Ancoraggi per capriate: consigli e suggerimenti
Informazioni sulle strutture a traliccio
Il modello globale è costituito prevalentemente da elementi di capriata che coprono solo la trazione/compressione. Ciò significa che la flessione e il taglio nelle membrature sono completamente soppressi. Dal punto di vista del FEM, la matrice di rigidezza è dominata da termini assiali, eliminando i GDL (gradi di libertà) a flessione e taglio.
- Convertire le forze di flessione in forze assiali
- Massimizzare l'utilizzo del materiale
- Fornire percorsi di carico chiari
- Consentire campate elevate
- Semplificare la valutazione della stabilità
Modello globale
Il sistema di travatura a sbalzo è fissato a un pilastro prefabbricato in calcestruzzo. La struttura reticolare è accoppiata a una trave tramite una coppia di connessioni a cerniera. Tutte le forze sono trasferite attraverso gli ancoraggi in trazione e taglio e il calcestruzzo in compressione.
01) Modello globale di reticolare e percorso di carico libero
Checkbot
Questi tipi di strutture vengono importati in Checkbot con nodi accoppiati o multipli che, per loro natura, non possono essere esportati in IDEA StatiCa Connection in un insieme. Nella prima fase, il nodo del corrente superiore viene eliminato. La membratura del corrente superiore non sarà collegato a nessun nodo esistente e dovrà essere collegato al nodo del corrente inferiore, che unisce le membrature del diagonale e del corrente inferiore. Una volta completato il processo, tutte le membrature saranno unificate sotto un unico nodo principale. Questo apre la strada a un controllo più efficace di più membrature con l'assemblaggio offset.
02) Modello Checkbot + fusione delle membrature in un unico nodo
Collegamento IDEA StatiCa
Il modello costruito comprende una sequenza di profili a doppia L. I correnti superiori e inferiori della capriata sono collegati al pilastro prefabbricato attraverso ancoraggi in opera con rondelle, completate da una piastra di base e da una piastra di fazzoletto presaldata per facilitare l'assemblaggio efficiente in cantiere.
03) Descrizione del modello di ancoraggio progettato
Nell'analisi globale, si assume che le forze assiali agiscano attraverso il centro della sezione trasversale. Tuttavia, se il gruppo di bulloni nella connessione reale non è allineato con il baricentro della sezione, viene introdotta un'eccentricità. Questa eccentricità genera momenti flettenti secondari negli elementi collegati.
Questi effetti non vengono colti in un modello FEA globale standard, a meno che la geometria della connessione e l'introduzione del carico non siano modellati esplicitamente. In pratica, il momento aggiuntivo derivante dall'eccentricità della forza assiale si manifesta come un aumento della sollecitazione di flessione, che contribuisce successivamente alla valutazione finale della tensione di von Mises nella valutazione dettagliata della connessione.
Per la configurazione della reticolare in esame, il vincolo N-Vy-Vz fornisce una rappresentazione più realistica del trasferimento delle forze. Questa affermazione non è intesa come una raccomandazione universale per tutti i sistemi tralicciati, ma piuttosto come una conclusione specifica per questa disposizione strutturale.
Questi vincoli sopprimono la deformazione rotazionale in corrispondenza del giunto, con conseguenti momenti di reazione residui. Inoltre, la diagonale verticale limita la flessione dei cosciali, rafforzando l'ipotesi che il vincolo N-Vy-Vz rifletta meglio il comportamento reale della connessione in questo caso.
Dal punto di vista della meccanica delle connessioni, questa condizione limite è quindi considerata più vicina alla realtà fisica.
04) Correnti e diagonali vincolati
Il modello a fil di ferro indica le traiettorie dei carichi e le linee del baricentro per ogni sezione.
05) Modello a fil di ferro e traiettoria chiara dei carichi
Le visualizzazioni della forma deformata e delle sollecitazioni forniscono un'idea e un controllo della correttezza dell'applicazione dei carichi. La trazione nel corrente superiore e la compressione nella corrente inferiore indicano che il modello surrogato funziona bene.
06) Verifica in accordo al codice e forma deformata
L'interazione delle forze non è considerata nel blocco di calcestruzzo a causa delle ipotesi semplificate valide per il mezzo di calcestruzzo nell'applicazione Connection. L'utilizzo è solo del 38% e la verifica dell'ancoraggio non è superata. Perché succede?
PER INFORMAZIONE:
I gruppi di ancoraggi su piastre di base separate interagiscono tra loro in un blocco di calcestruzzo. Questo non rientra nell'ambito di applicazione degli standard per la progettazione degli ancoraggi. La rottura del calcestruzzo in trazione e il distacco del calcestruzzo non sono verificati. Il cedimento del bordo del calcestruzzo non è controllato (CEB-FIB: Bulletin 58 - Design of anchorages in concrete (2011) - Chapter 1.2: Figure 1.2-8 e 1.2-9).
L'utente viene indirizzato verso la verifica del codice del Detail 3D perché il codice è corto nella configurazione sopra menzionata.
07) Perché fallisce sugli ancoraggi?
