Bevezetés
A szöveg elején tisztázzuk, mire szolgál az alkalmazás. A jelenlegi verzióban az eszközöket kifejlesztettük, és a megoldást csak acélszerkezetek egyszerű vasbeton blokkokba történő horgonyozására validáltuk.
A következő szöveg két részre oszlik: az alkalmazás és a módszer korlátozásai, valamint az IDEA StatiCa Connectionből történő importálás korlátozásai.
Az alkalmazás korlátozásai
Vasbeton
A 3D CSFM nem vasalatlan vagy gyengén vasalt beton méretezésére készült. Ilyen esetben a számítás eredménye téves eredményekhez vagy a nemlineáris számítás divergenciájához vezethet.
Bővebben olvashat erről az Elméleti háttér című cikkben.
A fő oka annak, hogy az alkalmazásban csak vasbeton elemeket kell modellezni, az, hogy a beton húzószilárdsága elhanyagolható. Minden húzófeszültséget ezért a vasalásnak kell átvennie.
A második oka: Az IDEA StatiCa Detail 3D nem alkalmaz törésmechanikát. A modell nem szimulálja az explicit repedésterjedést, és nem használja a beton törésmechanikai paramétereit (G_f, K_IC, a törési felület alakja). A beton nyúlós (ductilis) anyagként van modellezve, nyomás esetén horizontális plasztikus ággal – amint elérik a határnyomófeszültséget, a feszültség állandó marad, és csak az alakváltozások növekednek tovább egy előre meghatározott határig. Ennek következtében a Detail 3D képes megjeleníteni a feszültségek és alakváltozások plasztikus redisztribúcióját a D-régiókban, de nem modellezi explicit módon a törésmechanika által vezérelt rideg tönkremeneteli mechanizmusokat (pl. vasalatlan beton tiszta nyírási tönkremenetele, egyetlen domináns repedés instabil terjedése stb.).
Összefoglalva, a modelleknek megfelelniük kell a nemzetközi szabványokban meghatározott vasbeton definíciónak. Kövesse a vasalási szabályokat, és így helyes eredményeket kap.
Teherbírási határállapot
Minden számítás és szabványellenőrzés csak ULS-re van implementálva. A materiálok definíciójának és a számítás módjának SLS esetén eltérőnek kell lennie. Ezt a különbséget a Detail 2D-ben láthatja.
Nyomási lágyulás
Először definiáljuk, mi is a nyomási lágyulás: A beton nyomás esetén elveszíti szilárdságát és merevségét, ha egyidejűleg erősen húzási repedések keletkeznek benne, azaz amikor nagy keresztirányú húzási alakváltozások vannak jelen.
Azokban az esetekben, amikor a teherbírást egy erősen repedt betonon áthaladó nyomott rúd (nyomott diagonális) határozza meg, a Detail 3D hajlamos túlbecsülni a teherbírást (azaz kissé nem konzervatív eredményt ad), ha az eredményt közvetlenül a tényleges végső teherbírásként értelmezik.
Ezen okok miatt a 3D modul csak egyszerű vasbeton blokkokba történő horgonyozás szilárdságának ellenőrzésére alkalmas.
Habár lehetséges például egy cölöpfejlemezt modellezni kis felületű alátámasztásokkal, az ellenőrzés nem megbízható, mert a merevítő hatás (softening) jelentőssé válik, különösen az átszúródással kapcsolatos problémák esetén. Hasonló helyzet léphet fel egy vékony lemez esetén is, amelyre oszlopot helyeznek, és más hasonló esetekben.
Ezekben a helyzetekben szükséges a beton lágyulásának implementálása, amely jelenleg csak a 2D modulban áll rendelkezésre. Ezért a 3D modul csak azon tönkremenetelek ellenőrzésére használható, amelyeknél ennek a hatásnak nincs befolyása.
Horgony ellenőrzése
A horgony elemét úgy definiáltuk, hogy az képes normál húzó- vagy nyomóerőket, valamint nyíróerőket is átvinni, figyelembe véve a hajlítási merevséget is, amint az az Elméleti háttér című cikkben le van írva.
Támogatjuk a vonatkozó szabványok szerinti (csak EN) szabványalapú ellenőrzéseket, ezért az IDEA StatiCa Detail önállóan is használható a horgony méretezésére (horgonyok, vasalás, beton).
Implementált szabványok: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1
Más csatlakozási elemek (hegesztések, lemezek stb.) ellenőrzéséhez az IDEA StatiCa Connectiont kell használni, ahol a teljes horgony-ellenőrzést is elvégezheti vasalatlan betonra. A Connectionben lévő lehorgonyozás – az alkalmazott erőkkel együtt – exportálható a Detailbe a vasalás további méretezéséhez.
Az ACI és az ausztrál szabvány esetén a horgonyok nyírásra, illetve nyírásra és húzásra vonatkozó szabványellenőrzései még nincsenek implementálva, ezért a horgonyok átfogó szabványellenőrzéséhez mindig szükséges mindkét alkalmazást használni.
Felborulás
Ha a teherbevitel a modell felborulását okozza, a modell a divergenciáig vagy egy kritérium eléréséig fog számolni. Ez általában sokáig tart, és a következő eredményt kapja:
Az átvitt teher százalékos aránya megjelenik. Ezenkívül a Kiegészítő eredményekben (Auxiliary results) extrém alakváltozás is megjelenik.
Megoldás: Javasoljuk, hogy először minden modellt magas értékre (4-5) beállított alapértelmezett hálóméret-szorzóval (Multiplier of default mesh size) számítsanak ki. Ez a szorzó a Beállítások -> Hálóbeállítások (Settings -> Mesh settings) menüpontban található. A számítás gyors lesz, és láthatja, hogy a felborulás okozza-e a problémát vagy nem.
