L'Eurocodice specifica diversi metodi di rottura degli ancoraggi e delle fondazioni in calcestruzzo e li suddivide ulteriormente in base al tipo di carico. In IDEA StatiCa Connection, siamo stati in grado di verificare gli ancoraggi finora, ma con alcune limitazioni: le verifiche dovevano essere svolte manualmente.
Allo stesso tempo, non era possibile tenere conto dell'armatura per i blocchi di calcestruzzo. Questo sta ora cambiando con IDEA StatiCa Detail 3D, che aggiunge ulteriori possibilità. IDEA StatiCa Detail 3D non offre le verifiche a cui siamo abituati nella normativa che le definisce per il calcestruzzo semplice. Tuttavia, con l'analisi FE, possiamo verificare che il calcestruzzo armato soddisfi il carico specificato, e qui si preverrà la rottura del calcestruzzo, che corrisponderebbe a quelle 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 una per una le condizioni dell'Eurocodice e le possibilità che le applicazioni ci offrono.
Forza di trazione
L'Eurocodice suddivide il primo tipo di carico (forza di trazione) in 6 possibili casi di rottura dell'ancoraggio o del blocco di calcestruzzo (a, b, c, d, e, f) e altri due per le fondazioni armate (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'Eurocodice ( EN 1992-4-7.2.1) per il progetto 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 considerata solo la fondazione in calcestruzzo armato.
Le principali ipotesi e limitazioni dell'analisi per IDEA StatiCa Detail 3D sono menzionate nell'articolo Known Limitations.
a) Rottura dell'acciaio
La rottura dell'acciaio degli ancoraggi soggetti solo a trazione viene verificata in entrambe le applicazioni. La resistenza a trazione dell'ancorante è verificata in Connection secondo la seguente formula:
In Detail, gli ancoraggi vengono verificati in base all'Eurocodice selezionato (1992-4 o 1993-1-8) nelle Impostazioni del progetto. Questo comportamento si applica a partire dalla versione 25.1.1.
Nelle versioni precedenti, gli ancoraggi vengono verificati come normali barre di armatura, sulla base dei diagrammi tensione–deformazione definiti per i materiali specifici, utilizzando il valore di deformazione limite massimo del 5% (calcolato in base all'effetto di irrigidimento a trazione, per saperne di più consulta Theoretical Background)
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 si rompa, è opportuno passare a IDEA StatiCa Detail, dove viene fornita un'analisi dell'intero blocco armato. La resistenza a trazione del calcestruzzo viene conservativamente trascurata, 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, puoi vedere le direzioni delle tensioni principali che indicano la forma del cono menzionato sopra. Nella parte destra, puoi vedere i valori delle tensioni nel calcestruzzo, che vengono verificati con i valori limite.
c) Rottura per sfilamento
Questa verifica normativa è presente in Connection solo per certi casi (vedi la prima immagine di questo articolo). Per gli ancoraggi meccanici post-installati è necessaria una verifica aggiuntiva.
In Detail, è possibile impostare i cosiddetti ancoranti adesivi e specificare la resistenza di progetto dell'aderenza in base ai loro parametri tecnici. Gli ancoraggi verranno quindi verificati sulla base di questi parametri. (Applicabile solo per il calcestruzzo armato.)
d) Rottura combinata per sfilamento e del calcestruzzo per fissaggi incollati
Questa rottura può essere rilevata solo in Detail, dove le tensioni nel calcestruzzo e le aree di ancoraggio vengono verificate utilizzando il 3D CSFM. Il meccanismo di rottura combinata per sfilamento e 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 splitting del calcestruzzo
Non è possibile verificarla in Connection. Per Detail, la rottura per splitting è generalmente un problema del calcestruzzo semplice, dove l'uso dell'armatura ne impedisce il verificarsi. Allo stesso tempo, è possibile visualizzare le tensioni e le deformazioni sia dell'armatura in compressione o trazione sia del calcestruzzo in compressione nell'applicazione Detail.
f) Rottura per blow-out del calcestruzzo
Per il calcestruzzo semplice, è possibile effettuare la verifica normativa empirica secondo l'Eurocodice in Connection.
