Integrazione Connection-Detail: Piastra gettata in opera con ancoraggi misti (EN)

Si noti che questo progetto reale utilizza una geometria ottimizzata che potrebbe generare avvisi di dettaglio standard EN. I parametri originali vengono mantenuti per autenticità. Vedere la figura seguente.

Se si desidera saltare la progettazione del collegamento e procedere direttamente all'analisi Detail 3D, scaricare il file Detail 3D e continuare al Capitolo 5.

1 Nuovo progetto

Avviare IDEA StatiCa Connection. Tutto inizia dalla scheda Acciaio. 

Modificare le impostazioni predefinite per i Materiali, quindi fare clic su Crea un progetto vuoto.

2 Progettazione

Dopo aver creato un progetto vuoto, modificare la sezione trasversale dell'elemento in UB 610 x 305 x 238.

Aggiungere un'altra operazione di produzione e selezionare la piastra di base.

Continuare con l'operazione successiva e scegliere una Griglia di elementi di fissaggio o Contatto per produrre pioli con testa.

Aggiungere un'altra Griglia di elementi di fissaggio o Contatto per produrre ancoraggi di armatura.

Modificare la rotazione dell'armatura nell'operazione GRD2 selezionando Editor.

Aggiungere una piastra di irrigidimento.

Saldare la piastra di irrigidimento alla piastra di base utilizzando l'operazione Saldatura generale o contatto.

Aggiungere l'operazione Taglio dell'elemento.

Aggiungere l'ultima operazione nel collegamento, Griglia di elementi di fissaggio o Contatto.

Modifichiamo il parametro Forze in per impostare la posizione della cerniera.

Inserire le forze interne per l'ancoraggio.

• Nota: Per questa progettazione della trave verrà utilizzato solo il carico di taglio. Per semplificare il tutorial, la Forza di Vincolo dalla combinazione SLU Accidentale, considerata nel progetto reale, è stata esclusa.

3 Verifica

Passare alla scheda Verifica -> Calcola. La verifica normativa evidenzia il modo di rottura sugli ancoraggi. Per impostazione predefinita, il blocco di calcestruzzo è considerato fessurato.

Esaminiamo i risultati. Selezionare Tensione equivalente, Forza nel bullone, Rete, Deformata e Ancoraggi. In generale, la tabella mostra quali ancoraggi sono verificati e quali non lo sono.

Ora esaminiamo i dettagli degli ancoraggi non verificati per identificare quali verifiche normative sono soddisfatte e quali non lo sono.

Motivo del fallimento della verifica degli ancoraggi: 

• Secondo EN 1992-4, Cl. 1.2(4), la progettazione di gruppi di ancoraggi contenenti diversi tipi di ancorante non rientra nell'ambito della norma. Di conseguenza, la verifica normativa fallisce per impostazione predefinita. Per verificare correttamente questa configurazione, è necessaria un'analisi dettagliata utilizzando il modulo Detail 3D.
• Questa limitazione può essere facilmente risolta in Detail 3D, basato sul metodo CSFM, che sostituisce la valutazione analitica semplificata in Connection con una rigorosa analisi tensione-deformazione 3D.

Armatura supplementare (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):

• La verifica normativa analitica fallisce per il cono di calcestruzzo, richiedendo armatura supplementare per trasferire l'intera trazione (356,3 kN) e il taglio (400,0 kN). Ciò è critico a causa della configurazione di ancoraggi "misti".
• Questa limitazione può essere facilmente risolta in Detail 3D per confermare l'efficienza dell'armatura. In caso di verifica manuale, assumere capacità del calcestruzzo nulla e assicurarsi che l'area dell'armatura copra le forze totali riportate.

Profondità di ancoraggio (EN 1992-1-1 – Equazione 8.6)

• L'avviso relativo alla lunghezza di ancoraggio insufficiente compare perché questo tutorial rappresenta un esempio reale con una parete sottile e ancoraggi poco profondi. L'integrità strutturale del progetto è dimostrata ulteriormente nell'applicazione Detail.

4 Esportazione

Prerequisiti per l'esportazione: 

• Il modello deve essere calcolato e i risultati inclusi.

Andare alla scheda Verifica -> Verifica CA -> Salva.

