Wprowadzenie
Na początku tego tekstu zdefiniujmy, do czego służy ta aplikacja. W obecnej wersji opracowaliśmy narzędzia i zweryfikowaliśmy rozwiązanie wyłącznie dla kotwienia konstrukcji stalowych w prostych blokach z betonu zbrojonego.
Poniższy tekst jest podzielony na dwie części: ograniczenia samej aplikacji i metody oraz ograniczenia importu z IDEA StatiCa Connection.
Ograniczenia aplikacji
Beton zbrojony
3D CSFM nie jest przeznaczony dla betonu niezbrojonego lub słabo zbrojonego. W takim przypadku wynik obliczeń może prowadzić do wprowadzających w błąd rezultatów lub rozbieżności obliczeń nieliniowych.
Więcej informacji znajdziesz w Podstawach teoretycznych.
Głównym powodem, dla którego w aplikacji należy modelować wyłącznie elementy z betonu zbrojonego, jest fakt, że wytrzymałość betonu na rozciąganie jest pomijalna. Całe naprężenie rozciągające musi zatem zostać przeniesione przez zbrojenie.
Drugim powodem jest to, że w IDEA StatiCa Detail 3D nie jest stosowana mechanika pękania. Model nie symuluje jawnej propagacji rys ani nie wykorzystuje parametrów mechaniki pękania betonu (G_f, K_IC, kształt powierzchni pęknięcia). Beton jest modelowany jako materiał ciągliwy z poziomą gałęzią plastyczną przy ściskaniu – po osiągnięciu granicznego naprężenia ściskającego naprężenie pozostaje stałe, a jedynie odkształcenia nadal rosną aż do zadanej granicy. W konsekwencji Detail 3D potrafi uwzględnić plastyczną redystrybucję naprężeń i odkształceń w strefach nieciągłości, ale nie modeluje jawnie kruchych mechanizmów zniszczenia rządzonych mechaniką pękania (np. czystego zniszczenia betonu niezbrojonego przy ścinaniu, niestabilnej propagacji pojedynczej dominującej rysy itp.).
Podsumowując, modele muszą spełniać definicję betonu zbrojonego przedstawioną w normach międzynarodowych. Przestrzegaj zasad zbrojenia, aby uzyskać poprawne wyniki.
Stan graniczny nośności
Wszystkie obliczenia i sprawdzenia normowe są zaimplementowane wyłącznie dla SGN. Definicja materiałów oraz sposób obliczeń muszą być inne dla SGU. Różnicę tę można zobaczyć w Detail 2D.
Compression softening
Na początek zdefiniujmy, czym jest compression softening: Beton przy ściskaniu traci wytrzymałość i sztywność, gdy jednocześnie jest silnie zarysowany w wyniku rozciągania, tj. gdy występują duże poprzeczne odkształcenia rozciągające.
W przypadkach, gdy nośność jest zdeterminowana przez krzyżulec ściskany (przekątną ściskaną) przebiegający przez silnie zarysowany beton, Detail 3D ma tendencję do zawyżania nośności (tj. do wyniku nieco po stronie niebezpiecznej), jeśli wynik jest interpretowany bezpośrednio jako rzeczywista nośność graniczna.
Z tych powodów moduł 3D nadaje się do stosowania wyłącznie do weryfikacji wytrzymałości kotwienia w prostych blokach z betonu zbrojonego.
Chociaż możliwe jest modelowanie, na przykład, oczepu palowego przy użyciu podpór na niewielkiej powierzchni, weryfikacja nie jest wiarygodna, ponieważ efekt osłabienia (softening) staje się istotny, szczególnie w zagadnieniach związanych z przebiciem. Taka sama sytuacja może wystąpić w przypadku cienkiej płyty z umieszczonym na niej słupem oraz w innych podobnych przypadkach.
