De Eurocode specificeert verschillende bezwijkmechanismen van ankers en betonnen funderingen en verdeelt deze verder naar belastingstype. In IDEA StatiCa Connection konden we ankers tot nu toe beoordelen, maar met bepaalde beperkingen moesten beoordelingen handmatig worden uitgevoerd.
Tegelijkertijd was het onmogelijk om rekening te houden met wapening voor betonblokken. Dit verandert nu met IDEA StatiCa Detail 3D, dat meer mogelijkheden toevoegt. IDEA StatiCa Detail 3D biedt niet de beoordelingen zoals we die gewend zijn in de norm, die deze definieert voor ongewapend beton. Met een EEM-analyse kunnen we echter verifiëren dat gewapend beton aan de gespecificeerde belasting zal voldoen, en hier zal het het bezwijken van het beton voorkomen, wat zou overeenkomen met die condities. De applicaties werken onafhankelijk van elkaar en kunnen afzonderlijk worden gebruikt, maar dankzij de koppeling tussen Connection en Detail is het ook mogelijk om Detail alleen te gebruiken als aanvullende berekening.
Laten we nu de Eurocode-condities één voor één doornemen, evenals de mogelijkheden die de applicaties ons bieden.
Trekkracht
De Eurocode verdeelt het eerste type belasting (trekkracht) in 6 mogelijke gevallen van bezwijken van het anker of het betonblok (a, b, c, d, e, f) en nog twee voor gewapende funderingen (g, h).
De onderstaande afbeelding toont schematisch welk type bezwijken u kunt beoordelen met de Connection applicatie en welk gedrag kan worden gedekt door het gebruik van gewapend beton en dus de analyse in Detail. IDEA StatiCa Connection gebruikt empirische formules uit de Eurocode ( EN 1992-4-7.2.1) voor ankerontwerp (CBFEM), terwijl IDEA StatiCa Detail volledig is gebaseerd op de eindige-elementenmethode (3D CSFM). Sommige beoordelingsmogelijkheden overlappen daarom in beide applicaties, maar altijd met een andere methode.
Door de aard van de methoden die in de software zijn geïmplementeerd, kan in Connection alleen ongewapend beton worden beschouwd, terwijl in Detail alleen gewapende betonfundering kan worden beschouwd.
De belangrijkste aannames en beperkingen van de analyse voor IDEA StatiCa Detail 3D worden vermeld in het artikel Known Limitations.
a) Bezwijken van het staal
Het bezwijken van het staal van uitsluitend op trek belaste ankers wordt in beide applicaties geverifieerd. De trekweerstand van het anker wordt in Connection gecontroleerd volgens de volgende formule:
In Detail worden de ankers gecontroleerd volgens de geselecteerde Eurocode (1992-4 of 1993-1-8) in de Projectinstellingen. Dit gedrag is van toepassing vanaf versie 25.1.1.
In oudere versies worden de ankers gecontroleerd zoals gewone wapeningsstaven, op basis van de spanning-rek-diagrammen die zijn gedefinieerd voor specifieke materialen, waarbij een maximale grensrek van 5% wordt gehanteerd (berekend op basis van het tension stiffening effect, lees meer in Theoretical Background)
b) Bezwijken van de betonkegel
Het bezwijken van de betonkegel kan worden geverifieerd in Connection. In Connection kan de applicatie echter alleen ongewapend beton beschouwen.
Daarom is het, in het geval dat de betonkegel bezwijkt, raadzaam om over te gaan naar IDEA StatiCa Detail, waar een analyse van het volledige gewapende blok wordt geleverd. De treksterkte van het beton wordt conservatief verwaarloosd, wat betekent dat het draagvermogen voor het bezwijken van de kegel in aanzienlijke mate wordt bepaald door de gespecificeerde hoeveelheid wapening. In de onderstaande afbeelding ziet u de richtingen van de hoofdspanningen die de vorm van de hierboven genoemde kegel aangeven. In het rechterdeel ziet u de waarden van de betonspanningen, die worden beoordeeld met de grenswaarden.
c) Uittrekken (pull-out failure)
Deze normtoetsing is in Connection alleen aanwezig voor bepaalde gevallen (zie de eerste afbeelding in dit artikel). Voor achteraf aangebrachte mechanische ankers is een aanvullende beoordeling noodzakelijk.
In Detail is het mogelijk om zogenaamde lijmankers in te stellen en de rekenwaarde van de aanhechtsterkte te specificeren volgens hun technische parameters. De ankers worden vervolgens op basis van deze parameters geverifieerd. (Alleen van toepassing op gewapend beton.)
d) Gecombineerd uittrekken en bezwijken van het beton bij gelijmde bevestigingsmiddelen
Dit bezwijkmechanisme kan alleen worden gedetecteerd in Detail, waar de betonspanningen en de verankeringsgebieden worden beoordeeld met 3D CSFM. Het mechanisme van gecombineerd uittrekken en bezwijken van het beton is in Detail gebaseerd op de hierboven gedefinieerde principes, en de beoordeling ervan maakt deel uit van de controle van de betonsterkte en verankering. (Alleen van toepassing op gewapend beton.)
e) Splijten van het beton
Dit kan niet worden beoordeeld in Connection. Voor Detail is splijten meestal een probleem van ongewapend beton, waarbij het gebruik van wapening voorkomt dat dit optreedt. Tegelijkertijd is het mogelijk om in de Detail-applicatie de spanningen en rekken te zien van zowel de wapening onder druk of trek als het beton onder druk.
f) Concrete blow-out (uitbreken van het beton)
Voor ongewapend beton is een empirische normtoetsing volgens de Eurocode in Connection mogelijk.