L'esportazione è consentita solo per la topologia di ancoraggio. L'esportazione consente il trasferimento di:

• Il blocco di calcestruzzo
• Ancoraggi
• La piastra di base
• Carichi

Informazioni aggiuntive e parametri impostati in base alle corrispondenti impostazioni nel collegamento:

• Trasferimento del taglio (tramite Ancoraggi, Chiavette a taglio e Attrito) 
• Materiale
• Tipo di ancoraggio: Post-installato (Adesivo) / Gettato in opera
• Tipo di ancoraggio all'estremità: Piastra rondella / Dritto / Gancio / Piolo con testa
• Coefficiente di attrito
  

5 Progettazione

Questa sezione consente di modificare gli Elementi, i Vincoli, i Carichi e le Combinazioni, e di aggiungere un'armatura.

Vincolo

In questo esempio, il collegamento è ancorato a una parete continua su tutti i lati. Per tali sottomodelli, si utilizzano vincoli rigidi con armatura continua. Questa configurazione simula la continuità della parete, consentendo il trasferimento della trazione nonostante le impostazioni solo a compressione, senza richiedere definizioni complesse di rigidezza.

 Applichiamo i vincoli al modello:

Dispositivi di trasferimento

Gli ancoraggi sono importati da IDEA StatiCa Connection. Poiché il progetto utilizza due diversi tipi di ancorante, separeremo il trasferimento del carico per garantire un comportamento sicuro e prevedibile. Questo approccio è in linea con la pratica ingegneristica standard del Regno Unito per risolvere la limitazione della EN 1992-4 (Cl. 1.2(4)), che esclude i gruppi di ancoraggi misti dall'ambito della norma. Assegnando il taglio e la trazione a gruppi di ancoraggi specifici, si crea un percorso di carico verificato conforme ai requisiti di sicurezza.

Ancoraggi SF1 – SF6: Abilitare Attivo per il trasferimento del taglio e disabilitare Attivo per il trasferimento delle forze assiali.

Ancoraggi di armatura SF7 – SF10: Fare il contrario – disabilitare Attivo per il trasferimento del taglio e abilitare Attivo per il trasferimento delle forze assiali

Se si stesse progettando una fondazione da zero nell'applicazione Detail, entrambe le opzioni sarebbero abilitate per impostazione predefinita. Quando si trasferisce il taglio, è necessario determinare quali ancoraggi resistono alla forza e selezionarli di conseguenza. Ciò è in linea con i requisiti EN, che specificano che il taglio deve essere assegnato solo agli ancoraggi efficaci per la verifica della rottura del bordo del calcestruzzo.

Armature

Aumentiamo l'altezza e la larghezza del blocco di calcestruzzo. Ciò fornisce una visione più chiara del modello e consente di osservare il profilo completo delle tensioni lungo le barre di armatura.

Impostare il Copriferro a 30 mm; questo servirà come valore predefinito per l'armatura. Inoltre, impostare il Tipo di ancoraggio predefinito per le barre longitudinali e le staffe.

Prima di definire l'armatura, disattivare il pulsante Barre. Ciò garantisce che sia visibile solo il gruppo di barre specifico attualmente selezionato, mantenendo la vista pulita e ordinata.

Successivamente, inserire un nuovo Gruppo di barre 3D (o copiare quello esistente) per creare l'armatura longitudinale orizzontale continua (armatura principale su entrambe le superfici).

Duplicare l'operazione per aggiungere l'armatura verticale continua su entrambe le superfici e regolare le impostazioni come mostrato di seguito.

Secondo i calcoli strutturali, non è richiesta armatura a taglio aggiuntiva al di fuori del perimetro di taglio. Pertanto, i passaggi seguenti si concentrano esclusivamente sulla creazione dell'armatura a taglio all'interno del perimetro di taglio in base al progetto originale.

Aggiungere un altro elemento selezionando nuovamente Assemblaggio armatura > Gruppo di barre 3D e modificare le Proprietà.

Duplicare l'operazione GB3D3 e aggiornare le opzioni seguenti per definire l'armatura a taglio.

Procedere copiando l'operazione GB3D4 e modificando i parametri.

Ora, copiare l'operazione GB3D5 e modificarne le impostazioni per soddisfare i requisiti del perimetro di taglio.

Riutilizzare l'operazione GB3D3 copiandola e regolando i valori.

Copiare l'operazione GB3D7 e modificare le opzioni.

Creare un'altra copia dell'operazione GB3D5 e applicare le modifiche seguenti.

Infine, copiare l'operazione GB3D9 e aggiornare le opzioni finali dell'armatura.

Ora definiamo l'armatura a taglio costruttiva. Sebbene non sia richiesta dal calcolo strutturale—poiché il calcestruzzo da solo supera la verifica della capacità a taglio in questo caso specifico—è comunque necessario rispettare le regole di dettaglio normative. Inoltre, IDEA StatiCa Detail richiede che il modello rifletta accuratamente la disposizione reale dell'armatura.