Dla takich sytuacji konieczne jest zaimplementowanie osłabienia betonu (concrete softening), co jest obecnie dostępne wyłącznie w module 2D. Dlatego moduł 3D może być stosowany wyłącznie do sprawdzania zniszczeń, na które ten efekt nie ma wpływu.
Sprawdzenie kotwy
Element kotwy zdefiniowano jako zdolny do przenoszenia normalnych sił rozciągających lub ściskających, a także sił tnących, z uwzględnieniem sztywności zginania, jak opisano w Podstawach teoretycznych.
Obsługujemy sprawdzenia normowe zgodnie z odpowiednimi normami (tylko EN), dlatego IDEA StatiCa Detail może być stosowany niezależnie do oceny kotew (kotwy, zbrojenie, beton).
Zaimplementowane normy: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1
Do weryfikacji innych komponentów złącza (spoin, blach itp.) należy użyć IDEA StatiCa Connection, gdzie można również wykonać pełne sprawdzenie kotwy dla betonu niezbrojonego. Kotwienie w Connection — wraz z przyłożonymi siłami — może zostać wyeksportowane do Detail w celu dodatkowego zaprojektowania zbrojenia.
Dla norm ACI i australijskiej sprawdzenia normowe kotew przy ścinaniu oraz przy ścinaniu i rozciąganiu jednocześnie nie są jeszcze zaimplementowane, dlatego zawsze konieczne jest korzystanie z obu aplikacji w celu kompleksowego sprawdzenia normowego kotew.
Wywrócenie
Jeśli obciążenie wprowadzone w modelu powoduje jego wywrócenie, model będzie obliczany aż do rozbieżności lub osiągnięcia kryterium. Zazwyczaj trwa to długo i otrzymujesz następujący wynik:
Wyświetlany jest procent przeniesionego obciążenia. Ponadto w wynikach pomocniczych pokazane jest ekstremalne odkształcenie.
Obejście: Zaleca się obliczenie dowolnego modelu najpierw z mnożnikiem domyślnego rozmiaru siatki ustawionym na wysoką wartość (4-5). Ten mnożnik można znaleźć w Ustawienia -> Ustawienia siatki. Obliczenia będą szybkie i będzie można sprawdzić, czy wywrócenie stanowi problem, czy nie.
Konieczne jest sprawdzenie, czy uwzględniono ciężar własny bloku betonowego, ponieważ może on zapobiec wywróceniu modelu. Należy pamiętać, że przy imporcie z aplikacji Connection ciężar własny nie jest automatycznie wprowadzany do modelu — szczegóły poniżej.
Ograniczenia importu z Connection
Kontakty
Ogólnie import sił działających na płytę podstawy poprzez kontakt z inną blachą stalową nie jest obsługiwany. Dotyczy to zarówno kontaktu typu krawędź-powierzchnia, jak i kontaktu typu powierzchnia-powierzchnia. Więcej informacji w tym artykule.
Kotwienie przez element
Do aplikacji Detail można poprawnie zaimportować wyłącznie modele zakotwione przez płytę podstawy. W przypadku modeli, w których elementy są połączone z blokami betonowymi bezpośrednio, płyta łącząca element z kotwami jest importowana bez obciążeń.
Ciężar własny nie jest dodawany automatycznie
Ciężar własny nie jest automatycznie obliczany/dodawany. Musi zostać ręcznie uwzględniony w projekcie dla Detail. Może to mieć wpływ przede wszystkim na weryfikację kotwienia do fundamentów, gdzie nieuwzględnienie ciężaru własnego mogłoby prowadzić do wywrócenia fundamentu, jak wspomniano w powyższym akapicie.
Nieobsługiwane typy kotwienia przy eksporcie
Kotwy z hakiem nie są obsługiwane w Detail. W eksportowanym pliku zamiast tego zostanie użyta podkładka.
