Bekende beperkingen voor Detail 3D

Inleiding

Laten we aan het begin van deze tekst definiëren waarvoor de applicatie bedoeld is. In de huidige versie hebben we tools ontwikkeld en de oplossing alleen geverifieerd voor verankering van staalconstructies in eenvoudige gewapend betonnen blokken. 

De volgende tekst is verdeeld in twee delen: beperkingen van de applicatie en de methode zelf, en beperkingen van de import vanuit IDEA StatiCa Connection.

Beperkingen van de applicatie

Gewapend beton

De 3D CSFM is niet ontworpen voor ongewapend beton of licht gewapend beton. In dit geval kan het resultaat van de berekening leiden tot misleidende resultaten of divergentie van de niet-lineaire berekening. 

U kunt meer lezen in Theoretische achtergrond.

De belangrijkste reden waarom alleen gewapend beton elementen in de applicatie gemodelleerd moeten worden, is dat de treksterkte van beton verwaarloosbaar is. Alle trekspanning moet daarom worden overgedragen door wapening.

De tweede reden is: In IDEA StatiCa Detail 3D wordt geen breukwerktuigkunde gebruikt. Het model simuleert geen expliciete scheurvoortplanting, noch maakt het gebruik van breukwerktuigkundige parameters van beton (G_f, K_IC, vorm van het breukoppervlak). Beton wordt gemodelleerd als een ductiel materiaal met een horizontale plastische tak in druk – zodra de maatgevende drukspanning is bereikt, blijft de spanning constant en nemen alleen de rekken toe tot een voorgeschreven grens. Als gevolg hiervan kan Detail 3D plastische herverdeling van spanningen en rekken in D-gebieden vastleggen, maar modelleert het geen brosse bezwijkmechanismen die worden bepaald door breukwerktuigkunde (bijv. puur afschuifbezwijken van ongewapend beton, onstabiele voortplanting van een enkele dominante scheur, enz.).

Samenvattend moeten uw modellen voldoen aan de definitie van gewapend beton zoals gepresenteerd in internationale normen. Volg de detailleringsregels en verkrijg correcte resultaten.

Uiterste Grenstoestand

Alle berekeningen en normtoetsingen zijn geïmplementeerd voor UGT alleen. De definitie van materialen en de berekeningswijze zelf moeten anders zijn voor BGT. U kunt dit verschil zien in de Detail 2D. 

Compression softening

Laten we eerst definiëren wat compression softening is: Beton in druk verliest sterkte en stijfheid wanneer het tegelijkertijd zwaar gescheurd is in trek, d.w.z. wanneer grote dwarse trekrekken aanwezig zijn.

In gevallen waarbij de weerstand wordt bepaald door een drukdiagonaal die door zwaar gescheurd beton loopt, heeft Detail 3D de neiging de capaciteit te overschatten (d.w.z. licht niet-conservatief te zijn) als het resultaat direct wordt geïnterpreteerd als de werkelijke uiterste capaciteit.

Om deze redenen is de 3D-module alleen geschikt voor het verifiëren van de sterkte van verankering in eenvoudige gewapend betonnen blokken. 

Hoewel het mogelijk is om bijvoorbeeld een paalroosterfundering te modelleren met behulp van opleggingen op een klein oppervlak, is de verificatie niet betrouwbaar omdat het stiffening effect significant wordt, met name bij doorstempelproblemen. Dezelfde situatie kan optreden bij een dunne plaat met een kolom erop, en in andere vergelijkbare gevallen.

Voor deze situaties is het noodzakelijk om compression softening van beton te implementeren, wat momenteel alleen beschikbaar is in de 2D-module. Daarom kan de 3D-module alleen worden gebruikt voor het controleren van bezwijkvormen waarbij dit effect geen invloed heeft.

Ankercontrole

Het ankerelement is gedefinieerd als zijnde in staat om normale trek- of druk krachten over te dragen, evenals afschuifkrachten, waarbij ook de buigstijfheid in aanmerking wordt genomen zoals beschreven in de Theoretische achtergrond. 

We ondersteunen normtoetsingen op basis van relevante normen (alleen EN), daarom kan IDEA StatiCa Detail onafhankelijk worden gebruikt voor ankerbeoordeling (ankers, wapening, beton). 

Geïmplementeerde normen: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1 

Voor het verifiëren van andere verbindingscomponenten (lassen, platen, enz.) dient u IDEA StatiCa Connection te gebruiken, waar u ook de volledige ankercontrole voor ongewapend beton kunt uitvoeren. De verankering in Connection — samen met de toegepaste krachten — kan worden geëxporteerd naar Detail voor aanvullend ontwerp van wapening.

Voor ACI en de Australische norm zijn de normtoetsingen van ankers op afschuiving en op afschuiving en trek nog niet geïmplementeerd, daarom is het altijd noodzakelijk om beide applicaties te gebruiken voor uitgebreide normtoetsingen van ankers.

Kantelen

Als de belastingsinvoer kanteling van het model veroorzaakt, zal het model berekenen totdat divergentie optreedt of een criterium wordt bereikt. Dit duurt meestal lang en u ontvangt het volgende resultaat:

Het percentage van de overgedragen belasting wordt weergegeven. Bovendien wordt in Hulpresultaten de extreme vervorming getoond.

Oplossing: Het wordt aanbevolen om elk model eerst te berekenen met de Vermenigvuldiger van de standaard mesh-grootte ingesteld op een hoge waarde (4-5). Deze vermenigvuldiger is te vinden in Instellingen -> Mesh-instellingen. De berekening zal snel zijn en u kunt zien of kanteling het probleem is of niet.

