Verifica normativa completa di ancoraggi e blocco in calcestruzzo con IDEA StatiCa (EN)
L'Eurocode specifica diversi metodi di rottura degli ancoraggi e dei plinti in calcestruzzo e li suddivide ulteriormente in base al tipo di carico. In IDEA StatiCa Connection, fino ad ora è stato possibile verificare gli ancoraggi, ma con alcune limitazioni, e alcune verifiche dovevano essere eseguite manualmente.
Allo stesso tempo, era impossibile tenere conto dell'armatura per i blocchi in calcestruzzo. Questo sta cambiando ora con IDEA StatiCa Detail 3D, che aggiunge ulteriori possibilità. IDEA StatiCa Detail 3D non offre verifiche come quelle a cui siamo abituati nella norma che le definisce per il calcestruzzo semplice. Tuttavia, con l'analisi FE, è possibile verificare che il calcestruzzo armato soddisfi il carico specificato e, in questo caso, prevenire la rottura del calcestruzzo, che corrisponderebbe a tali condizioni. Le applicazioni funzionano in modo indipendente e possono essere utilizzate separatamente, ma grazie al collegamento tra Connection e Detail, è anche possibile utilizzare Detail solo come calcolo supplementare.
Ora, esaminiamo le condizioni dell'Eurocode una per una e le possibilità che le applicazioni ci offrono.
Forza di trazione
L'Eurocode suddivide il primo tipo di carico (forza di trazione) in 6 possibili casi di rottura dell'ancoraggio o del blocco in calcestruzzo (a, b, c, d, e, f) e altri due per i plinti armati (g, h).
La figura seguente mostra schematicamente quale tipo di rottura è possibile verificare con l'applicazione Connection e quale comportamento può essere coperto utilizzando il calcestruzzo armato e, quindi, l'analisi in Detail. IDEA StatiCa Connection utilizza formule empiriche dell'Eurocode ( EN 1992-4-7.2.1) per la progettazione degli ancoraggi (CBFEM), mentre IDEA StatiCa Detail si basa completamente sul Metodo degli Elementi Finiti (3D CSFM). Alcune opzioni di verifica si sovrappongono quindi in entrambe le applicazioni, ma sempre con un metodo diverso.
Per la natura dei metodi implementati nel software, in Connection può essere considerato solo il calcestruzzo semplice, mentre in Detail può essere considerato solo il plinto in calcestruzzo armato.
Le principali ipotesi e limitazioni dell'analisi per IDEA StatiCa Detail 3D sono menzionate nell'articolo Limitazioni note.
a) Rottura dell'acciaio
La rottura dell'acciaio degli ancoraggi soggetti a trazione è verificata in entrambe le applicazioni. La resistenza a trazione dell'ancoraggio è verificata in Connection secondo la seguente formula:
In Detail, gli ancoraggi sono verificati secondo l'Eurocode selezionato (1992-4 o 1993-1-8) nelle Impostazioni di progetto. Questo comportamento si applica a partire dalla versione 25.1.1.
Nelle versioni precedenti, gli ancoraggi sono verificati come normali barre di armatura, in base ai diagrammi tensione-deformazione definiti per i materiali specifici, utilizzando il valore della deformazione limite massima del 5% (calcolato in base all'effetto di irrigidimento a trazione; per ulteriori informazioni consultare Fondamenti teorici)
b) Rottura del cono di calcestruzzo
La rottura del cono di calcestruzzo può essere verificata in Connection. Tuttavia, in Connection, l'applicazione può considerare solo il calcestruzzo semplice.
Pertanto, nel caso in cui il cono di calcestruzzo risulti insufficiente, è opportuno procedere con IDEA StatiCa Detail, dove viene fornita un'analisi dell'intero blocco armato. La resistenza a trazione del calcestruzzo viene trascurata in modo conservativo, il che significa che la capacità portante per la rottura del cono è determinata, in misura considerevole, dalla quantità di armatura specificata. Nell'immagine seguente è possibile vedere le direzioni delle tensioni principali che indicano la forma del cono sopra menzionato. Nella parte destra è possibile vedere i valori delle tensioni nel calcestruzzo, che sono verificati con i valori limite.
c) Rottura per sfilamento
Questa verifica normativa è disponibile in Connection solo per determinati casi (vedere la prima figura in questo articolo). Una verifica aggiuntiva è necessaria per gli ancoraggi meccanici post-installati.
In Detail, è possibile configurare i cosiddetti ancoraggi adesivi e specificare la resistenza di aderenza di progetto in base ai loro parametri tecnici. Gli ancoraggi saranno quindi verificati in base a questi parametri. (Applicabile solo per il calcestruzzo armato.)
d) Rottura combinata per sfilamento e rottura del calcestruzzo degli elementi di fissaggio incollati
Questo tipo di rottura può essere rilevato solo in Detail, dove le tensioni nel calcestruzzo e le zone di ancoraggio sono verificate mediante 3D CSFM. Il meccanismo di rottura combinata per sfilamento e rottura del calcestruzzo in Detail si basa sui principi definiti sopra, e la sua verifica fa parte del controllo della resistenza del calcestruzzo e dell'ancoraggio. (Applicabile solo per il calcestruzzo armato.)
e) Rottura per fessurazione del calcestruzzo
Non è possibile effettuare la verifica in Connection. Per Detail, la rottura per fessurazione è generalmente un problema del calcestruzzo semplice, dove l'utilizzo dell'armatura ne impedisce il verificarsi. Allo stesso tempo, è possibile visualizzare le tensioni e le deformazioni sia dell'armatura sotto compressione o trazione sia del calcestruzzo sotto compressione nell'applicazione Detail.
f) Rottura per espulsione laterale del calcestruzzo
Per il calcestruzzo semplice, è possibile effettuare la verifica normativa empirica secondo l'Eurocode in Connection.
