Rácsos tartó lehorgonyzások - tippek és trükkök

A rácsos tartó szerkezetekről

A globális modell túlnyomórészt rácsos elemekből épül fel, amelyek csak húzást/nyomást vesznek fel. Ez azt jelenti, hogy a szerkezeti elemekben lévő hajlítás és nyírás teljesen el van nyomva. Végeselem-módszer szempontjából a merevségi mátrixot a tengelyirányú tagok dominálják, kiküszöbölve a hajlítási és nyírási szabadságfokokat.

•  A hajlítás átalakítása tengelyirányú erőkké
•  Az anyag kihasználtságának maximalizálása
•  Egyértelmű teherpályák biztosítása
•  Nagy fesztávolságok lehetővé tétele
•  A stabilitásvizsgálat egyszerűsítése

Globális modell 

A konzolos rácsos tartó rendszer az előregyártott betonoszlophoz van rögzítve. A rácsos szerkezet egy gerendával van összekapcsolva csuklós kapcsolatok párján keresztül. Minden erő horgonyokon keresztül húzásban és nyírásban, valamint nyomásban lévő betonon keresztül adódik át.

01) Globális rácsos tartó modell és egyértelmű teherpálya

Checkbot 

Az ilyen típusú szerkezetek párosított vagy többszörös csomópontokkal kerülnek importálásra a Checkbot-ba, amelyek természetüknél fogva nem exportálhatók egyszerre az IDEA StatiCa Connection-be. Az első lépésben a felső övhöz tartozó csomópontot törölni kell. A felső öv szerkezeti eleme nem kapcsolódik egyetlen meglévő csomóponthoz sem, és az alsó öv csomópontjához kell csatlakoztatni, amely egyesíti az átlós és az alsó öv szerkezeti elemeit. A folyamat befejezése után minden szerkezeti elem egyetlen fő csomópont alá kerül. Ez lehetővé teszi, hogy az eltolási összeállítással hatékonyabban lehessen több szerkezeti elemet kezelni.

02) Checkbot modell + szerkezeti elemek egyesítése egy csomópontba

IDEA StatiCa Connection

A megépített modell kettős L-profilok sorozatából áll. A rácsos tartó felső és alsó öve az előregyártott oszlophoz csatlakozik helyszínen öntött alátétlemezeken keresztül, amelyeket talplemez és előre hegesztett csomólemez egészít ki az építési helyszínen történő hatékony szerelés érdekében.

03) Tervezett lehorgonyzási modell leírása

A globális analízisben a tengelyirányú erők általában a keresztmetszet súlypontján keresztül hatnak. Ha azonban a valódi kapcsolatban lévő csavarcsoport nincs igazítva a keresztmetszet súlypontjához, excentricitás keletkezik. Ez az excentricitás másodlagos hajlítónyomatékokat generál a csatlakoztatott szerkezeti elemekben.

Az ilyen hatásokat egy szabványos globális végeselem-módszer modell nem veszi figyelembe, hacsak a kapcsolat geometriáját és a teherbevezetést nem modellezik explicit módon. A gyakorlatban a tengelyirányú erő excentricitásából adódó többletnyomaték megnövekedett hajlítási feszültségként jelentkezik, amely ezt követően hozzájárul a végső von Mises feszültség kiértékeléséhez a részletes kapcsolatellenőrzés során.

A vizsgált rácsos tartó konfiguráció esetén az N–Vy–Vz kényszerfeltétel az erőátvitel realisztikusabb megjelenítését biztosítja. Ez a megállapítás nem tekinthető általános ajánlásnak minden rácsos tartó rendszerre, hanem kifejezetten erre a szerkezeti elrendezésre vonatkozó következtetés.

Ezek a kényszerfeltételek elnyomják a csomópontban a forgási alakváltozást, ami maradék reakciónyomatékokat eredményez. Ezenkívül a függőleges átló visszafogja az öv hajlítását, megerősítve azt a feltételezést, hogy az N–Vy–Vz kényszerfeltétel ebben az esetben jobban tükrözi a tényleges kapcsolati viselkedést.

A kapcsolat mechanikájának szempontjából ez a peremfeltétel ezért közelebb áll a fizikai valósághoz.

04) Kényszeres övek és átlók

A drótváz modell megvilágítja a terhek pályáit és az egyes keresztmetszetek súlyvonalait.

05) Drótváz modell és egyértelmű teherpálya

Az alakváltozott alak és a feszültség vizualizációk betekintést nyújtanak, és ellenőrzési lehetőséget biztosítanak arra vonatkozóan, hogy a terhek helyesen vannak-e alkalmazva. A felső övben lévő húzás és az alsó övben lévő nyomás azt jelzi, hogy a helyettesítő modell jól működik.

06) Szabványellenőrzések és alakváltozott alak

Az erők kölcsönhatása nem kerül figyelembevételre a betonblokkban az egyszerűsített feltételezések miatt, amelyek érvényesek a Connection alkalmazás betonközegére. A kihasználtság mindössze 38%, és a horgonyellenőrzés nem teljesül. Miért történik ez?

Tájékoztatásul:

A különálló talplemezeken lévő horgonycsoportok kölcsönhatásba lépnek egymással egyetlen betonblokkban. Ez kívül esik a lehorgonyzás tervezésére vonatkozó szabványok hatókörén. A húzásból eredő betonkitörés és a beton kipördülés nem kerül ellenőrzésre. A beton peremtönkremenetel nem kerül ellenőrzésre. (CEB-FIB: Bulletin 58 - Design of anchorages in concrete (2011) – Chapter 1.2: Figure 1.2-8 and Figure 1.2-9) . 