Het is noodzakelijk te controleren of het eigen gewicht van het betonnen blok is meegenomen, omdat dit kan voorkomen dat het model kantelt. Merk op dat bij het importeren vanuit de Connection applicatie het eigen gewicht niet automatisch in het model wordt ingevoerd — zie de onderstaande tekst voor details.

Beperkingen van import vanuit Connection

Contacten

In het algemeen wordt het importeren van krachten die op de voetplaat werken via contact met een andere stalen plaat niet ondersteund. Dit geldt voor zowel het rand-oppervlak contact als het oppervlak-oppervlak type contacten. Lees meer in dit artikel.

Verankering via staaf

Alleen modellen die zijn verankerd via de voetplaat kunnen correct worden geïmporteerd naar de Detail applicatie. Voor modellen waarbij staven direct zijn verbonden met betonnen blokken, wordt de verbindingsplaat van de staaf met ankers geïmporteerd zonder belastingen.

Eigen gewicht wordt niet automatisch toegevoegd

Het eigen gewicht wordt niet automatisch berekend/toegevoegd. Het moet handmatig worden opgenomen in het project voor de Detail. Dit kan voornamelijk de verificatie van verankering aan funderingen beïnvloeden, waarbij het niet meenemen van het eigen gewicht kan leiden tot kanteling van de fundering, zoals vermeld in de bovenstaande alinea.

Niet-ondersteunde verankeringstypes voor export

Haakankers worden niet ondersteund in Detail. In plaats daarvan wordt een ankerplaat gebruikt in het geëxporteerde bestand.

De ankerplaat wordt gemodelleerd als een plaat-schaal element dat direct is bevestigd aan de ankerschacht en belasting uitsluitend via drukcontact overdraagt aan het beton. De plaat zelf wordt lineair gemodelleerd, zonder plasticiteit, en wordt niet onderworpen aan weerstandscontroles. Omdat de schacht nul aanhechtingssterkte heeft, wordt de volledige belasting via de ankerplaat overgedragen aan het beton. Meer over ankertypen is te vinden in het artikel: Definitie van enkelvoudig anker.

Niet-ondersteunde combinaties voor ankertypen

De Detail applicatie ondersteunt het combineren van kopduvels of wapening met andere ankertypen niet. Deze ankertypen worden niet opgenomen in de uitvoer. Meer over plaatopties is te vinden in het artikel: Opties voor verankeringsplaten.

Combinatie van geïmporteerde belastingen en gebruikersinvoerbelastingen

Geïmporteerde belastingen en gebruikersinvoerbelastingen kunnen niet worden gecombineerd binnen één model. Vanwege de redenen beschreven in de Theoretische achtergrond. Ankers worden geïmporteerd losgekoppeld van de voetplaten. Als u een gebruikergedefinieerde lastcombinatie aanmaakt, is het duidelijk dat de belasting niet correct zal worden overgedragen.

Oplossing: Kopieer het geïmporteerde projectitem, verwijder alle geïmporteerde belastingen, verbind alle ankers met de voetplaat en vervolgens kunt u uw gebruikergedefinieerde lastcombinatie invoeren.

Meerdere betonnen blokken

Slechts één betonnen blok wordt ondersteund in Detail. Het betonnen blok kan echter worden aangepast met behulp van het Negatief volume, het Snijvlak en de Snede bewerking. Het is dus mogelijk om complexere vormen te modelleren, zoals sokkels, funderingsstrookuitbreidingen, verankering naast openingen, enz.

Het is ook mogelijk om twee onafhankelijke betonnen blokken te importeren vanuit Connection, die in Detail worden geïmporteerd als twee modelentiteiten die verder kunnen worden aangepast met de snede bewerking. 

Meer dan één voetplaat in één blok 

Het exporteren van meerdere voetplaten in één blok wordt ondersteund, hoewel het niet wordt aanbevolen om zogenaamde randverankering te importeren.

In de Connection applicatie wordt beton op een vereenvoudigde manier gemodelleerd met behulp van de ondergrond van Winkler. Aan de andere kant wordt het model van het stalen deel boven het betonnen blok gedetailleerd gemodelleerd, inclusief de plasticiteit van materialen. Voor een meer gedetailleerde verificatie van gewapend beton onder de voetplaat is het mogelijk om de voetplaat, ankers en belastingen te exporteren naar de Detail applicatie. Daar wordt het beton plastisch gemodelleerd. 

De ankers worden axiaal losgekoppeld geëxporteerd, en de belasting tussen hen wordt vervangen door een paar gelijke maar tegengestelde krachten (precies vanwege het gebrek aan stijfheid van het stalen deel boven de voetplaat). Daarom is het niet mogelijk dat de normaalkrachten in de ankers veranderen als de deklaag in de hoek van het betonnen blok plastisch wordt. Op dezelfde manier worden de lassen van de voetplaten losgekoppeld geëxporteerd, waarbij de verbinding wordt vervangen door gelijke maar tegengestelde krachten. Daarom kan er geen verandering optreden in de spanning op de las bij plasticering van de betonhoek. 

Hieruit volgt dat na export, hoewel alle krachten die op de voetplaten werken in evenwicht zijn, niet aan de vervormingsvoorwaarden zal worden voldaan. 

Dit is van toepassing op de huidige versie 25.1.2. Het kan afwijken in eerdere versies, omdat we geleidelijk werken aan het verwijderen van deze beperkingen. U kunt meer informatie over elke versie vinden in de release notes.