Verificarea completă conform codului a ancorelor și blocului de beton cu IDEA StatiCa (EN)

Eurocodul specifică mai multe moduri de cedare a ancorelor și a fundațiilor din beton și le împarte în continuare în funcție de tipul de încărcare. În IDEA StatiCa Connection, am putut evalua ancorele până acum, dar cu anumite limitări, unele verificări trebuiau efectuate manual. 

În același timp, armătura pentru blocurile de beton nu putea fi luată în considerare. Acest lucru se schimbă acum cu IDEA StatiCa Detail 3D, care adaugă mai multe posibilități. IDEA StatiCa Detail 3D nu oferă verificări conform codului așa cum suntem obișnuiți în standardul care le definește pentru betonul simplu. Cu toate acestea, prin analiza cu elemente finite, putem verifica că betonul armat va satisface încărcarea specificată și, în acest caz, va preveni cedarea betonului, care ar corespunde acelor condiții. Aplicațiile funcționează independent și pot fi utilizate separat, dar datorită legăturii dintre Connection și Detail, este posibil să se utilizeze Detail doar ca un calcul suplimentar. 

Acum, să parcurgem condițiile din Eurocode una câte una și posibilitățile pe care ni le oferă aplicațiile. 

Forță de întindere

Eurocodul împarte primul tip de încărcare (forță de întindere) în 6 cazuri posibile de cedare a ancorei sau a blocului de beton (a, b, c, d, e, f) și încă două pentru fundații armate (g, h). 

Figura de mai jos arată schematic care tip de cedare poate fi evaluat cu aplicația Connection și ce comportament poate fi acoperit prin utilizarea betonului armat și, prin urmare, a analizei în Detail. IDEA StatiCa Connection utilizează formule empirice din Eurocode ( EN 1992-4-7.2.1) pentru proiectarea ancorelor (CBFEM), în timp ce IDEA StatiCa Detail se bazează complet pe metoda elementelor finite (3D CSFM). Unele opțiuni de verificare se suprapun, prin urmare, în ambele aplicații, dar întotdeauna cu o metodă diferită. 

Prin natura metodelor implementate în software, în Connection poate fi luat în considerare doar betonul simplu, în timp ce în Detail poate fi luată în considerare doar fundația din beton armat. 

Principalele ipoteze și limitări ale analizei pentru IDEA StatiCa Detail 3D sunt menționate în articolul Limitări cunoscute. 

a) Cedarea oțelului 

Cedarea oțelului ancorelor solicitate la întindere este verificată în ambele aplicații. Rezistența la întindere a ancorei este verificată în Connection conform următoarei formule:

În Detail, ancorele sunt verificate conform Eurocodului selectat (1992-4 sau 1993-1-8) în Setările proiectului. Acest comportament se aplică începând cu versiunea 25.1.1. 

În versiunile mai vechi, ancorele sunt verificate ca bare de armătură obișnuite, pe baza diagramelor efort-deformație definite pentru materialele respective, utilizând valoarea deformației limită de maximum 5% (calculată pe baza efectului de participarea betonului întins; citiți mai multe în Baza teoretică)

b) Cedarea conului de beton 

Cedarea conului de beton poate fi verificată în Connection. Cu toate acestea, în Connection, aplicația poate lua în considerare doar betonul simplu. 

Prin urmare, în cazul în care conul de beton cedează, este indicat să se treacă la IDEA StatiCa Detail, unde este furnizată o analiză a întregului bloc armat. Rezistența la întindere a betonului este neglijată în mod conservativ, ceea ce înseamnă că capacitatea portantă pentru cedarea conului este determinată, în mare măsură, de cantitatea de armătură specificată. În imaginea de mai jos, puteți vedea direcțiile tensiunilor principale care indică forma conului menționat mai sus. În partea dreaptă, puteți vedea valorile tensiunilor din beton, care sunt evaluate cu valorile limită. 

 c) Cedarea prin smulgere

Această verificarea conform codului este disponibilă în Connection doar pentru anumite cazuri (a se vedea prima imagine din acest articol). O evaluare suplimentară este necesară pentru ancore mecanice post-instalate. 

În Detail, este posibil să se configureze așa-numitele ancore adezive și să se specifice rezistența de calcul la aderență conform parametrilor tehnici ai acestora. Ancorele vor fi apoi verificate pe baza acestor parametri. (Aplicabil doar pentru betonul armat.)

d) Cedarea combinată prin smulgere și cedarea betonului pentru dispozitive de fixare adezive

Acest mod de cedare poate fi detectat doar în Detail, unde tensiunile din beton și zonele de ancoraj sunt evaluate folosind 3D CSFM. Mecanismul de cedare combinată prin smulgere și cedarea betonului este în Detail bazat pe principiile definite mai sus, iar evaluarea sa face parte din verificarea rezistenței betonului și a ancorajului. (Aplicabil doar pentru betonul armat.)

e) Cedarea prin despicare a betonului

Nu este posibil de evaluat în Connection. Pentru Detail, cedarea prin despicare este de obicei o problemă a betonului simplu, unde utilizarea armăturii previne apariția acesteia. În același timp, este posibil să se vadă tensiunile și deformațiile atât ale armăturii sub compresiune sau întindere, cât și ale betonului sub compresiune în aplicația Detail. 

f) Cedarea prin explozie laterală a betonului 

Pentru betonul simplu, verificarea conform codului empiric Eurocode în Connection este posibilă. 