Podkładka jest modelowana jako element płytowo-powłokowy bezpośrednio przyłączony do trzpienia kotwy, przenoszący obciążenie na beton wyłącznie poprzez kontakt ściskający. Sama płyta jest modelowana liniowo, bez plastyczności, i nie podlega sprawdzeniom nośności. Ponieważ trzpień ma zerową przyczepność, całe obciążenie jest przenoszone na beton poprzez podkładkę. Więcej informacji o typach kotew można znaleźć w artykule: Definicja pojedynczej kotwy.
Nieobsługiwane kombinacje typów kotew
Aplikacja Detail nie obsługuje łączenia śrub z łbem lub zbrojenia z innymi typami kotew. Te typy kotew nie zostaną uwzględnione w wyniku. Więcej informacji o opcjach płyt można znaleźć w artykule: Opcje płyt kotwiących.
Połączenie obciążeń zaimportowanych i wprowadzonych przez użytkownika
Obciążeń zaimportowanych i wprowadzonych przez użytkownika nie można łączyć w jednym modelu. Ze względu na powody opisane w Podstawach teoretycznych. Kotwy są importowane niepołączone z płytami podstawy. Jeśli utworzysz zdefiniowany przez użytkownika przypadek obciążenia, oczywiste jest, że obciążenie nie zostanie przeniesione poprawnie.
Obejście: Skopiuj zaimportowaną pozycję projektu, usuń wszystkie zaimportowane obciążenia, połącz wszystkie kotwy z płytą podstawy, a następnie możesz wprowadzić własny przypadek obciążenia zdefiniowany przez użytkownika.
Więcej bloków betonowych
Detail obsługuje tylko jeden blok betonowy. Blok betonu można jednak modyfikować za pomocą operacji Negative volume, Cutting plane oraz Cut. Dzięki temu możliwe jest modelowanie bardziej złożonych kształtów, takich jak cokoły, przedłużenia ław fundamentowych, kotwienie obok otworów itp.
Możliwe jest również zaimportowanie z Connection dwóch niezależnych bloków betonowych, które są importowane do Detail jako dwa oddzielne obiekty modelu, które można dalej modyfikować za pomocą operacji cięcia.
Więcej niż jedna płyta podstawy w jednym bloku
Eksport większej liczby płyt podstawy w jednym bloku jest obsługiwany, choć nie zaleca się importowania tzw. kotwienia krawędziowego.
W aplikacji Connection beton jest modelowany w sposób uproszczony przy użyciu podłoża Winklera. Z kolei model części stalowej powyżej bloku betonowego jest modelowany szczegółowo, z uwzględnieniem plastyczności materiałów. W celu bardziej szczegółowej weryfikacji betonu zbrojonego pod płytą podstawy możliwe jest wyeksportowanie płyty podstawy, kotew i obciążeń do aplikacji Detail. Tam beton jest modelowany plastycznie.
Kotwy są eksportowane jako rozłączone osiowo, a obciążenie między nimi jest zastępowane parą równych, lecz przeciwnie skierowanych sił (właśnie ze względu na brak sztywności części stalowej powyżej płyty podstawy). Dlatego nie jest możliwe, aby siły osiowe w kotwach zmieniały się, jeśli warstwa otulająca w narożniku bloku betonowego ulegnie uplastycznieniu. Podobnie spoiny płyt podstawy są eksportowane jako rozłączone, a połączenie jest zastępowane równymi, lecz przeciwnie skierowanymi siłami. Dlatego nie może wystąpić zmiana naprężenia w spoinie w przypadku uplastycznienia narożnika betonu.
Wynika z tego, że po eksporcie, choć wszystkie siły działające na płyty podstawy są w równowadze, warunki odkształcenia nie zostaną spełnione.
Dotyczy to bieżącej wersji 25.1.2. W poprzednich wersjach może to wyglądać inaczej, ponieważ stopniowo pracujemy nad usunięciem tych ograniczeń. Więcej informacji o każdej wersji znajdziesz w informacjach o wydaniu.