Introductie
Laten we aan het begin van deze tekst eerst definiëren waarvoor de applicatie bedoeld is. In de huidige versie hebben we tools ontwikkeld en de oplossing alleen geverifieerd voor het verankeren van stalen constructies in eenvoudige gewapend betonblokken.
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 bedoeld voor ongewapend beton of licht gewapend beton. In dat geval kan het resultaat van de berekening leiden tot misleidende resultaten of divergentie van de niet-lineaire berekening.
Meer hierover leest u in Theoretische achtergrond.
De belangrijkste reden waarom in de applicatie alleen gewapend beton elementen gemodelleerd hoeven te worden, is dat de treksterkte van beton verwaarloosbaar is. Alle trekspanning moet daarom door wapening worden overgedragen.
De tweede reden is: In IDEA StatiCa Detail 3D wordt geen breukmechanica gebruikt. Het model simuleert geen expliciete scheurvoortplanting en gebruikt ook geen breukmechanica-parameters van beton (G_f, K_IC, vorm van het breukoppervlak). Beton wordt gemodelleerd als een ductiel materiaal met een horizontale plastische tak bij druk – zodra de grenswaarde van de drukspanning is bereikt, blijft de spanning constant en nemen alleen de rekken verder toe tot een voorgeschreven grens. Als gevolg hiervan kan Detail 3D plastische herverdeling van spanningen en rekken in D-gebieden vastleggen, maar het modelleert niet expliciet brosse bezwijkmechanismen die door breukmechanica worden bepaald (bijv. zuiver afschuifbezwijken van ongewapend beton, instabiele voortplanting van één dominante scheur, enz.).
Samengevat: uw modellen moeten voldoen aan de definitie van gewapend beton zoals die in internationale normen wordt gehanteerd. Volg de detailleringsregels en verkrijg correcte resultaten.
Uiterste grenstoestand
Alle berekeningen en normtoetsingen zijn geïmplementeerd voor alleen UGT. De definitie van materialen en de wijze van berekenen zelf moeten voor BGT anders zijn. Dit verschil is te zien in 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 waarin 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 betonblokken.
Hoewel het mogelijk is om bijvoorbeeld een paalkop te modelleren met opleggingen op een klein oppervlak, is de verificatie niet betrouwbaar omdat het stiffening effect significant wordt, met name bij problemen die verband houden met ponsen. Dezelfde situatie kan zich voordoen bij een dunne vloerplaat met een kolom erop, en in andere vergelijkbare gevallen.
Voor deze situaties is het noodzakelijk om beton softening 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 element van het anker is gedefinieerd als in staat om normaalkrachten (trek of druk) evenals afschuifkrachten over te dragen, waarbij ook rekening wordt gehouden met de buigstijfheid zoals beschreven in de Theoretische achtergrond.
Wij ondersteunen normtoetsingen op basis van de relevante normen (alleen EN), waardoor IDEA StatiCa Detail onafhankelijk kan 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.) moet u IDEA StatiCa Connection gebruiken, waar u ook de volledige ankercontrole voor ongewapend beton kunt uitvoeren. De verankering in Connection – samen met de aangebrachte krachten – kan naar Detail worden geëxporteerd voor aanvullend ontwerp van wapening.
Voor de ACI- en 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.
Omkantelen
Als de belastinginvoer omkantelen van het model veroorzaakt, blijft het model rekenen tot divergentie of het bereiken van een criterium. Dit duurt meestal lang en u krijgt het volgende resultaat:
Het percentage van de overgedragen belasting wordt weergegeven. Bovendien wordt in Auxiliary results extreme vervorming getoond.
Workaround: het wordt aanbevolen om elk model eerst te berekenen met de Multiplier van de standaard mesh size ingesteld op een hoge waarde (4-5). Deze multiplier is te vinden bij Settings -> Mesh settings. De berekening zal snel zijn en u kunt zien of omkantelen het probleem is of niet.
Het is noodzakelijk om te controleren of het eigengewicht van het betonblok is meegenomen, aangezien dit kan voorkomen dat het model omkantelt. Let op: bij het importeren vanuit de Connection applicatie wordt het eigengewicht niet automatisch in het model ingevoerd — zie hieronder voor details.
Beperkingen van import vanuit Connection
Contacten
Over het algemeen wordt de import van krachten die via contact met een andere stalen plaat op de voetplaat werken, niet ondersteund. Dit geldt zowel voor rand-oppervlak contact als voor oppervlak-oppervlak typen contact. Lees meer in dit artikel.