Pentru elementele structurale din beton armat, este posibil să se utilizeze Detail. Cedarea prin explozie laterală a betonului este acoperită în analiza rezistenței betonului. Unde tensiunile de întindere sunt preluate doar de armătură (după cum s-a menționat de mai multe ori mai sus).

Verificări suplimentare pentru blocurile de beton armat:

Pentru fundațiile armate, este necesară o evaluare suplimentară a armăturii. Cedarea oțelului armăturii și cedarea prin pierderea ancorajului armăturii fac parte din evaluarea armăturii în Detail. 

g) Cedarea oțelului armăturii

h) Cedarea prin pierderea ancorajului armăturii

Încărcare la forfecare

Eurocodul împarte al doilea tip de încărcare (forță tăietoare) în 4 cazuri posibile de cedare a ancorei sau a blocului de beton (a, b, c, d) și încă două pentru fundații armate (e, f). 

Figura de mai jos arată schematic care tip de cedare poate fi evaluat cu aplicația Connection și, de asemenea, ce comportament poate fi acoperit prin utilizarea betonului armat și, prin urmare, a analizei în Detail.  IDEA StatiCa Connection utilizează formule empirice din Eurocode ( EN 1992-4-7.2.2) pentru proiectarea ancorelor (CBFEM). Toate tipurile de cedare cauzate de forța tăietoare pot fi acoperite în aplicația Connection.  

În IDEA StatiCa Detail 3D, forța tăietoare poate fi preluată prin frecare, ancore sau pivot de forfecare. Este important de menționat că doar fundația este evaluată. Alte componente metalice (de ex. pivot de forfecare, suduri) trebuie verificate în Connection sau în altă parte. Din nou, trebuie subliniat că este necesar doar betonul armat.

a) Cedarea oțelului fără braț de pârghie

Cedarea oțelului fără braț de pârghie a ancorelor solicitate la forfecare este verificată în Connection. Rezistența la forfecare a ancorei este verificată în IDEA StatiCa Connection conform următoarei formule:

În Detail, ancorele sunt din nou verificate conform Eurocodului selectat (1992-4 sau 1993-1-8) în Setările proiectului. Acest comportament se aplică începând cu versiunea 25.1.1. Evaluarea nu este posibilă în Detail pentru versiunile mai vechi.

b) Cedarea oțelului cu braț de pârghie

Cedarea oțelului cu braț de pârghie a ancorelor solicitate la forfecare este verificată doar în Connection. Rezistența la forfecare a ancorei este verificată în IDEA StatiCa Connection conform următoarei formule:

Evaluarea nu este posibilă în Detail.

c) Cedarea betonului prin efect de pârghie

Cedarea betonului prin efect de pârghie a ancorelor solicitate la forfecare este verificată doar în Connection. Rezistența la forfecare a ancorei este verificată în IDEA StatiCa Connection conform următoarei formule:

Capacitatea la forfecare a betonului prin placa de bază este apoi evaluată în aplicația Detail. 

d) Cedarea marginii de beton

Cedarea marginii de beton a ancorelor solicitate la forfecare este verificată în Connection doar pentru betonul simplu. Rezistența la forfecare a ancorei este verificată în IDEA StatiCa Connection conform următoarei formule:

Cedarea marginii de beton poate fi verificată în Detail (doar pentru betonul armat). 

Verificări suplimentare pentru blocurile de beton armat:

Pentru fundațiile armate, este necesară o evaluare suplimentară a armăturii. Cedarea oțelului și cedarea prin pierderea ancorajului armăturii suplimentare fac parte din evaluarea armăturii în IDEA StatiCa Detail. 

e) Cedarea oțelului armăturii suplimentare

f) Cedarea prin pierderea ancorajului armăturii suplimentare

Concluzie

Cel mai semnificativ avantaj poate fi găsit în exemple precum ancorarea în apropierea unei margini și alte cazuri în care betonul simplu nu satisface încărcarea necesară. Rețineți că ancorele și pivoții de forfecare trebuie verificați în continuare în Connection, dar împreună, aceste două instrumente software oferă o soluție cuprinzătoare.

Datorită metodei și modului în care este concepută aplicația, aplicația Detail este potrivită doar pentru fundații armate.