Teljes szabványellenőrzés horgonyokra és betonblokkra az IDEA StatiCa segítségével (EN)

Az Eurocode több tönkremeneteli módot határoz meg a horgonyokra és a betonalapokra vonatkozóan, és ezeket a terhelés típusa szerint tovább osztályozza. Az IDEA StatiCa Connection-ben eddig is lehetőségünk volt a horgonyok vizsgálatára, de bizonyos korlátokkal, egyes vizsgálatokat manuálisan kellett elvégezni. 

Ugyanakkor a betonblokkok vasalásának figyelembevétele lehetetlen volt. Ez most változik az IDEA StatiCa Detail 3D-vel, amely további lehetőségeket kínál. Az IDEA StatiCa Detail 3D nem kínál olyan vizsgálatokat, amelyekhez a vasalatlan betonra vonatkozó szabványban megszoktuk. Azonban a végeselem-módszer segítségével ellenőrizhetjük, hogy a vasbeton kielégíti-e a megadott terhelést, és itt megakadályozza a beton tönkremenetelét, amely megfelel azoknak a feltételeknek. Az alkalmazások egymástól függetlenül működnek és külön-külön is használhatók, de a Connection és Detail közötti kapcsolatnak köszönhetően a Detail csak kiegészítő számításként is használható. 

Most nézzük végig az Eurocode feltételeit egyenként, és az alkalmazások által kínált lehetőségeket. 

Húzóerő

Az Eurocode az első terheléstípust (húzóerő) a horgony vagy betonblokk tönkremenetelének 6 lehetséges esetére (a, b, c, d, e, f) és két további esetre osztja a vasalt alapoknál (g, h). 

Az alábbi ábra sematikusan mutatja, hogy a Connection alkalmazással milyen tönkremeneteli típust lehet vizsgálni, és milyen viselkedés fedhető le vasbeton alkalmazásával, és ezért a Detail elemzésével. Az IDEA StatiCa Connection az Eurocode empirikus képleteit (EN 1992-4-7.2.1) alkalmazza a horgonytervezéshez (CBFEM), míg az IDEA StatiCa Detail teljes egészében a végeselem-módszeren alapul (3D CSFM). Egyes vizsgálati lehetőségek ezért mindkét alkalmazásban átfednek, de mindig eltérő módszerrel. 

A szoftverben alkalmazott módszerek természetéből adódóan a Connection-ben csak vasalatlan beton vehető figyelembe, míg a Detail-ben csak vasalt betonalapot lehet figyelembe venni. 

Az IDEA StatiCa Detail 3D elemzésének fő feltételezései és korlátai az Ismert korlátok cikkben szerepelnek. 

a) Acél tönkremenetel 

A húzással terhelt horgonyok acél tönkremenetelét mindkét alkalmazás ellenőrzi. A horgony húzási ellenállását a Connection a következő képlet szerint ellenőrzi:

A Detail-ben a horgonyok a Projekt beállításokban kiválasztott Eurocode (1992-4 vagy 1993-1-8) szerint kerülnek ellenőrzésre. Ez a viselkedés a 25.1.1-es verziótól kezdve érvényes. 

Régebbi verziókban a horgonyok ellenőrzése a normál vasalási rudakhoz hasonlóan, az egyes anyagokhoz meghatározott feszültség-alakváltozás diagramok alapján történik, a határalakváltozás értékét legfeljebb 5%-ban alkalmazva (a húzási merevítő hatás alapján számítva, bővebben a Elméleti háttér cikkben)

b) Beton kúp tönkremenetel 

A beton kúp tönkremenetele a Connection-ben ellenőrizhető. Azonban a Connection-ben az alkalmazás csak vasalatlan betont tud figyelembe venni. 

Ezért, ha a betonkúp tönkremegy, célszerű az IDEA StatiCa Detail-hez fordulni, ahol a teljes vasalt blokk elemzése elvégezhető. A beton húzószilárdsága konzervatívan elhanyagolt, ami azt jelenti, hogy a kúp tönkremenetelére vonatkozó teherbírást jelentős mértékben a megadott vasalás mennyisége határozza meg. Az alábbi képen láthatók a főfeszültségek irányai, amelyek a fent említett kúp alakját jelzik. A jobb oldali részen láthatók a betonban ébredő feszültségek értékei, amelyeket a határértékekkel vetnek össze. 

 c) Kihúzási tönkremenetel

Ez a szabványellenőrzés a Connection-ben csak bizonyos esetekre vonatkozik (lásd a cikk első képét). Utólag beépített mechanikus horgonyok esetén további vizsgálat szükséges. 

