Upozorňujeme, že tento reálný návrh využívá optimalizovanou geometrii, která může vyvolat varování standardního konstrukčního detailu podle EN. Původní parametry ponecháváme z důvodu autenticity. Viz obrázek níže.
Pokud chcete přeskočit návrh přípoje a přejít přímo k analýze v Detail 3D, stáhněte si soubor Detail 3D a pokračujte kapitolou 5.
1 Nový projekt
Spusťte IDEA StatiCa Connection. Vše začíná na kartě Ocel.
Upravte výchozí nastavení Materiálů, poté klikněte na Vytvořit prázdný návrh.
2 Návrh
Po vytvoření prázdného návrhu změňte průřez prvku na UB 610 x 305 x 238.
Nyní přidejte další výrobní operaci a vyberte Patní deska.
Pokračujte další operací a zvolte Rastr spojovacích prvků nebo Kontakt pro vytvoření spřahovacích trnů.
Přidejte další Rastr spojovacích prvků nebo Kontakt pro vytvoření kotev výztuže.
Změňte natočení výztuže v operaci GRD2 výběrem Editor.
Přidejte výztužný plech.
Přivařte výztužný plech k patní desce pomocí operace Obecný svar nebo kontakt .
Přidejte operaci Řez prvku.
Přidejte poslední operaci v přípoji, Rastr spojovacích prvků nebo Kontakt.
Změňme parametr Síly v a nastavme polohu kloubu.
Zadejte vnitřní síly pro kotvení.
- Poznámka: Pro tento návrh nosníku použijeme pouze smykové zatížení. Pro zjednodušení tutoriálu byla vyloučena vazná síla z mimořádné kombinace MSÚ, která byla v reálném projektu uvažována.
3 Posouzení
Přepněte na kartu Posouzení -> Vypočítat. Normové posouzení prokáže mód porušení na kotvách. Ve výchozím nastavení se uvažuje, že betonový blok je s trhlinami.
Prozkoumejme výsledky. Vyberte Ekvivalentní napětí, Síla ve šroubu, Síť, Deformovaný tvar a Kotvy. Tabulka obecně ukazuje, které kotvy vyhovují a které nikoli.
Nyní si projděme detaily nevyhovujících kotev, abychom zjistili, která normová posouzení vyhovují a která nikoli.
Důvod nevyhovění posouzení kotev:
- Podle EN 1992-4, čl. 1.2(4) je návrh skupin kotev obsahujících různé typy kotev mimo rozsah platnosti normy. Normové posouzení proto ve výchozím nastavení nevyhoví. Pro správné ověření této konfigurace je nutná podrobná analýza pomocí modulu 3D Detail.
- Toto omezení lze snadno vyřešit v Detail 3D, který využívá metodu CSFM. Ta nahrazuje zjednodušené analytické posouzení v Connection přesnou 3D analýzou napětí-přetvoření.
Přídavná výztuž (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):
- Analytické normové posouzení betonového kužele nevyhoví, a proto je zapotřebí přídavná výztuž pro přenos celé tahové síly (356,3 kN) a smykové síly (400,0 kN). To je kritické vzhledem ke „smíšené" konfiguraci kotev.
- Toto omezení lze snadno vyřešit v Detail 3D a potvrdit tak účinnost výztuže. Při ručním posouzení předpokládejte nulovou únosnost betonu a zajistěte, aby plocha výztuže pokryla celkové uvedené síly.
Kotevní hloubka (EN 1992-1-1 – rovnice 8.6)
- Varování týkající se nedostatečné kotevní hloubky se zobrazuje proto, že tento tutoriál představuje reálný příklad s tenkou stěnou a mělkými kotvami. Konstrukční celistvost návrhu je dále prokázána v aplikaci Detail.
4 Export
Předpoklady pro export:
- Model musí být vypočten a výsledky musí být zahrnuty.
Přejděte na kartu Posouzení -> Posouzení ŽB -> Uložit.
Export je povolen pouze pro topologii kotvení. Export umožňuje přenos:
- Betonového bloku
- Kotev
- Patní desky
- Zatížení
Další informace a parametry, které jsou nastaveny podle odpovídajícího nastavení v Connection:
- Přenos smyku (prostřednictvím kotev, smykových zarážek a tření)
- Materiál
- Typ kotvení: Dodatečně instalované (chemické) / Předem zabetonované
- Typ kotvení na konci: Podložka / Rovné / Hák / Spřahovací trn
- Součinitel tření
5 Návrh
V této části můžete upravovat prvky, podpory, zatížení a kombinace a přidat sestavu výztuže.