Per gli elementi strutturali in calcestruzzo armato, è possibile utilizzare Detail. La rottura per espulsione laterale del calcestruzzo è coperta nell'analisi della resistenza del calcestruzzo, dove le tensioni di trazione sono trasferite esclusivamente dall'armatura (come menzionato più volte sopra).
Verifiche aggiuntive per i blocchi in calcestruzzo armato:
Per i plinti armati, è richiesta una verifica aggiuntiva dell'armatura. La rottura dell'acciaio dell'armatura e la rottura per mancanza di ancoraggio dell'armatura fanno parte della verifica dell'armatura in Detail.
g) Rottura dell'acciaio dell'armatura
h) Rottura per mancanza di ancoraggio dell'armatura
Carico di taglio
L'Eurocode suddivide il secondo tipo di carico (forza di taglio) in 4 possibili casi di rottura dell'ancoraggio o del blocco in calcestruzzo (a, b, c, d) e altri due per i plinti armati (e, f).
La figura seguente mostra schematicamente quale tipo di rottura è possibile verificare con l'applicazione Connection e quale comportamento può essere coperto utilizzando il calcestruzzo armato e, quindi, l'analisi in Detail. IDEA StatiCa Connection utilizza formule empiriche dell'Eurocode ( EN 1992-4-7.2.2) per la progettazione degli ancoraggi (CBFEM). Tutti i tipi di rottura causati dalla forza di taglio possono essere coperti nell'applicazione Connection.
In IDEA StatiCa Detail 3D, il taglio può essere trasferito per attrito, tramite ancoraggi o chiavetta a taglio. È importante sottolineare che viene verificato solo il plinto. Le altre parti in acciaio (ad es. chiavetta a taglio, saldature) devono essere verificate in Connection o altrove. Ancora una volta, è necessario sottolineare che è richiesto solo il calcestruzzo armato.
a) Rottura dell'acciaio senza braccio della leva
La rottura dell'acciaio senza braccio della leva degli ancoraggi soggetti a taglio è verificata in Connection. La resistenza a taglio dell'ancoraggio è verificata in IDEA StatiCa Connection secondo la seguente formula:
In Detail, gli ancoraggi sono nuovamente verificati secondo l'Eurocode selezionato (1992-4 o 1993-1-8) nelle Impostazioni di progetto. Questo comportamento si applica a partire dalla versione 25.1.1. La verifica non è possibile in Detail per le versioni precedenti.
b) Rottura dell'acciaio con braccio della leva
La rottura dell'acciaio con braccio della leva degli ancoraggi soggetti a taglio è verificata solo in Connection. La resistenza a taglio dell'ancoraggio è verificata in IDEA StatiCa Connection secondo la seguente formula:
La verifica non è possibile in Detail.
c) Rottura per espulsione del calcestruzzo
La rottura per espulsione del calcestruzzo degli ancoraggi soggetti a taglio è verificata solo in Connection. La resistenza a taglio dell'ancoraggio è verificata in IDEA StatiCa Connection secondo la seguente formula:
La capacità a taglio del calcestruzzo attraverso la piastra di base viene quindi verificata nell'applicazione Detail.
d) Rottura del bordo del calcestruzzo
La rottura del bordo del calcestruzzo degli ancoraggi soggetti a taglio è verificata in Connection solo per il calcestruzzo semplice. La resistenza a taglio dell'ancoraggio è verificata in IDEA StatiCa Connection secondo la seguente formula:
La rottura del bordo del calcestruzzo può essere verificata in Detail (solo calcestruzzo armato).
Verifiche aggiuntive per i blocchi in calcestruzzo armato:
Per i plinti armati, è richiesta una verifica aggiuntiva dell'armatura. La rottura dell'acciaio e la rottura per mancanza di ancoraggio dell'armatura supplementare fanno parte della verifica dell'armatura in IDEA StatiCa Detail.
e) Rottura dell'acciaio dell'armatura supplementare
f) Rottura per mancanza di ancoraggio dell'armatura supplementare
Conclusione
Il vantaggio più significativo si riscontra in esempi come l'ancoraggio in prossimità di un bordo e altri casi in cui il calcestruzzo semplice non soddisfa il carico richiesto. Si noti che gli ancoraggi e le chiavette a taglio devono essere ulteriormente verificati in Connection, ma insieme, questi due strumenti software forniscono una soluzione completa.
Per il metodo e il modo in cui l'applicazione è progettata, l'applicazione Detail è adatta solo per i plinti armati.