• Nota: Dal punto di vista computazionale, la definizione di questa armatura nell'applicazione Detail è essenziale. Come indicato nel background teorico del metodo CSFM, e menzionato anche nel libro di Kaufmann sul CSFM.

Creare un'altra copia dell'operazione GB3D11 e applicare le modifiche seguenti.

Copiare l'operazione GB3D12 e modificare le opzioni.

Infine, copiare l'operazione GB3D13 e aggiornare le opzioni finali dell'armatura.

Carichi e combinazioni

Le combinazioni vengono importate da IDEA StatiCa Connection. Tutte le conseguenze dell'importazione sono descritte
in questo articolo.

Aggiungiamo il Peso proprio:

Creare una combinazione con il peso proprio e aggiungere il coefficiente per il peso proprio = 1,35 secondo la norma 
EN 1991-1-1

6 Verifica

Prima di eseguire l'analisi, si raccomanda vivamente di modificare il Moltiplicatore della rete a 2 o 3 per accelerare il calcolo. Sebbene questo passaggio non sia obbligatorio, riduce significativamente i tempi di calcolo e aiuta a rilevare precocemente eventuali problemi di divergenza. Se l'analisi procede senza problemi, è possibile riportare il Moltiplicatore della rete a 1 per i risultati finali.

Risultati

Tensione Principale Equivalente

La tensione principale equivalente (EPS) nel calcestruzzo è determinata in base al comportamento triassiale del blocco di calcestruzzo. Le aree soggette ai carichi più elevati vengono identificate ed evidenziate. Per fornire informazioni sull'effetto del confinamento rispetto alla compressione monoassiale, la tensione equivalente viene calcolata utilizzando il fattore kappa. 

Deformazione Plastica

Per esaminare il comportamento interno del blocco di calcestruzzo, passare alla vista Deformazione plastica (ε_pl). Utilizzare il pulsante + Nuovo per creare Sezioni e regolare la loro Definizione del piano (posizione e rotazione) nella finestra delle proprietà per tagliare le aree critiche. Ciò evidenzia dove il calcestruzzo subisce deformazione plastica. È possibile salvare queste viste nella Galleria per il Report finale. Ulteriori informazioni sono disponibili in questo articolo.

Tensione nelle barre di armatura

I risultati mostrano il rapporto σ_s / σ_{s; yield} (tensione rispetto alla resistenza allo snervamento), identificando le barre più sfruttate tramite una scala cromatica. I valori dettagliati di tensione, deformazione e sfruttamento per tutti i gruppi di barre sono elencati nella scheda Armatura.

Risultati dettagliati analoghi sono disponibili anche per gli Ancoraggi.

Ancoraggio

Verificare le impostazioni di Ancoraggio e attivare la Forza Totale negli Ancoraggi (F_tot). Le forze negli ancoraggi possono variare leggermente a causa delle differenze negli approcci di calcolo per il blocco di calcestruzzo. Le differenze non sono tuttavia significative. 

La scheda Ancoraggio verifica la resistenza di aderenza tra l'armatura e il calcestruzzo. Garantisce che la lunghezza di ancoraggio fornita sia sufficiente a trasferire le forze. La verifica confronta la tensione di aderenza effettiva (τ_b) con la resistenza di aderenza ultima (f_bd) per prevenire la rottura per sfilamento. È possibile visualizzare questi risultati separatamente per Armatura e Ancoraggi.

Deformazioni

Passare alla scheda Ausiliaria e attivare la Deformazione. Sebbene i limiti di deformazione non siano prescritti per lo SLU (Stato Limite Ultimo), l'esame della forma deformata costituisce un importante controllo di coerenza. Garantisce che il modello sia stabile e non presenti spostamenti o rotazioni non realistici (ad esempio, dovuti a elementi disconnessi). Questa ispezione visiva aiuta a identificare rapidamente eventuali problemi di modellazione.

7 Report

Infine, andare su Report -> Dettagliato -> Genera. IDEA StatiCa offre un report completamente personalizzabile da stampare o salvare in formato modificabile.

È stata eseguita una verifica progettuale completa secondo EN 1993-1-8 (giunti in acciaio), EN 1992-4 (ancoraggi) e EN 1992-1-1 (strutture in calcestruzzo). Il giunto in acciaio e l'ancoraggio sono stati verificati in IDEA StatiCa Connection, mentre l'integrità del blocco di calcestruzzo e l'armatura sono stati analizzati in IDEA StatiCa Detail utilizzando il metodo CSFM conforme a EN 1992-1-1.