Ez a felhasználót a 3D Detail szabványellenőrzéshez irányítja, mivel a szabvány hiányos a fent említett elrendezés tekintetében.

07) Miért nem teljesül a horgonyellenőrzés?

A kihajlást mindig ellenőrizni kell, amikor a kapcsolatot vizsgálják. Az alakmód és a kihajlási tényező a biztonsági tartalék mutatójaként kerül megadásra, és azonosítható az a mód, amely a legvalószínűbben válik először instabillá. 

Ez a lineáris kihajlási analízisre vonatkozik, amelyben a csomólemez és a kettős L-szelvények falai közötti érintkezés megnyílik.

Nyitott érintkezés (hézag):

Ha a lemezek az egyensúlyi állapotban elválnak egymástól:

• Az érintkezés inaktív
• Nem adódik hozzá merevségi hozzájárulás
• A felületek a kihajlási módban egymástól függetlenül mozognak

A gyakorlati acél kapcsolatok következményei:

Számos acél kapcsolatban:

• csomólemezek
• szögvasak
• csavarlyukak
• alátétlemezek

Az érintkezések csak részben aktívak az egyensúlyi állapotban.

Ezért a lineáris kihajlási analízisben:

• Csak a jelenleg nyomott zónák járulnak hozzá a merevséghez
• A lehetséges jövőbeli érintkezések figyelmen kívül maradnak

Ez a következőkhöz vezethet:

• lokális behatolás a sajátmódokban
• túlzottan rugalmas kihajlási módok
• irreális alakváltozási minták.

Ez nem hiba — ez az érintkezéssel rendelkező sajátérték-kihajlás alapvető korlátja.

08) Lineáris kihajlási módok és kritikus tényező

IDEA StatiCa 3D Detail

A tervezési kör lezárásához és az összes komponensre — beleértve az előregyártott betonoszlopot is — kielégítő megoldás eléréséhez elengedhetetlen a meglévő vasalási elrendezés figyelembevétele, és a rendszer értékelése a horgonyok és a vasalási rudak közötti kölcsönhatás figyelembevételével.

A teherátadási mechanizmus nem ér véget a talplemezénél. A horgonyerőket tapadáson, befogáson és Strut-and-tie hatáson keresztül kell átadni a vasbeton szerkezeti elembe. Ezért a vasalást explicit módon bele kell foglalni az ellenőrzési modellbe.

Az IDEA StatiCa Connection BIM-kapcsolatának használatával az adatátvitel egyszerű és hatékony. A következő információk importálhatók közvetlenül:

• A betonoszlop geometriája
• A talplemez és a horgony konfigurációja
• A horgonyokban és hegesztésekben keletkező erők

Ez jelentősen felgyorsítja a végső szabványellenőrzés felé vezető utat.

Azonban a fizikailag konzisztens értékelés érdekében a kötelező komponenseket — különösen a vasalási elrendezést és a reális peremfeltételeket — a 3D Detail modellben (CSFM) kell meghatározni. Csak ekkor értékelhető helyesen a beton és a vasalás kompozit viselkedése, és értékelhetők a rideg tönkremeneteli módok (pl. betonkitörés) egy vasalt rendszer kontextusában.

A Connection alkalmazásból származtatott előre meghatározott erővektormező rendszere garantálja a feszültségek értelmes újraelosztását a talplemez alatt. 

09) Vasalások, peremfeltételek + erőeloszlás

Szükséges egy ellenőrzés és vizuális vizsgálat elvégzése annak biztosítására, hogy a modell az elvárásoknak megfelelően viselkedik. A nyomási feszültségáramlás a várt viselkedést mutatja, és a vasalási feszültség biztosítja a tervezés biztonságát. 

10) Összefoglaló ellenőrzés, feszültségáramlás

Az alakváltozott alaknak kell az első kimenetnek lennie, amelyet a peremfeltételek helyességének ellenőrzésére használnak. Az alakváltozott alak körvonalazza a várható viselkedést.

11) Horgonyok feszültségállapota, alakváltozott alak

Következtetés és főbb tanulságok

Rácsos tartó modell = tengelyirányú idealizálás
Hatékony a globális erőáramláshoz (csak húzás/nyomás), de a hajlítási és nyírási hatások el vannak nyomva, és a kapcsolat szintjén kell foglalkozni velük.

A súlyponti feltételezés kritikus
A csavarcsoport és a keresztmetszet súlypontja közötti eltérés másodlagos hajlítást vezet be, amelyet a globális végeselem-módszer nem vesz figyelembe. Ezt részletes kapcsolattervezéssel kell ellenőrizni.

A peremfeltételek tükrözik a valóságot
Ebben az esetben az N–Vy–Vz kényszerfeltétel jobban tükrözi a csomóponti viselkedést. A forgási merevítés és az átlós hatás jelentősen befolyásolja az öv válaszát.

A horgonyellenőrzések vasalatlan betonban konzervatívak
Az egyszerűsített szabványi feltételezések tönkremenetelt jelezhetnek. A valódi teherbírás a vasalás kölcsönhatásától és az erők újraelosztásától függ a betonszerkezeti elemben.

A vasalás zárja le a kört
A teherpálya a talplemezen túl is folytatódik. Csak egy vasalással és reális peremfeltételekkel rendelkező 3D Detail (CSFM) modell képes megragadni a kompozit viselkedést és megelőzni a rideg tönkremeneteli módokat.

Mindig ellenőrizze az alakváltozott alakot
Ha az alakváltozás megfelel a szerkezeti intuíciónak, a modell valószínűleg tükrözi a fizikai viselkedést.