Tervezzen teherátadó falakat egyszerűen az ETABS BIM Link segítségével

Teherátadó fal

A teherátadó fal tervezése összetett feladat, mivel gyakran D-régiókként viselkedik, ahol a sík keresztmetszet feltételezése nem érvényes, ezért a tervezési szabványokban található szokásos empirikus képletek nem alkalmazhatók. Ez azt jelenti, hogy a globális végeselem-szoftverekben található tervezési funkció, amely általában gerenda vagy oszlop tervezési feltételezést alkalmaz, nem alkalmas erre a problémára.

A fent látható falnál a mérnököknek két lehetőségük van a fal tervezésére. Az egyik a Strut-and-tie módszer alkalmazása; bár ez egy jó és megfelelő módszer, sok kézi munkát és próba-hiba folyamatot igényel, ami időigényes lehet. A második lehetőség a globális végeselem-szoftverben való közelítés alkalmazása, a főhúzófeszültségek kiértékelésével a vasalási követelmények meghatározásához, és annak ellenőrzésével, hogy a főnyomófeszültségek a beton méretezési szilárdsága alatt maradnak-e.

A második lehetőség praktikusabbnak és időhatékonyabbnak tűnik, de rejtett veszélyt rejt magában.

Keresztirányú húzás

Amikor a betont erős nyomás éri, a merőleges irányban húzási alakváltozások lépnek fel, amelyet keresztirányú húzásnak neveznek. Amint ez bekövetkezik, apró repedések kezdenek kialakulni, és a beton kevésbé kötött és gyengébb lesz nyomásban. Ez a hatás, amelyet nyomási lágyulásnak neveznek, azt jelenti, hogy a repedt beton nem képes annyi nyomóerőt felvenni, mint a repedésmentes beton. A tervezési szabványban ezt a hatást figyelembe veszik például egy mélygerenda tervezésekor. A mélygerenda nyomott rudaiban és csomópontjaiban az Eurocode szerinti k tényezőt (vagy az ACI szerinti β tényezőt) különböző értékekkel, a helyzettől függően, alkalmazzák a beton maximális nyomási kapacitásának csökkentésére a nyomási lágyulás hatása miatt.

IDEA StatiCa Detail

IDEA StatiCa Detail a CSFM (Compatible StressField Method) módszert alkalmazza, amely pontosan kezeli mind a B-régiókat, mind a D-régiókat. A Detail a nyomási lágyulás hatásait is beépíti az elemzésébe egy kc2 tényező segítségével, így a betonnyomott rúd kapacitásának reálisabb és biztonságosabb értékelését nyújtja.

Az IDEA StatiCa 25.1 lehetővé teszi a falelemek importálását ETABS-ból az IDEA StatiCa Detail-be. Ennek a BIM Link-nek a segítségével a mérnökök könnyen importálhatják a falakat az ETABS-ból az IDEA StatiCa Detail-ben végzett alaposabb elemzés céljából.

Az alábbiakban ugyanaz a fal látható, amelyet az ETABS-ból importáltak és az IDEA StatiCa Detail-ben elemeztek. A bal felső sarokban látható, hogy az adott alapvasalással az ULS elemzés tönkremenetelt mutat, még akkor is, ha a nyomófeszültségek hasonlóak (kb. 15 MPa). Miért van ez?

Ez az ULS tönkremenetel pontosan a nyomási lágyulás hatásának kc2 tényező általi figyelembevételéből adódik, amely 0,75-ös tényezővel csökkenti a beton kapacitását. Ezért a beton kapacitása most σc,lim = fcd x k2 = 20 x 0,75 = 15 MPa. Ezért 15 MPa nyomófeszültség esetén a kihasználtság (σc/σc,lim) 99,5%-ként jelenik meg.

A megoldás az, hogy további vasalást kell hozzáadni a beton nyomófeszültségének csökkentése érdekében. Így a teherátadó fal átmegy a szabványellenőrzésen, ahogy az alábbiakban látható. A további nyomott vasalás hozzáadásának követelményét egyébként elmulasztanák a mérnökök, ha nem használnák az IDEA StatiCa Detail-t.

Ha nem vette volna észre, a bal felső sarokban az SLS eredmény is megjelenik, amely magában foglalja a feszültségkorlátozást, az elhajlást (hosszú távú hatással) és a repedésszélességet, amelyet az IDEA StatiCa Detail szintén figyelembe vesz. Az SLS eredmény olyasmi, amelyet a fent leírt másik két megközelítés nem tud előállítani. 

Tehát az IDEA StatiCa Detail használatával a mérnökök teljes körű tájékoztatást kaphatnak arról, hogyan viselkedik a teherátadó faluk, nemcsak ULS, hanem SLS szempontból is.

Jelentés

Miután a tervezés elkészült, a mérnökök átfogó jelentést készíthetnek, amely tartalmazza az összes elemzési eredményt benyújtás céljából. Ezen felül az anyagszükséglet-lista a vasalásokhoz szintén generálható gyártási célokra.

Összefoglalás

A teherátadó falak tervezése gondos figyelmet igényel a D-régiókban fellépő összetett feszültség-kölcsönhatásokra. Az egyszerűsített megközelítések vagy a globális végeselem-eredmények közvetlen felhasználása figyelmen kívül hagyhat olyan fontos hatásokat, mint a nyomási lágyulás, ami a beton kapacitásának túlbecsléshez vezet. Az IDEA StatiCa Detail és annak CSFM-alapú elemzésének alkalmazásával a mérnökök pontosan figyelembe vehetik ezeket a nemlineáris viselkedéseket, biztosítva, hogy mind az ULS, mind az SLS követelmények megfelelően ellenőrzöttek legyenek.

Források

• Útmutató az ETABS–Detail BIM Link-hez