Podpora
V tomto příkladu je přípoj kotven do stěny, která je spojitá ze všech stran. Pro takové dílčí modely používáme tuhé podpory se spojitou výztuží. Toto nastavení simuluje spojitost stěny a umožňuje přenos tahu navzdory nastavení pouze pro tlak, a to bez nutnosti složitých definic tuhosti.
Aplikujme podpory na model:
Přenosová zařízení
Kotvy jsou importovány z IDEA StatiCa Connection. Protože návrh používá dva různé typy kotev, oddělíme přenos zatížení, aby bylo zajištěno bezpečné a předvídatelné chování. Tento přístup odpovídá standardní britské inženýrské praxi pro řešení omezení normy EN 1992-4 (čl. 1.2(4)), která vylučuje smíšené skupiny kotev z rozsahu platnosti normy. Přiřazením smyku a tahu konkrétním skupinám kotev vytvoříme ověřenou cestu přenosu zatížení, která splňuje požadavky na bezpečnost.
Kotvy SF1 – SF6: Zapněte Aktivní pro přenos smyku a vypněte Aktivní pro přenos osových sil.
Kotvy výztuže SF7 – SF10: Postupujte opačně – vypněte Aktivní pro přenos smyku a zapněte Aktivní pro přenos osových sil
Pokud byste navrhovali základ od začátku v aplikaci Detail, byly by obě možnosti ve výchozím nastavení zapnuté. Při přenosu smyku musíte určit, které kotvy budou působící sílu přenášet, a vybrat je odpovídajícím způsobem. Je to v souladu s požadavky EN, které stanovují, že smyk má být přiřazen pouze kotvám účinným pro posouzení porušení hrany betonu.
Vyztužení
Zvětšeme výšku a šířku betonového bloku. Tím získáme přehlednější pohled na model a můžeme sledovat úplný průběh napětí podél prutů výztuže.
Nastavte Krytí betonu na 30 mm; tato hodnota bude sloužit jako výchozí hodnota pro výztuž. Dále nastavte výchozí Typ kotvení pro podélné pruty a třmínky.
Před definicí výztuže deaktivujte tlačítko Pruty výztuže. Tím zajistíte, že bude viditelná pouze skupina prutů, kterou právě vybíráte, a pohled zůstane přehledný.
Dále vložte novou Výztuž na povrchu pro vytvoření spojité podélné vodorovné výztuže (hlavní výztuž na obou površích).
Zduplikujte operaci pro přidání spojité svislé výztuže na obou površích a upravte nastavení podle obrázku níže.
Podle statického výpočtu není mimo smykový obvod zapotřebí žádná další smyková výztuž. Následující kroky se proto zaměřují výhradně na vytvoření smykové výztuže uvnitř smykového obvodu na základě původního návrhu.
Zkopírujte stávající položku výztuže a upravte ji tak, abyste získali vhodné třmínky představující smykovou výztuž.
Zduplikujte operaci GB3D3 a upravte níže uvedené možnosti pro definici smykové výztuže.
Pokračujte zkopírováním operace GB3D4 a změnou parametrů.
Nyní zkopírujte operaci GB3D5 a upravte její nastavení tak, aby splňovala požadavky na smykový obvod.
Znovu použijte operaci GB3D3 jejím zkopírováním a úpravou hodnot.
Zkopírujte operaci GB3D7 a změňte možnosti.
Vytvořte další kopii operace GB3D5 a proveďte níže uvedené změny.
Nakonec zkopírujte operaci GB3D9 a upravte poslední možnosti výztuže.
Nyní definujme konstrukční smykovou výztuž. Přestože není podle statického výpočtu požadována – protože samotný beton v tomto konkrétním případě vyhovuje posouzení smykové únosnosti –, musíme stále dodržet standardní pravidla pro konstrukční zásady. Kromě toho IDEA StatiCa Detail vyžaduje, aby model přesně odrážel skutečné uspořádání výztuže.
Nepravidelné rozteče pomáhají systematicky uspořádat třmínky.
- Poznámka: Z výpočetního hlediska je definice této výztuže v aplikaci Detail nezbytná. Jak je uvedeno v Teoretickém základu metody CSFM a také zmíněno v Kaufmannově knize o CSFM.