Per gli elementi strutturali armati, è possibile utilizzare Detail. La rottura per blow-out del calcestruzzo è coperta nell'analisi della resistenza del calcestruzzo. Dove le tensioni di trazione sono trasferite solo dall'armatura (come menzionato più volte sopra).
Verifiche aggiuntive per i blocchi in calcestruzzo armato:
Per le fondazioni armate, è richiesta una verifica aggiuntiva dell'armatura. La rottura dell'acciaio dell'armatura e la rottura per ancoraggio dell'armatura fanno parte della verifica dell'armatura in Detail.
g) Rottura dell'acciaio dell'armatura
h) Rottura per ancoraggio dell'armatura
Carico di taglio
L'Eurocodice suddivide il secondo tipo di carico (forza di taglio) in 4 possibili casi di rottura dell'ancoraggio o del blocco di calcestruzzo (a, b, c, d) e altri due per le fondazioni armate (e, f).
La figura seguente mostra schematicamente quale tipo di rottura è possibile verificare con l'applicazione Connection e anche quale comportamento può essere coperto utilizzando il calcestruzzo armato e, quindi, l'analisi in Detail. IDEA StatiCa Connection utilizza formule empiriche dell'Eurocodice ( EN 1992-4-7.2.2) per il progetto 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 chiave a taglio. È importante sottolineare che viene verificata solo la fondazione. Le altre parti in acciaio (ad es. chiave a taglio, saldature) devono essere verificate in Connection o altrove. Anche qui, va sottolineato che è richiesto solo il calcestruzzo armato.
a) Rottura dell'acciaio senza braccio di leva
La rottura dell'acciaio senza braccio di leva degli ancoraggi soggetti a taglio viene verificata in Connection. La resistenza a taglio dell'ancorante è verificata in IDEA StatiCa Connection secondo la seguente formula:
In Detail, gli ancoraggi vengono nuovamente verificati in base all'Eurocodice selezionato (1992-4 o 1993-1-8) nelle Impostazioni del 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 di leva
La rottura dell'acciaio con braccio di leva degli ancoraggi soggetti a taglio viene verificata solo in Connection. La resistenza a taglio dell'ancorante è verificata in IDEA StatiCa Connection secondo la seguente formula:
La verifica non è possibile in Detail.
c) Rottura per estrazione del cono di calcestruzzo (pry-out)
La rottura per estrazione del cono di calcestruzzo (pry-out) degli ancoraggi soggetti a taglio viene verificata solo in Connection. La resistenza a taglio dell'ancorante è verificata in IDEA StatiCa Connection secondo la seguente formula:
La capacità di taglio del calcestruzzo attraverso la piastra di base viene quindi verificata nell'applicazione Detail.
d) Rottura del bordo di calcestruzzo
La rottura del bordo di calcestruzzo degli ancoraggi soggetti a taglio viene verificata in Connection solo per il calcestruzzo semplice. La resistenza a taglio dell'ancorante è verificata in IDEA StatiCa Connection secondo la seguente formula:
La rottura del bordo di calcestruzzo può essere verificata in Detail (solo calcestruzzo armato).
Verifiche aggiuntive per i blocchi in calcestruzzo armato:
Per le fondazioni armate, è richiesta una verifica aggiuntiva dell'armatura. La rottura dell'acciaio e per ancoraggio dell'armatura fa parte della verifica dell'armatura in IDEA StatiCa Detail.
e) Rottura dell'acciaio dell'armatura supplementare
f) Rottura per ancoraggio dell'armatura supplementare
Conclusione
Il vantaggio più significativo si riscontra in esempi come l'ancoraggio vicino a un bordo e altri casi in cui il calcestruzzo semplice non soddisfa il carico richiesto. Nota che gli ancoraggi e le chiavi a taglio devono essere ulteriormente verificati in Connection, ma insieme, questi due strumenti software forniscono una soluzione completa.
A causa del metodo e del modo in cui l'applicazione è progettata, l'applicazione Detail è adatta solo per fondazioni armate.