Voor gewapende constructieve staven is het mogelijk om Detail te gebruiken. Concrete blow-out wordt behandeld in de analyse van de betonsterkte. Hierbij worden de trekspanningen alleen overgedragen door de wapening (zoals hierboven meerdere keren vermeld).
Aanvullende controles voor gewapende betonblokken:
Voor gewapende funderingen is een aanvullende wapeningsbeoordeling vereist. Het bezwijken van het staal van de wapening en het bezwijken van de verankering van de wapening maken deel uit van de wapeningsbeoordeling in Detail.
g) Bezwijken van het staal van de wapening
h) Bezwijken van de verankering van de wapening
Afschuifbelasting
De Eurocode verdeelt het tweede type belasting (afschuifkracht) in 4 mogelijke gevallen van bezwijken van het anker of het betonblok (a, b, c, d) en nog twee voor gewapende funderingen (e, f).
De onderstaande afbeelding toont schematisch welk type bezwijken u kunt beoordelen met de Connection applicatie en tevens welk gedrag kan worden gedekt door het gebruik van gewapend beton en dus de analyse in Detail. IDEA StatiCa Connection gebruikt empirische formules uit de Eurocode ( EN 1992-4-7.2.2) voor ankerontwerp (CBFEM). Alle typen bezwijken veroorzaakt door afschuifkracht kunnen worden gedekt in de Connection applicatie.
In IDEA StatiCa Detail 3D kan afschuiving worden overgedragen door wrijving, ankers of een afschuif deuvel. Het is belangrijk om te vermelden dat alleen de fundering wordt beoordeeld. Andere stalen onderdelen (bijv. afschuif deuvel, lassen) moeten worden gecontroleerd in Connection of elders. Nogmaals moet worden benadrukt dat alleen gewapend beton vereist is.
a) Bezwijken van het staal zonder hefboomarm
Het bezwijken van het staal zonder hefboomarm van op afschuiving belaste ankers wordt geverifieerd in Connection. De afschuifweerstand van het anker wordt in IDEA StatiCa Connection gecontroleerd volgens de volgende formule:
In Detail worden de ankers opnieuw gecontroleerd volgens de geselecteerde Eurocode (1992-4 of 1993-1-8) in de Projectinstellingen. Dit gedrag is van toepassing vanaf versie 25.1.1. Voor oudere versies is de beoordeling in Detail niet mogelijk.
b) Bezwijken van het staal met hefboomarm
Het bezwijken van het staal met hefboomarm van op afschuiving belaste ankers wordt alleen geverifieerd in Connection. De afschuifweerstand van het anker wordt in IDEA StatiCa Connection gecontroleerd volgens de volgende formule:
De beoordeling is niet mogelijk in Detail.
c) Uitbreken van het beton (concrete pry-out failure)
Het uitbreken van het beton bij op afschuiving belaste ankers wordt alleen geverifieerd in Connection. De afschuifweerstand van het anker wordt in IDEA StatiCa Connection gecontroleerd volgens de volgende formule:
De afschuifcapaciteit van het beton door de voetplaat wordt vervolgens beoordeeld in de Detail applicatie.
d) Bezwijken van de betonrand
Het bezwijken van de betonrand bij op afschuiving belaste ankers wordt in Connection alleen geverifieerd voor ongewapend beton. De afschuifweerstand van het anker wordt in IDEA StatiCa Connection gecontroleerd volgens de volgende formule:
Het bezwijken van de betonrand kan worden gecontroleerd in Detail (alleen gewapend beton).
Aanvullende controles voor gewapende betonblokken:
Voor gewapende funderingen is een aanvullende wapeningsbeoordeling vereist. Het bezwijken van het staal en de verankering van de wapening maken deel uit van de wapeningsbeoordeling in IDEA StatiCa Detail.
e) Bezwijken van het staal van de aanvullende wapening
f) Bezwijken van de verankering van de aanvullende wapening
Conclusie
Het grootste voordeel is te vinden in voorbeelden zoals verankering dicht bij een rand en andere gevallen waarin ongewapend beton niet voldoet aan de vereiste belasting. Merk op dat ankers en afschuif deuvels verder moeten worden beoordeeld in Connection, maar samen bieden deze twee softwaretools een complete oplossing.
Vanwege de methode en de manier waarop de applicatie is ontworpen, is de Detail applicatie alleen geschikt voor gewapende funderingen.