A Detail-ben lehetőség van úgynevezett ragasztott horgonyok beállítására és a méretezési tapadási szilárdság megadására a műszaki paramétereik szerint. A horgonyok ezután ezen paraméterek alapján kerülnek ellenőrzésre. (Csak vasalt betonra alkalmazható.)

d) Ragasztott kötőelemek kombinált kihúzási és beton tönkremenetele

Ez a tönkremenetel csak a Detail-ben mutatható ki, ahol a betonfeszültségek és a lehorgonyzási területek 3D CSFM segítségével kerülnek értékelésre. A kombinált kihúzási és beton tönkremeneteli mechanizmus a Detail-ben a fent meghatározott elveken alapul, és értékelése a betonszilárdsági és lehorgonyzási ellenőrzés részét képezi. (Csak vasalt betonra alkalmazható.)

e) Beton hasadási tönkremenetel

A Connection-ben nem lehetséges az értékelés. A Detail esetében a hasadási tönkremenetel általában vasalatlan beton problémája, ahol a vasalás alkalmazása megakadályozza annak bekövetkezését. Ugyanakkor a Detail alkalmazásban láthatók a vasalás feszültségei és alakváltozásai nyomás vagy húzás alatt, valamint a beton feszültségei nyomás alatt. 

f) Beton kifúvódási tönkremenetel 

Vasalatlan beton esetén lehetséges az empirikus szabványellenőrzés az Eurocode szerint a Connection-ben. 

Vasalt szerkezeti elemek esetén a Detail alkalmazható. A beton kifúvódási tönkremenetele a betonszilárdsági elemzésben kerül figyelembevételre, ahol a húzófeszültségeket kizárólag a vasalás veszi fel (ahogy azt fentebb többször is megemlítettük).

Kiegészítő ellenőrzések vasalt betonblokkokhoz:

Vasalt alapok esetén kiegészítő vasalásvizsgálat szükséges. A vasalás acél tönkremenetele és a vasalás lehorgonyzási tönkremenetele a Detail vasalásvizsgálatának részét képezi. 

g) A vasalás acél tönkremenetele

h) A vasalás lehorgonyzási tönkremenetele

Nyíróterhelés

Az Eurocode a második terheléstípust (nyíróerő) a horgony vagy betonblokk tönkremenetelének 4 lehetséges esetére (a, b, c, d) és két további esetre osztja a vasalt alapoknál (e, f). 

Az alábbi ábra sematikusan mutatja, hogy a Connection alkalmazással milyen tönkremeneteli típust lehet vizsgálni, és milyen viselkedés fedhető le vasbeton alkalmazásával, és ezért a Detail elemzésével.  Az IDEA StatiCa Connection az Eurocode empirikus képleteit ( EN 1992-4-7.2.2) alkalmazza a horgonytervezéshez (CBFEM). A nyíróerő által okozott összes tönkremeneteli típus lefedhető a Connection alkalmazásban.  

Az IDEA StatiCa Detail 3D-ben a nyírás súrlódással, horgonyokkal vagy nyírófogakkal vihető át. Fontos megjegyezni, hogy csak az alap kerül értékelésre. Egyéb acélelemeket (pl. nyírófog, hegesztések) a Connection-ben vagy máshol kell ellenőrizni. Ismételten hangsúlyozni kell, hogy csak vasalt beton szükséges.

a) Acél tönkremenetel karemelő nélkül

A nyírással terhelt horgonyok karemelő nélküli acél tönkremenetelét a Connection ellenőrzi. A horgony nyírási ellenállását az IDEA StatiCa Connection a következő képlet szerint ellenőrzi:

A Detail-ben a horgonyok ismét a Projekt beállításokban kiválasztott Eurocode (1992-4 vagy 1993-1-8) szerint kerülnek ellenőrzésre. Ez a viselkedés a 25.1.1-es verziótól kezdve érvényes. Régebbi verziókban az értékelés nem lehetséges a Detail-ben.

b) Acél tönkremenetel karemelővel

A nyírással terhelt horgonyok karemelővel történő acél tönkremenetelét csak a Connection ellenőrzi. A horgony nyírási ellenállását az IDEA StatiCa Connection a következő képlet szerint ellenőrzi:

Az értékelés nem lehetséges a Detail-ben.

c) Beton kiemelési tönkremenetel

A nyírással terhelt horgonyok beton kiemelési tönkremenetelét csak a Connection ellenőrzi. A horgony nyírási ellenállását az IDEA StatiCa Connection a következő képlet szerint ellenőrzi:

A beton nyírási teherbírása a talplemezen keresztül ezután a Detail alkalmazásban kerül értékelésre. 

d) Beton széltörési tönkremenetel

A nyírással terhelt horgonyok beton széltörési tönkremenetelét a Connection csak vasalatlan beton esetén ellenőrzi. A horgony nyírási ellenállását az IDEA StatiCa Connection a következő képlet szerint ellenőrzi:

A beton széltörési tönkremenetel a Detail-ben ellenőrizhető (csak vasalt beton esetén). 

Kiegészítő ellenőrzések vasalt betonblokkokhoz:

Vasalt alapok esetén kiegészítő vasalásvizsgálat szükséges. A vasalás acél és lehorgonyzási tönkremenetele az IDEA StatiCa Detail vasalásvizsgálatának részét képezi. 

e) Kiegészítő vasalás acél tönkremenetele

f) Kiegészítő vasalás lehorgonyzási tönkremenetele

Összefoglalás

A legjelentősebb előny olyan esetekben mutatkozik meg, mint például a szélhez közeli lehorgonyzás és más esetek, ahol a vasalatlan beton nem felel meg a szükséges terhelésnek. Megjegyzendő, hogy a horgonyokat és a nyírófogakat a Connection-ben kell tovább vizsgálni, de együttesen ez a két szoftvereszköz átfogó megoldást nyújt.

A módszer és az alkalmazás tervezési módjából adódóan a Detail alkalmazás csak vasalt alapokhoz alkalmas.