Można by powiedzieć: "Projektujmy tylko to, na co norma wyraźnie zezwala." Ale zróbmy realną ocenę sytuacji: po prostu tak to nie działa, czy to ze względu na ograniczoną przestrzeń, czy wymagania techniczne i architektoniczne. I dlatego kotwienie, które można uznać za "na granicy" (w przenośni) – a raczej pewne specyficzne typy kotwienia – można zobaczyć wszędzie wokół nas. Wiele przypadków jest precyzyjnie obliczanych i weryfikowanych przy użyciu bardziej zaawansowanych metod (nawet jeśli mogło to zająć nadmiernie dużo czasu). Jednak wiele przypadków prawdopodobnie nie zostało ocenionych tak dokładnie, jak na to zasługują.
IDEA StatiCa od jakiegoś czasu zmienia i rozwija projektowanie połączeń stalowych, elementów stalowych i betonowych oraz szczegółów betonowych. Nie chodzi tu o uproszczenie przepływu pracy dzięki obliczeniom komputerowym, lecz przede wszystkim o innowacyjne metody, które pozwalają nam projektować to, co wcześniej było nie do pomyślenia. Nasze najnowsze osiągnięcie, wydanie IDEA StatiCa Detail dla 3D, ponownie rozszerza możliwości projektowe bardziej niż kiedykolwiek wcześniej.
Niezależnie od tego, czy należysz do grupy, która zmaga się z projektami kotwienia przez wiele dni, czy polegasz wyłącznie na doświadczeniu, ale potem nie śpisz spokojnie, czytaj dalej.
Drzwi do nowych możliwości
Jeśli zajmujesz się kotwieniem konstrukcji, prawdopodobnie możesz przywołać kilka przypadków, które sprawiły ci trudność. Oto kilka przykładów, które ostatnio zidentyfikowaliśmy jako bardzo trudne do zaprojektowania przy użyciu wyłącznie standardowych praktyk. Jednak dzięki naszym narzędziom IDEA Statica Connection i Detail, zaczyna być możliwe zaprojektowanie ich w stosunkowo rozsądnym czasie.
Rysunek 1: Wielokrotne kotwienie w jednym bloku betonowym
- Kotwienie w pobliżu krawędzi – Kotwienie blisko krawędzi jest niemal niemożliwe do zaprojektowania bez zbrojenia ze względu na sposób, w jaki niszczy się beton (zniszczenie stożkowe i inne). Ocena kotwienia w betonie zbrojonym sama w sobie jest pracochłonna – zobacz ten artykuł, aby uzyskać więcej szczegółów: Nie musisz już zmagać się z projektowaniem kotwienia. Jednak Detail (tryb 3D) jest specjalnie zaprojektowany dla takich przypadków – beton zbrojony. Dodając zbrojenie, możemy zapobiec formom zniszczenia, które w przeciwnym razie wystąpiłyby w betonie niezbrojonym. Jednocześnie zastosowanie zaawansowanej metody MES (3D CSFM) i jej implementacja w Detail sprawia, że bardzo złożone zadanie staje się stosunkowo proste.
Rysunek 2: Przykłady kotwienia w pobliżu krawędzi w Connection (wraz z elementami stalowymi) oraz w Detail (wraz ze zbrojeniem)
- Wielokrotne kotwienie blisko siebie – Problem, jaki mamy przy bliskim kotwieniu, polega na tym, że stożki oddziałują ze sobą wzajemnie. Żaden przewodnik nie może nam bezpośrednio doradzić, jak oceniać te przypadki. W powszechnie stosowanej literaturze, czy to EN, czy przewodnik fib, znajdujemy mniej lub bardziej tylko warunki i ograniczenia, które możemy konserwatywnie uwzględnić. Po prostu doradzają nam stosowanie odległości, które pozwalają oceniać stożki indywidualnie. Ale gdy tylko nie mieścimy się w tych warunkach, jesteśmy skazani na porażkę. Jednak w Detail, ponieważ dysponujemy zaawansowaną metodą opartą na MES, możemy analizować to złożone zachowanie.
Rysunek 3: Wielokrotne kotwienie w jednej ścianie
- Wielokrotne kotwienie ogólnie (podpora mostu na wspólnym fundamencie) – Typowa sytuacja spowodowana obciążeniem wiatrem, w której jedna kolumna podpory kratownicy jest obciążona rozciąganiem, a druga ściskaniem. Występuje wzajemne oddziaływanie między stożkiem betonowym z grupy kotew rozciąganych a obciążeniem ściskającym z drugiej kolumny. Dla takiego przypadku Eurokod nie oferuje satysfakcjonującego rozwiązania analitycznego, nie tylko dlatego, że z natury konieczne jest zbrojenie fundamentu betonowego, więc trzeba zastosować bardziej zaawansowaną analizę, taką jak Detail i jego 3D CSFM.
