以下教程介绍如何在 IDEA StatiCa Detail 中完整建立基础模型。从 Connection 软件导入至 Detail 的相关内容,请参阅教程 BIM link Connection to Detail。
1 新建项目
首先启动 IDEA StatiCa 应用程序。在 IDEA StatiCa 主窗口中,打开 Detail 软件以定义新项目。

选择 3D Model 类型和空白模板。按照下图调整参数(混凝土 C25/30,螺栓等级 10.9,混凝土保护层 40 mm)。最后,点击 Create。

2 几何
已创建一个完全空白的项目,现在需要从头开始设置所有内容。接下来必须定义一个新的实体块。

下一步是通过添加新的面支撑来约束该块体。用户可以在每个方向上设置不同的刚度。默认情况下,竖向支撑设置为"仅受压",以反映土体无法传递拉力的实际情况。土弹簧刚度值通常需与岩土工程师协商确定,一般取决于地基土质、基础埋深、基础形状及所施加的荷载。输入值 kz = 40 MN/m3,对应良好的基础条件(极硬黏土)。面支撑可设置于整个面或仅设置于由折线定义的局部区域。本例中,使用默认设置整个面。

请注意,本软件不能替代基础的岩土验算。它不检验地基压力值,也不对基础的稳定性进行规范校核。若弯曲荷载设置过大,基础将发生倾覆(表现为分析不收敛或出现较大变形/位移)。
下一步是定义传力装置。底板将是首先创建的构件。您将定义一块位于混凝土块体边缘附近的方形钢底板。剪力通过钢板与混凝土表面之间的摩擦传递。此外,剪力传递也可通过抗剪键或锚栓来实现。
底板厚度设为 60 mm,以确保其表现为刚性板,防止因变形导致锚栓力或混凝土接触应力计算有误。从 Connection 软件导出数据时,底板的变形通过沿连接结构周边生成荷载来加以考虑。此外,锚栓中的力直接从 Connection 软件传递,其中底板被建模为由连接结构加劲的塑性材料。有关此主题的更多详情,请参阅文章 Import of anchoring from Connection to Detail。

底板定义完成后,现在需要设置锚栓。锚栓应采用 10.9 级钢材。
可选择两种类型的锚栓:
现浇锚栓:预埋锚栓,其粘结性能与钢筋相同
后锚固(粘结型):后锚固(化学锚栓),可根据实际粘结强度自定义粘结强度。详情请参阅文章 Bond strength for anchors in Detail 3D。
使用后锚固 - 螺纹杆,将材料设置为 Steel 10.9,粘结强度设为 5.0 MPa。粘结强度值须根据粘结型锚栓制造商提供的技术文件确定。

将锚栓与底板相互连接非常重要,因为荷载将施加于其上。将锚栓复制三次并调整位置。

3 钢筋
选择 Rebar-Assembly(1)-->Group of the bars 3D(2),并填写直径、属性和几何(3)。

复制该操作并更改面。其他所有选项保持不变。

再次复制该操作,并修改参数以定义水平钢筋。

最后一步是定义抗剪钢筋。可将其建模为两端完全粘结的竖向钢筋。复制该操作并最后一次修改参数。

4 荷载与组合
将有两个荷载工况:LC1:自重,LC2:永久荷载。
从自重开始。

下一步,定义作用于底板上的永久荷载设计值。可以定义集中荷载的六个分量及其在底板上的位置。

现在,创建设计荷载组合。可根据规范添加组合系数。如前所述,底板上的集中力已为设计值,因此 LC2 的系数保持为 1.0。

5 计算与校核
在运行分析之前,强烈建议将网格倍增系数改为 2,以加快模拟过程。此步骤并非强制要求,但可缩短计算时间并有助于发现任何不收敛问题。如果一切运行顺利且未出现问题,可将倍增系数切换回 1,并进行最终分析和校核。

分析完成后,屏幕左上角将显示结果简要概览。可切换至 Check 选项卡。将显示汇总结果,展示混凝土和钢筋中的应力流。

有效主应力
混凝土中的有效主应力(EPS)根据混凝土块体的体积行为确定,并直接与混凝土强度设计值 fcd 进行比较。混凝土最大压应力 σc3 与有效主应力之间的关系通过 kappa 系数表达。有关有效主应力的更多内容,请参阅此处。

截面
您还需要查看混凝土块体内部的情况。为此,可以定义一个截面。可以定义任意平面并设置其位置。

可以在任意方向定义任意数量的截面。要切换回默认视图,请点击截面图标。

钢筋应力
在钢筋校核中,可以显示所有钢筋和锚栓的应力和应变。可以注意到,靠近角部的锚栓承载比最大。

锚固
锚固选项卡允许用户显示每根钢筋和锚栓的粘结应力及总力。

锚栓应始终按规范进行校核。可以使用 Connection 和 Detail 软件对锚栓和混凝土块体进行完整的规范校核。有关 Connection 和 Detail 中校核内容的更多信息,请参阅文章 Complete code-check of anchors and concrete block with IDEA StatiCa (EN)。
有些校核是 Connection 软件无法执行的。IDEA StatiCa Connection 中缺失的这些校核可通过 Detail 来补充:

此外,Detail 软件会自动考虑锚栓附近的钢筋,这可以显著提高以混凝土锥体破坏为控制工况的锚栓承载能力。
变形
强烈建议在分析后检查变形,以确保模型未出现大变形、显著转动或任何有限单元的畸变。这将提供分析结果的总体概览,并有助于识别分析过程中可能出现的任何问题。
切换至辅助并开启变形显示。

6 报告
最后,转到 Report Preview/Print。IDEA StatiCa Detail 提供完全可自定义的报告,可打印或以可编辑格式保存。

您已学会如何在 IDEA StatiCa Detail 中输入带钢筋的混凝土块体、设置支撑并使用传力装置。您了解了如何输入荷载和定义荷载组合,最后还学习了如何执行分析和规范校核。