Zkopírujte operaci GB3D11 a změňte možnosti.
Konečný návrh výztuže.
Zatížení a kombinace
Kombinace jsou převzaty z IDEA StatiCa Connection. Všechny důsledky importu jsou uvedeny
v tomto článku.
Přidejme Vlastní tíhu:
Vytvořte kombinaci s vlastní tíhou a přidejte součinitel pro vlastní tíhu = 1,35 podle normy
EN 1991-1-1
6 Posouzení
Před spuštěním analýzy důrazně doporučujeme změnit Násobitel sítě na 2 nebo 3 pro urychlení výpočtu. Ačkoli tento krok není povinný, významně zkracuje dobu výpočtu a pomáhá včas odhalit potenciální problémy s divergencí. Pokud analýza proběhne bez problémů, můžete Násobitel sítě pro konečné výsledky vrátit zpět na 1.
Rozdělení hlavních napětí v tlaku v objemu betonu.
Reakce v podporách a statická rovnováha mezi vnějším zatížením a reakcemi. Ideálním stavem je dosažení absolutní nuly v normovém posouzení „Kontrola rovnováhy", což zaručuje úplný přenos sil. Malá reziduální hodnota, například 1 kN a 1 kNm, může být numerický artefakt.
Výsledky
Ekvivalentní hlavní napětí
Ekvivalentní hlavní napětí (EPS) v betonu se určuje na základě trojosého chování betonového bloku. Oblasti s nejvyšším zatížením jsou identifikovány a zvýrazněny. Pro získání představy o vlivu ovinutí ve srovnání s jednoosým tlakem se ekvivalentní napětí vypočítá pomocí součinitele kappa.
Rozsah napětí lze škálovat pomocí funkce rozsahu. Ukazuje oblast ovlivněnou těmito rozsahy napětí a poskytuje přehled o tom, jak je napětí soustředěno v samotném detailu.
Řez výsledků
Pro prohlížení vnitřního chování betonového bloku použijte tlačítko + Nový k vytvoření Řezů a upravte jejich Definici roviny (polohu a natočení) v okně vlastností tak, aby protínaly kritické oblasti. Tím se zvýrazní místa, kde beton podléhá plastické deformaci. Tyto pohledy můžete uložit do Galerie pro váš závěrečný Protokol. Další informace jsou k dispozici v tomto článku.
Napětí ve výztuži
Výsledky určují napětí ve výztuži. Podrobné hodnoty napětí, přetvoření a využití pro všechny skupiny prutů jsou uvedeny na kartě Vyztužení.
Karta posouzení kotev poskytuje přehled o chování kotev z hlediska napětí, přetvoření a přenosu sil. Zde je důkaz, že kotvy SF1–SF6 jsou v tahu deaktivovány a přenášejí pouze smyk. Zbývající skupina kotev SF7–SF10 naopak přenáší zatížení pouze v tahu.
Kotvení
Karta Kotvení ověřuje soudržnost mezi výztuží a betonem. Zajišťuje, že zajištěná kotevní délka je dostatečná pro přenos sil. Posouzení porovnává skutečné napětí v soudržnosti (τb) s mezní pevností v soudržnosti (fbd), aby se zabránilo porušení vytažením. Tyto výsledky můžete zobrazit samostatně pro výztuž a kotvy.
Deformace
Přepněte na kartu Pomocné a zapněte Deformaci. Přestože pro MSÚ (mezní stav únosnosti) nejsou předepsány limity deformací, kontrola deformovaného tvaru je důležitou kontrolou věrohodnosti. Zajišťuje, že model je stabilní a nevykazuje nereálné posuny nebo natočení (například v důsledku nespojených prvků). Tato vizuální kontrola pomáhá rychle odhalit případné problémy v modelování.
7 Protokol
Nakonec přejděte na Protokol -> Podrobný -> Generovat. IDEA StatiCa nabízí plně přizpůsobitelný protokol, který lze vytisknout nebo uložit v editovatelném formátu.
Provedli jste kompletní normové posouzení podle EN 1993-1-8 (ocelové styčníky), EN 1992-4 (kotvy) a EN 1992-1-1 (betonové konstrukce). Ocelový styčník a kotvení byly ověřeny v IDEA StatiCa Connection, zatímco celistvost betonového bloku a výztuž byly analyzovány v IDEA StatiCa Detail pomocí metody CSFM v souladu s EN 1992-1-1.
