IDEA StatiCa 推出了 Detail(3D Beta),用于解决三维问题,例如混凝土块体中的锚固。该解决方案使您无需过度简化即可完成设计,并获得基于承载能力极限状态(ULS)的规范校核。 IDEA StatiCa Detail(3D Beta)中实现的方法基于已经过验证的协调应力场法,该方法经过调整以能够求解三维问题(三轴应力)。同时,基本单元也扩展至第三维度。实体块是表示混凝土的基本单元,可在三个方向上发生变形。为了能够为基础创建复杂模型,我们实现了面支撑、底板、锚栓以及更多实体。以下文章将对所有这些实体及其功能进行说明。
实体块的形状
混凝土块体可通过名为"实体块"的构件类型进行建模,其几何形状可通过两种方式定义:
- 矩形形状 – 此选项适用于定义具有矩形底面和恒定高度的基础。通过为块体各侧定义偏移量,还可以对斜面基础进行建模。

- 具有定义高度的多边形底面 – 定义基础形状的第二种选项是将底面形状定义为一般多边形。但是,无法像前一选项中所述那样创建斜面基础。

面支撑
面支撑是唯一可为实体模型定义的支撑类型。形状定义有两种选项——可以为整个表面定义,也可以定义为轮廓由折线确定的一般区域。

面支撑的优势在于可以定义刚度并设置非线性行为,从而模拟与土体的接触。由一般形状(折线)定义的支撑可用于模拟桩基。
荷载传递装置
专为锚固开发了两种荷载传递实体:
- 底板 – 底板的形状可定义为矩形或一般折线。底板可与柱的一部分一起建模(选项"荷载传递 – 柱"),也可不含柱(选项"荷载传递 – 力")。当选择"荷载传递 – 力"选项时,所定义的荷载直接施加于底板。当定义了钢柱(通过其截面和长度)时,荷载施加于柱顶,其刚度有助于将应力正确分配至底板。


- 单锚栓 – 单锚栓是一种允许传递轴向荷载的一维单元。锚栓可与底板自动相互连接,也可直接由集中荷载加载*。

*测试版中锚栓存在若干限制。
锚栓仅传递压力和拉力。剪力(若从 Connection 导入)通过混凝土块体与底板之间的摩擦传递。锚栓只能施加轴向力。
Detail 软件中提供两种不同类型的锚栓:
- 现浇 – 钢筋
- 粘结型锚栓

对于粘结型锚栓,分析中还涉及另一个参数——粘结强度。该值默认设置为 2 MPa,用户应根据锚栓制造商数据表中的信息进行调整。

荷载
添加力组和面荷载对于易用性至关重要。我们共支持三种荷载类型:

- 面荷载 – 面荷载可施加于任何混凝土表面。可施加于整个表面,也可仅施加于由轮廓(折线)确定的某一区域部分。
- 集中荷载
- 力组 – 力组是一种定义多个集中荷载作为一组共同作用的实体。可施加于底板或混凝土表面。此荷载类型可用于模拟焊缝中将应力从柱传递至底板的力。

钢筋
开发了一种新型钢筋类型,可对基础进行充分配筋。钢筋组提供了多种定义钢筋的选项:
- 通过两点
- 沿表面边缘 – 沿表面边缘——创建平行于所选表面的钢筋层。用户定义每层中的钢筋根数以及平行于所选表面的层数。

- 沿一个或多个表面边缘 – 沿一个或多个表面边缘允许对具有复杂形状(与任意混凝土表面相关的平面曲线)的钢筋层进行建模。因此,该层仅由一根钢筋确定。但可以定义多个平行层。每个边缘的混凝土保护层可独立定义。这是建模箍筋的最佳选项。

- 沿折线
结果
在结果选项卡中,您将发现三项符合承载能力极限状态(ULS)的基本评估。

混凝土和钢筋中的应力与应变结果显示在"强度"部分。粘结应力及相关值可在"锚固"规范校核中找到。非线性变形的重要值显示在"辅助"规范校核中。

3D 测试版限制
发布测试版的目标是让用户有机会熟悉它、测试解决方案并向我们提供反馈。为明确对 3D Detail 测试版的预期,当前版本存在以下限制:
- 锚栓中无剪力传递——剪力仅通过底板与混凝土块体表面之间的摩擦传递。
- 分析结果和规范校核仅限于承载能力极限状态(ULS)
- 含锚栓网格的混凝土块体和底板单一模型的计算时间可能长达 10 分钟
- 用于结果可视化的截面将在测试版 2 中提供
- 模型单元的自重未被考虑
- 模型中只能使用一个实体混凝土块体
Detail 的三维解决方案正在进行密集开发和验证过程。随着 24.0 版本的发布,3D Detail 的第一个测试版已发布,测试版 2 预计于 2024 年 7 月发布,将改进结果解读、减少当前限制列表并带来额外功能。3D Detail 的测试版将在完成全面验证过程后转为 ALPHA 版本,并随 24.1 版本发布。
模型说明与验证
要了解更多关于 3D Detail 分析模型的信息,请阅读理论背景文章:
此外,3D Detail 模型和结果的首批验证已发表于以下文章:
此外,您还可以参考 Detail 理论背景文章,这些文章涵盖二维和三维模型中有限单元及承载能力极限状态结果解读的相关内容:
我们为您提供此测试版的早期访问权限,供您自行试用,同时我们将继续在严格的验证过程中对其进行测试。当前用户使用最新版本并拥有有效维护合同即可访问。如果您满足前提条件,可通过单击 Connection 软件功能区中的 Beta Detail 图标申请免费访问,该图标将引导您前往此登录页面,在那里填写表单并申请加入测试计划,即可免费访问 3D Detail。
注意:3D Detail 中的规范校核目前仅适用于欧洲规范(EN)。
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