Rysunek 4: Kotwienie mostu rurociągowego, zaprojektowane przez FEVIA s.r.o
- Uwzględnienie istniejącego zbrojenia przy renowacjach – Wszelkie renowacje lub rozbudowy mogą być kolejnym interesującym przykładem zastosowania kotwienia w Detail, ponieważ idealnie uwzględnione jest istniejące zbrojenie.
Pojawiające się problemy
Podsumowując:
Eurokod określa formy zniszczenia zarówno dla rozciągania, jak i ścinania kotew oraz betonu:
Rysunek 5: Schemat form zniszczenia – Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II
EN 1992-4 jest specjalnie poświęcona szczegółowej ocenie betonu niezbrojonego. Większości tych form zniszczenia betonu można zapobiec poprzez dodanie zbrojenia, co w niektórych przypadkach jest wręcz konieczne (patrz przykłady powyżej). Jednak norma nie daje nam już jasnych wytycznych, jak sobie z tym poradzić.
Kolejny problem pojawia się, gdy stożki betonowe oddziałują ze sobą wzajemnie – Eurokod i inna literatura (fib bulletin 58) podają jedynie warunki, kiedy i jak te stożki mogą być sprawdzane oddzielnie.
Rysunek 6: CEB-FIB: Bulletin 58 – Design of anchorages in concrete (2011), rozdz. 1.2
Znamy problemy, które mogą wystąpić podczas projektowania, ale co z tym zrobić? Poddać się czy...
...znaleźć rozwiązanie.
Rozwiązanie
Detail może bardzo efektywnie rozwiązać powyższe przypadki. Umożliwia ocenę wpływu zbrojenia na nośność, a także ocenę przypadków nieobjętych normą. W połączeniu z Connection można wtedy uzyskać kompleksowe sprawdzenia normowe dla wszystkich typów zniszczeń.
Wiele już napisano o obu aplikacjach, ale z pewnością nie zaszkodzi dodać krótkiego porównania oraz kilku źródeł dla głębszego zrozumienia tych metod:
- IDEA StatiCa Connection – skupia się na ocenie połączeń stalowych, w tym kotwienia w betonie. Kotwy są oceniane zgodnie z formułami empirycznymi zgodnie z normą. Blok betonowy jest modelowany przy użyciu schematu "Winklera", więc możliwa ocena dotyczy wyłącznie betonu niezbrojonego.
- IDEA StatiCa Detail – Model w Detail opiera się na elementach skończonych, w tym zbrojeniu. Ze względu na podstawowe założenie, że całe rozciąganie jest przenoszone przez zbrojenie (w betonie rozciąganie jest pomijane), rozwiązanie nadaje się wyłącznie dla betonu zbrojonego. Korzystając z 3D CSFM, uzyskujemy naprężenia betonu oraz zbrojenia/kotew, które są oceniane na podstawie wartości granicznych z Eurokodu. Dodatkowo otrzymujemy realistyczne wyobrażenie o zachowaniu konstrukcji, takie jak przepływy naprężeń i odkształcenia. Metoda 3D CSFM uwzględnia efekty stanu naprężenia trójosiowego.
Rysunek 4: Porównanie między Connection a Detail (dane wejściowe i modele)
Jak wspomniano, do pełnej oceny potrzebne jest połączenie obu aplikacji. Dla efektywnej pracy udostępniono import z Connection do Detail, wraz z dodatkowymi parametrami i obciążeniami.
Aby zrozumieć metodę, możesz przejść do Podstaw teoretycznych. Aby zapoznać się z funkcjonalnościami, przejdź do Informacji o wydaniu.
Co zamierzasz zrobić?
3D Detail (z CSFM) stanowi znaczący krok naprzód, umożliwiając pewne projektowanie bardziej złożonych przypadków. Choć niektórzy mogą czuć się niepewnie wobec tego postępu, dostępne nam technologie pozwalają osiągnąć więcej niż kiedykolwiek wcześniej – więc dlaczego nie wykorzystać ich potencjału? Postęp jest zarówno naturalny, jak i nieunikniony.
W IDEA StatiCa postrzegamy kotwienie jako dopiero początek. To pierwszy przypadek, który w pełni zweryfikowaliśmy, i jesteśmy zaangażowani w rozszerzanie naszej uwagi na inne wyzwania w przyszłości.
Pytanie brzmi: Czy dostosujesz się do tych postępów, czy będziesz opierać się zmianom?
- Concrete
- Reinforced concrete
- Steel
- Connection design
- Wpis na blogu
Nie musisz już zmagać się z projektowaniem kotwienia
Czytaj więcej
- Concrete
- Reinforced concrete
- Knowledge base
3D Detail poza wersją Beta
Czytaj więcej
- Concrete
- Reinforced concrete
- Knowledge base
Kompletne sprawdzenie normowe kotew i bloku betonowego z IDEA StatiCa (EN)
Czytaj więcej
- Connection design
- Reinforced concrete
- Concrete
- Steel
- Knowledge base