf Basis der Bemessungsnorm (EN, ACI/AISC, AUS), die empirisch gemäß der jeweiligen Norm durchgeführt werden. Die konkret berücksichtigte Norm ist in den Einstellungen ersichtlich, wo je nach Art der verwendeten Verankerung (Fußplatte in direktem Kontakt mit Beton, vergossene Fußplatte und Fußplatte mit Spalt) sowie der erforderlichen Norm auf Basis regionaler Praxis auch eine andere ausgewählt werden kann.
Implementierte Normen: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1, ACI318-19, AISC 360-16, AS3600, AS 5216, AS 4100
Die Normeinstellungen können in den Projekteinstellungen geändert werden, wo die Kapitel entsprechend der bei der Projekterstellung ausgewählten Norm erscheinen. Beim Import aus Connection wird empfohlen zu prüfen, dass dieselbe Norm eingestellt ist.
Im Kapitel Theoretischer Hintergrund - Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit wird jeder Nachweis im Detail erläutert, einschließlich aller verwendeten Formeln.
Verankerung der Bewehrung
Der Verankerungs-Nachweis liefert Informationen über die Verbundspannung und die Gesamtkraft auf die Bewehrung und die Anker.
Flächenauflagerreaktionen
Der Abschnitt Reaktionen und Lasten enthält eine Option zur Anzeige von Flächenauflagerreaktionen. Reaktionen können in zwei Modi angezeigt werden:
- Intensität – Flächenreaktionen werden auf der aufgelagerten Fläche des Betonblocks mittels Isobanden dargestellt, um die Verteilung über die Auflagerfläche zu veranschaulichen.
- Resultierende – Die resultierende Reaktion für jedes Auflager wird als Pfeil im Schwerpunkt des Auflagers dargestellt, der Betrag und Richtung angibt.
Für beide Modi können die Reaktionen entweder im globalen Koordinatensystem (GCS) oder im lokalen Koordinatensystem (LCS) des Auflagers angezeigt werden.
Eine neue Tabelle im Eigenschaftenraster listet zusammengefasste Reaktionen für einzelne Auflager auf, ebenfalls verfügbar in globalen oder lokalen Koordinaten.
Zusätzlich kann die Reaktionsverteilung in vom Benutzer erstellten Schnittansichten visualisiert werden.
Zusätzliche erweiterte Ergebnisse
Nicht zuletzt können Sie die Hilfs-Ergebnisse in der Anwendung anzeigen - Verformung, Bewehrungsgrad und Betontensorwerte. Der erste Typ, Verformung, kann skalierte Verformungen des nichtlinearen GZT-Modells anzeigen.
Der Bewehrungsgrad zeigt die Werte, die zur Berechnung des Zugverfestigungseffekts verwendet werden.
Die Betontensorwerte ermöglichen es Ihnen, die Intensitäten der Hauptspannungen im Beton sowie deren Richtung anzuzeigen.
Die Ergebnisabschnitte können ebenfalls verwendet werden.
Modellverhalten mit Section-Ergebnissen und Spannungsnachweis untersuchen
Section-Ergebnisse ermöglichen Einblick in die Spannungen innerhalb des Betonelements. Es ist möglich, eine beliebige Anzahl von Schnitten in beliebigen Ebenen zu erstellen.
Für 3D-Modelle gibt es eine Option zur Anzeige der Ergebnisse für Beton - Section-Ergebnisse. Um die Schnitte zu definieren oder zu ändern, müssen Sie die Schaltfläche für Schnitte in der Ansichtssteuerung verwenden, die sich oben rechts in der Szene befindet.
Anschließend können Sie einfach die Schnitt-Schaltfläche aktivieren, und die Ergebnisse werden über den festgelegten Schnitt angezeigt.
Oder es besteht die Möglichkeit, die Ansicht von 3D auf 2D umzuschalten und den ausgewählten Schnitt zur besseren Übersichtlichkeit in 2D anzuzeigen.
Spannungsnachweis
Für ein besseres Verständnis der Ergebnisse und der im 3D Detail implementierten Theorie wurde die Symbolik deutlich verbessert. Im Abschnitt „Festigkeit“, unter der Betonspannungsbewertung, finden Sie neue Symbole und, vor allem, Tooltips, die die grundlegende Theorie erläutern. Diese Tooltips entsprechen dem theoretischen Hintergrund.
Veröffentlicht in IDEA StatiCa Version 24.0.2
Bericht
Wie in unseren Anwendungen üblich, können alle Ergebnisse in einem automatisch generierten Bericht ausgedruckt werden, der theoretische Grundlagen, benutzerdefinierte Absätze und vieles mehr enthält.