L'instabilità dovrebbe essere sempre verificata quando si esamina la connessione. La forma del modo e il fattore di buckling sono forniti come indicatori del margine di sicurezza e si può identificare il modo che diventi instabile più probabile per primo.
Questo si riferisce all'analisi dell'instabilità lineare (LBA - linear buckling analysis), in cui il contatto tra la piastra del fazzoletto e le pareti delle sezioni a doppia L è aperto.
Contatto aperto (gap):
Se le piastre sono separate nello stato di equilibrio:
- Il contatto è inattivo
- Non viene aggiunto alcun contributo di rigidezza
- Le superfici si muovono in modo indipendente nella modalità di buckling
Conseguenze delle connessioni pratiche in acciaio:
In molte connessioni in acciaio:
- piastre del fazzoletto
- angoli
- fori per bulloni
- rondelle
I contatti sono solo parzialmente attivi nello stato di equilibrio.
Pertanto, in LBA:
- solo le zone attualmente compresse contribuiscono alla rigidezza
- I potenziali contatti futuri vengono ignorati
Questo può portare a:
- penetrazione locale negli autovalori
- modi di instabilità troppo flessibili
- modelli di deformazione non realistici.
Non si tratta di un bug, ma di una limitazione fondamentale dell'instabilità agli autovalori con contatto.
08) Modi di instabilità lineare e fattore critico
IDEA StatiCa Detail 3D
Per chiudere il cerchio della progettazione e ottenere una soluzione soddisfacente per tutti i componenti, compresa il pilastro prefabbricato in calcestruzzo, è essenziale tenere conto della disposizione delle armature esistenti e valutare il sistema considerando l'interazione tra gli ancoraggi e le barre di armatura.
Il meccanismo di trasferimento del carico non si esaurisce nella piastra di base. Le forze degli ancoraggi devono essere ridistribuite nell'elemento in calcestruzzo armato attraverso l'azione di vincolo, confinamento e azioni strut-and-tie. Pertanto, l'armatura deve essere esplicitamente inclusa nel modello di verifica.
Utilizzando il collegamento BIM di IDEA StatiCa Connection, il trasferimento dei dati è semplice ed efficiente. Le seguenti informazioni possono essere importate direttamente:
- Geometria del pilastro in calcestruzzo
- Configurazione della piastra di base e degli ancoraggi
- forze risultanti negli ancoraggi e nelle saldature
Questo accelera notevolmente il percorso verso la verifica normativa finale.
Tuttavia, per ottenere una valutazione fisicamente coerente, i componenti obbligatori - in particolare la disposizione delle armature e le condizioni al contorno realistiche - devono essere definiti nel modello di Detail 3D (CSFM). Solo così è possibile valutare correttamente il comportamento composito del calcestruzzo e dell'armatura e valutare le modalità di rottura fragile (ad esempio, la rottura del calcestruzzo) nel contesto di un sistema rinforzato.
Il sistema di campi di vettori di forza predefiniti, derivati dall'applicazione Connection, garantisce una ridistribuzione significativa delle sollecitazioni sotto la piastra di base.
09) Armature, condizioni al contorno + distribuzione delle forze
È necessario eseguire un controllo di correttezza e un'ispezione visiva per verificare che il modello si comporti come previsto. Il flusso di tensioni di compressione mostra il comportamento previsto e le sollecitazioni delle armature garantiscono la sicurezza del progetto.
10) Riassunto della verifica, flusso delle tensioni
La forma deformata dovrebbe essere il primo risultato, utilizzato per verificare la correttezza delle condizioni al contorno. La forma deformata delinea il comportamento previsto.
11) Stato di tensione degli ancoraggi, forma deformata
Conclusioni e indicazioni chiave
Modello reticolare = idealizzazione assiale
Efficiente per il flusso di forze globale (solo tensione/compressione), ma gli effetti di flessione e taglio sono soppressi e devono essere affrontati a livello di connessione.
L'assunzione del centroide è critica
Il disallineamento tra il gruppo di bulloni e il centro della sezione introduce una flessione secondaria non catturata dal modello FEA globale. Questo aspetto deve essere verificato in un progetto della connessione dettagliato.
Le condizioni al contorno guidano la realtà
In questo caso, il vincolo N-Vy-Vz riflette meglio il comportamento del giunto. Il vincolo rotazionale e l'azione diagonale influenzano in modo significativo la risposta del corrente.
Le verifiche degli ancoraggi nel calcestruzzo semplice sono conservative
Le ipotesi semplificate del codice possono indicare la rottura. La vera capacità dipende dall'interazione delle armature e dalla ridistribuzione delle forze nell'elemento in calcestruzzo.
L'armatura chiude il ciclo
Il percorso del carico continua oltre la piastra di base. Solo un modello Detail 3D d(CSFM) con armatura e condizioni al contorno realistiche cattura il comportamento del composto e previene le modalità di rottura fragile.
Controllare sempre la forma deformata
Se la deformazione corrisponde all'intuizione strutturale, il modello riflette probabilmente il comportamento fisico.