Beton - Szilárdság
A CSFM-ben a szilárdságszámításokhoz implementált betonmodell parabolikus-plasztikus feszültség-alakváltozás görbén alapul. A húzószilárdságot elhanyagolják, ahogyan az a klasszikus vasbeton tervezésben is szokásos.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 57\qquad The stress-strain diagram of concrete for Strength analysis}}}\]
Az IDEA StatiCa Detail CSFM-implementációja nem vesz figyelembe explicit tönkremeneteli kritériumot a nyomott beton alakváltozásaira vonatkozóan (azaz a csúcsfeszültség elérése után plasztikus ágat vesz figyelembe εc0 legfeljebb 5%-os értékkel, míg az AS 3600 Cl. 8.3.1 0,3%-nál kisebb végső alakváltozást feltételez). Ez az egyszerűsítés nem teszi lehetővé a nyomásban tönkremenő szerkezetek alakváltozási kapacitásának ellenőrzését. A szilárdság azonban megfelelően becsülhető, ha a repedezett beton tényezőjén (kc2, amelyet a (58. ábra) definiál) túlmenően figyelembe vesszük a beton ridegségének növekedését a szilárdság emelkedésével, az fib Model Code 2010-ben az alábbiak szerint definiált \(\eta_{fc}\) redukciós tényező segítségével:
\[f'_{c,lim}=\alpha_{2}\cdot\phi_{s}\cdot \beta \cdot \eta_{fc}\cdot f'_{c}\]
\[{\eta _{fc}} = {\left( {\frac{{30}}{{{f'_{c}}}}} \right)^{\frac{1}{3}}} \le 1\]
ahol:
α2 a beton nyomószilárdságának redukciós tényezője, amelyet az AS 3600 Cl. 8.3.1 definiál
Parabola-téglalap feszültség-alakváltozás diagram alkalmazásakor szükséges a maximális nyomófeszültséget ezzel a tényezővel csökkenteni. Ez a nyomási zónában a feszültségeloszlást úgy átlagolja, hogy az eredő nyomószilárdság kisebb vagy egyenlő legyen a csökkenő plasztikus ággal rendelkező feszültség-alakváltozás diagrammal számított nyomószilárdságnál. Analóg megközelítés van definiálva a téglalap alakú feszültségtömbre a 8.1.3. fejezetben.
Φs a beton feszültségredukciós tényezője. Az alapértelmezett értéket az AS 3600 2.2.3. táblázata szerint kell meghatározni.
β a keresztirányú repedezés miatti redukciós tényező (ebben a szövegben kc2 néven is hivatkozva)
f'c a beton hengerszilárdsága (MPa-ban az \( \eta_{fc} \) definíciójához).
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 58\qquad The compression softening law.}}}\]
β egy redukciós tényező, amely ugyanazon elveken alapul, mint a 2.2.3. fejezetben definiált effektív nyomószilárdság tényező. Az irodalom, amellyel szemben ezt a tényezőt meghatározzák, megtalálható (beleértve az AS3600 szabvány kontextusát is) az AS3600:2018 Sup 1:2022 CL. C2.2.3-ban.
Beton – Használhatóság
A használhatósági vizsgálat bizonyos egyszerűsítéseket tartalmaz a szilárdságvizsgálathoz használt anyagmodellekhez képest. A nyomott beton feszültség-alakváltozás görbéjének plasztikus ága figyelmen kívül marad, míg a rugalmas ág lineáris és végtelen. A nyomási lágyulás törvénye nem kerül figyelembevételre. Ezek az egyszerűsítések javítják a numerikus stabilitást és a számítási sebességet, és nem csökkentik a megoldás általánosságát, amennyiben a használhatósági állapotban az anyagfeszültség-határok egyértelműen a folyási pontjuk alatt maradnak (ahogyan azt az AS3600 megköveteli). Ezért a használhatósághoz alkalmazott egyszerűsített modellek csak akkor érvényesek, ha minden ellenőrzési követelmény teljesül.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 59\qquad Concrete stress-strain diagrams implemented for serviceability analysis: short- and long-term verifications.}}}\]
Hosszú távú hatások
A használhatósági vizsgálatban a beton hosszú távú hatásait az AS 3600 CL 3.1.8 szerinti tervezési kúszási együtthatóval veszik figyelembe (φcc, alapértelmezés szerint 2,5 értékkel), amely a beton szekansi rugalmassági modulusát (Ec) az alábbiak szerint módosítja:
\[E_{c,eff} = \frac{E_{c}}{1+\varphi_{cc}}\]
A teherlépések sorban kerülnek kiszámításra a következő sorrendben: Előfeszítés - Állandó - Változó, az egyes lépésekhez megfelelő effektív rugalmassági modulussal, ahogyan az az 59. ábrán látható. A kúszási tényezőket a felhasználó határozza meg az anyagtulajdonságokban, és azokat az AS 3600 CL 3.1.8.3 szerint kell kiszámítani.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 60\qquad Definition of the design creep factor}}}\]
Rövid távú hatások
A rövid távú ellenőrzések elvégzéséhez egy másik számítást végeznek, amelyben minden terhet az állandó terhek időfüggő tényezője nélkül számítanak. Mind a hosszú, mind a rövid távú ellenőrzések számításai az 59. ábrán láthatók.
Vasalás
Tökéletesen rugalmas-plasztikus feszültség-alakváltozás diagramot vesznek figyelembe meghatározott folyáshatárral a nem előfeszített vasaláshoz, lásd AS 3600 3.2. szakasz. Ennek a diagramnak a meghatározásához csak a vasalás alapvető tulajdonságait kell ismerni – a szilárdságot és a rugalmassági modulust.
A vasalás feszültség-alakváltozás diagramját a felhasználó is meghatározhatja, de ebben az esetben nem lehet feltételezni a húzási merevítő hatást (nem lehet repedésszélességet számítani).
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 61 \qquad Stress-strain diagram of reinforcement}}}\]
ahol:
Φs a vasalás szilárdságredukciós tényezője. Az alapértelmezett értéket az AS 3600 2.2.3. táblázata szerint kell meghatározni.
fy a vasalás folyáshatára
Es a vasalás rugalmassági modulusa
A húzási merevítő hatást (62. ábra) automatikusan veszik figyelembe a szabad vasalórúd bemeneti feszültség-alakváltozás összefüggésének módosításával, hogy megragadják a betonba ágyazott rudak átlagos merevségét (εm).
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 62\qquad Scheme of tension stiffening.}}}\]