Ellenőrizni kell, hogy a betontömb önsúlya bele van-e foglalva, mivel ez megakadályozhatja a modell felborulását. Vegye figyelembe, hogy a Connection alkalmazásból történő importáláskor az önsúly nem kerül automatikusan bevitelre a modellbe – lásd az alábbi szöveget a részletekért.
A Connectionből történő importálás korlátozásai
Érintkezések (Contacts)
Általánosan nem támogatott az alaplemezre másik acéllemezzel való érintkezés (contact) révén hatoló erők importálása. Ez mind az élsík-felület (edge-surface), mind a felület-felület (surface-surface) típusú érintkezésekre vonatkozik. Bővebben olvashat erről ebben a cikkben.
Horgonyozás szerkezeti eleményel (member)
Csak az alaplemezen keresztül horgonyozott modellek importálhatók helyesen a Detail alkalmazásba. Azoknál a modelleknél, ahol a szerkezeti elemek közvetlenül a betontömbökhez csatlakoznak, a szerkezeti elem horgonyokkal ellátott csatlakozó lemeze terhek nélkül lesz importálva.
Az önsúly nem kerül automatikusan hozzáadásra
Az önsúly nem kerül automatikusan kiszámításra/hozzáadásra. Manuálisan kell hozzáadni a Detail projekthez. Ez főleg a alapozáshoz történő horgonyozás ellenőrzését érintheti, ahol az önsúly figyelembevételének elmulasztása az alapozás felborulásához vezethet, ahogy a fenti bekezdésben említettük.
Exportra nem támogatott horgonytípusok
A kampóval ellátott horgonyok nem támogatottak a Detailben. Az exportált fájlban ezek helyett egy alátétlemez lesz használva.
Az alátétlemez lemez-héj elemként van modellezve, amely közvetlenül a horgonyszárhoz csatlakozik, és a terhet kizárólag nyomási érintkezésen keresztül adja át a betonnak. A lemez maga lineárisan van modellezve, plaszticitás nélkül, és nem esik teherbírás-ellenőrzés alá. Mivel a szár tapadási szilárdsága nulla, a teljes teher az alátétlemezen keresztül kerül átadásra a betonnak. A horgonytípusokról bővebben az alábbi cikkben olvashat: Egyedi horgony definiálása.
Nem támogatott kombinációk horgonytípusokhoz
A Detail alkalmazás nem támogatja a fejes csapok vagy vasalás kombinálását más horgonytípusokkal. Ezek a horgonytípusok nem lesznek belefoglalva a kimenetbe. A lemezopciókról bővebben az alábbi cikkben olvashat: Horgonylemez opciók.
Importált terhek és felhasználó által megadott terhek kombinációja
Az importált terhek és a felhasználó által megadott terhek nem kombinálhatók egy modellen belül. Az Elméleti háttérben leírt okok miatt. A horgonyok az alaplemezekről leválasztva kerülnek importálásra. Ha felhasználó által definiált terhesetet hoz létre, nyilvánvaló, hogy a teher nem lesz megfelelően átadva.
Megoldás: Másolja le az importált projektelemet, törölje az összes importált terhet, kapcsolja össze az összes horgonyt az alaplemezzel, majd megadhatja a felhasználó által definiált terhesetet.
Több betontömb
Detailben csak egyetlen betontömb támogatott. A betontömb azonban módosítható a Negatív térfogat (Negative volume), a Vágósík (Cutting plane) és a Vágás (Cut) művelet segítségével. Így lehetőség van bonyolultabb alakzatok, például talpazatok, alapozási sávok kiterjesztése, nyílások melletti horgonyozás stb. modellezésére.
Lehetőség van két független betontömb importálására is a Connectionből, amelyek két modellelemként kerülnek importálásra a Detailbe, és amelyek a vágás művelettel tovább módosíthatók.
Több alaplemez egy tömbben
Több alaplemez exportálása egy tömbben támogatott, habár nem ajánlott az úgynevezett élhorgonyozás (edge anchoring) importálása.
A Connection alkalmazásban a beton egyszerűsített módon, Winkler-féle rugóágyazással van modellezve. Ezzel szemben az alaplemez feletti acélrész modellje részletesen van kidolgozva, beleértve a materiálok plaszticitását is. Az alaplemez alatti vasbeton részletesebb ellenőrzéséhez lehetőség van az alaplemez, a horgonyok és a terhek exportálására a Detail alkalmazásba. Ott a beton plasztikusan van modellezve.
A horgonyok axiálisan leválasztva kerülnek exportálásra, és a közöttük lévő terhet egy egyenlő, de ellentétes erőpár helyettesíti (pontosan az alaplemez feletti acélrész merevségének hiánya miatt). Ezért nem lehetséges, hogy a horgonyokban lévő axiális erők megváltozzanak, ha a betontömb sarkánál lévő fedőréteg plasztikussá válik. Hasonlóképpen, az alaplemezek hegesztései is leválasztva kerülnek exportálásra, a kapcsolatot egyenlő, de ellentétes erők helyettesítik. Ezért a hegesztésen lévő feszültség nem változhat a beton sarok plasztikussá válása esetén.
Ebből következik, hogy exportálás után, habár az alaplemezekre hatoló összes erő egyensúlyban van, az alakváltozási feltételek nem lesznek teljesítve.
Ez a jelenlegi 25.1.2 verzióra vonatkozik. Korábbi verziókban eltérő lehet, mivel fokozatosan dolgozunk ezen korlátozások megszüntetésén. Az egyes verziókról bővebb információt a kiadási megjegyzésekben találhat.