Verankering via staaf
Alleen modellen die via de voetplaat zijn verankerd, kunnen correct worden geïmporteerd in de Detail applicatie. Bij modellen waarbij staven rechtstreeks met betonblokken zijn verbonden, wordt de verbindingsplaat van de staaf met ankers zonder belastingen geïmporteerd.
Eigengewicht wordt niet automatisch toegevoegd
Het eigengewicht wordt niet automatisch berekend/toegevoegd. Het moet handmatig worden opgenomen in het project voor de Detail. Dit kan vooral gevolgen hebben voor de verificatie van verankering aan funderingen, waarbij het niet in rekening brengen van het eigengewicht kan leiden tot het omkantelen van de fundering, zoals hierboven vermeld.
Niet-ondersteunde verankeringstypen voor export
Haakankers worden niet ondersteund in Detail. In het geëxporteerde bestand wordt in plaats daarvan een ankerplaat gebruikt.
De ankerplaat wordt gemodelleerd als een plaat-schaalelement dat rechtstreeks aan de ankerschacht is bevestigd en de belasting uitsluitend via drukcontact naar het beton overdraagt. De plaat zelf wordt lineair gemodelleerd, zonder plasticiteit, en wordt niet aan sterktetoetsen onderworpen. Aangezien de schacht een aanhechtingssterkte van nul heeft, wordt de volledige belasting via de ankerplaat naar het beton overgedragen. Meer over ankertypen vindt u in het artikel: Definitie van een enkel anker.
Niet-ondersteunde combinaties voor ankertypen
De Detail-applicatie ondersteunt niet het combineren van kopdeuvels of wapening met andere ankertypen. Deze ankertypen worden niet in de output opgenomen. Meer over plaatopties vindt u in het artikel: Opties voor verankeringsplaten.
Combinatie van geïmporteerde belastingen en door de gebruiker ingevoerde belastingen
Geïmporteerde belastingen en door de gebruiker ingevoerde belastingen kunnen niet binnen één model worden gecombineerd. Vanwege de redenen die zijn beschreven in de Theoretische achtergrond. Ankers worden losgekoppeld van de voetplaten geïmporteerd. Als u een door de gebruiker gedefinieerde belastingcombinatie maakt, is het duidelijk dat de belasting niet correct zal worden overgedragen.
Workaround: kopieer het geïmporteerde Project-item, verwijder alle geïmporteerde belastingen, verbind alle ankers met de voetplaat, en pas dan kunt u uw eigen belastingcombinatie invoeren.
Meer betonblokken
Slechts één betonblok wordt ondersteund in Detail. Het betonblok kan echter worden aangepast met behulp van Negative volume, Cutting plane en de Cut-bewerking. Zo is het mogelijk om complexere vormen te modelleren, zoals poeren, uitbreidingen van funderingsstroken, verankering naast openingen, enz.
Het is ook mogelijk om twee onafhankelijke betonblokken vanuit Connection te importeren, die als twee modelentiteiten in Detail worden geïmporteerd en die verder kunnen worden aangepast met de cut-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 vereenvoudigde wijze gemodelleerd met behulp van de Winkler-ondergrond. Het model van het stalen deel boven het betonblok wordt daarentegen in detail 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 naar de Detail applicatie te exporteren. Daar wordt het beton plastisch gemodelleerd.
De ankers worden axiaal ontkoppeld geëxporteerd, en de belasting ertussen wordt vervangen door een paar gelijke maar tegengestelde krachten (juist vanwege het gebrek aan stijfheid van het stalen deel boven de voetplaat). Daarom is het niet mogelijk dat de axiale krachten in de ankers veranderen wanneer de deklaag in de hoek van het betonblok plastisch wordt. Op dezelfde manier worden de lassen van de voetplaten ontkoppeld geëxporteerd, waarbij de verbinding wordt vervangen door gelijke maar tegengestelde krachten. Er kan dus geen verandering optreden in de spanning op de las bij plastische vervorming van de betonhoek.
Hieruit volgt dat na export, hoewel alle krachten die op de voetplaten inwerken in evenwicht zijn, niet aan de vervormingsvoorwaarden zal worden voldaan.
Dit geldt voor de huidige versie 25.1.2. Dit kan afwijken in eerdere versies, aangezien we er geleidelijk aan werken om deze beperkingen weg te nemen. Meer informatie over elke versie vindt u in de release notes.