A rácsos szerkezetekről
A globális modell túlnyomórészt rácsrudakból épül fel, amelyek csak húzást/nyomást vesznek fel. Ez azt jelenti, hogy a szerkezeti elemekben a hajlítás és a nyírás teljesen elnyomásra kerül. Végeselem-módszer szempontjából a merevségi mátrixot az axiális tagok uralják, így a hajlítási és nyírási szabadságfokok (DOF – Degrees of freedom) kiesnek.
- A hajlítást axiális erőkké alakítja
- Maximalizálja az anyag kihasználtságát
- Egyértelmű teherátadási útvonalakat biztosít
- Nagy támaszközöket tesz lehetővé
- Egyszerűsíti a stabilitásvizsgálatot
Globális modell
A konzolos rácsos tartó rendszer az előregyártott vasbeton oszlophoz van rögzítve. A rácsos szerkezet egy gerendához két csuklós kapcsolattal csatlakozik. Az összes erő a horgonyokon keresztül húzásként és nyírásként, a nyomott betonon keresztül pedig nyomásként adódik át.
01) Globális rácsos tartó modell és egyértelmű teherátadási útvonal
Checkbot
Az ilyen típusú szerkezetek páros vagy többszörös csomópontokkal kerülnek importálásra a Checkbotba, amelyeket természetüknél fogva nem lehet egy készletként exportálni az IDEA StatiCa Connectionbe. Első lépésként a felső öv csomópontját töröljük. A felső övrúd ezután nem kapcsolódik egyetlen meglévő csomóponthoz sem, ezért az alsó öv csomópontjához kell csatlakoztatni, amely egyesíti a rácsrudat és az alsó övrudat. A folyamat befejezése után az összes szerkezeti elem egyetlen fő csomóponthoz tartozik. Ez lehetővé teszi, hogy az eltolásos összeállítással hatékonyabban lehessen kezelni a több szerkezeti elemet.
02) Checkbot modell + a szerkezeti elemek egyesítése egy csomópontba
IDEA StatiCa Connection
A megépített modell kettős L-szelvények sorozatából áll. A rácsos tartó felső és alsó övét helyszínen öntött alátétlemezek kapcsolják az előregyártott oszlophoz, amelyeket talplemez és előre hozzáhegesztett csomólemez egészít ki az építési helyszínen történő hatékony szerelés érdekében.
03) A tervezett lehorgonyzási modell leírása
A globális analízisben az axiális erők általában a keresztmetszet súlypontján keresztül hatnak. Ha azonban a valós kapcsolatban a csavarcsoport nem esik egybe a szelvény súlypontjával, külpontosság keletkezik. Ez a külpontosság másodlagos hajlítónyomatékokat idéz elő a csatlakozó szerkezeti elemekben.
Az ilyen hatásokat a szabványos globális végeselemes modell nem veszi figyelembe, hacsak a kapcsolat geometriáját és a teherbevezetést nem modellezzük explicit módon. A gyakorlatban az axiális erő külpontosságából eredő többletnyomaték megnövekedett hajlítófeszültségként jelentkezik, amely ezt követően hozzájárul a végső von Mises-feszültség értékeléséhez a részletes kapcsolatvizsgálatban.
A vizsgált rácsos szerkezeti kialakításnál az N–Vy–Vz kényszerfeltétel valósághűbb képet ad az erőátadásról. Ez az állítás nem általános ajánlás minden rácsos tartó rendszerre, hanem kifejezetten erre a szerkezeti elrendezésre vonatkozó következtetés.
Ezek a kényszerfeltételek megakadályozzák a csukló elfordulási deformációját, ami maradó reakciónyomatékokat eredményez. Ezenfelül a függőleges rácsrúd megtámasztja az övrúd hajlítását, ami megerősíti azt a feltevést, hogy az N–Vy–Vz kényszerfeltétel ebben az esetben jobban tükrözi a kapcsolat tényleges viselkedését.
A kapcsolat mechanikája szempontjából ez a peremfeltétel ezért közelebb állónak tekinthető a fizikai valósághoz.
04) Kényszerített övrudak és rácsrudak
A drótváz modell megvilágítja a terhek pályáit és az egyes szelvények súlyponti vonalait.
05) Drótváz modell és egyértelmű teherátadási útvonal
A deformált alak és a feszültségek megjelenítése betekintést nyújt, és ellenőrzést ad arra, hogy a terhek helyesen kerültek-e felvitelre. A felső övben fellépő húzás és az alsó övben fellépő nyomás azt jelzi, hogy a helyettesítő modell jól működik.
06) Szabványellenőrzések és deformált alak
Az erők kölcsönhatását a betontömbben nem veszi figyelembe a modell, a Connection alkalmazásban a betonközegre érvényes egyszerűsítő feltevések miatt. A kihasználtság mindössze 38%, a horgonyellenőrzés mégsem felel meg. Miért történik ez?
Tájékoztatásul:
Az egymástól különálló talplemezeknél lévő horgonycsoportok kölcsönhatásban állnak egymással egyetlen betontömbben. Ez kívül esik a lehorgonyzás tervezésére vonatkozó szabványok hatókörén. A húzott beton kiszakadása és a beton kifeszülése (pryout) nem kerül ellenőrzésre. A beton szélének tönkremenetele nem kerül ellenőrzésre. (CEB-FIB: Bulletin 58 - Design of anchorages in concrete (2011) – 1.2. fejezet: 1.2-8. ábra és 1.2-9. ábra) .
A felhasználót a 3D Detail szabványellenőrzéshez irányítja, mivel a szabvány a fent említett elrendezésre nem ad megoldást.
07) Miért nem felel meg a horgonyellenőrzés?
A kihajlást a kapcsolat vizsgálatakor mindig ellenőrizni kell. A kihajlási alakot és a kihajlási tényezőt a biztonsági tartalék mutatójaként adjuk meg, és azonosítható az a alak, amely a legnagyobb valószínűséggel veszíti el elsőként a stabilitását.
Ez a lineáris kihajlásvizsgálatra vonatkozik, amelyben a csomólemez és a kettős L-szelvények falai közötti érintkezés megnyílik.
Nyitott érintkezés (rés):
Ha a lemezek az egyensúlyi állapotban elválnak egymástól:
- Az érintkezés inaktív
- Nem adódik hozzá merevségi hozzájárulás
- A felületek a kihajlási alakban egymástól függetlenül mozognak
A gyakorlati acél kapcsolatok következményei:
Sok acél kapcsolatban:
- csomólemezek
- szögacélok
- csavarlyukak
- alátétek
Az érintkezések az egyensúlyi állapotban csak részben aktívak.
Ezért a lineáris kihajlásvizsgálatban (LBA):
- Csak az éppen nyomott zónák adnak merevséget
- A későbbi lehetséges érintkezéseket figyelmen kívül hagyja
Ez az alábbiakhoz vezethet:
- helyi áthatolás a sajátalakokban
- túlzottan hajlékony kihajlási alakok
- nem valószerű deformációs képek.
Ez nem hiba – ez a sajátérték-alapú kihajlásvizsgálat alapvető korlátja érintkezés esetén.
08) Lineáris kihajlási alakok és kritikus tényező
IDEA StatiCa 3D Detail
A tervezési kör lezárásához, és ahhoz, hogy minden szerkezeti elemre – az előregyártott beton oszlopot is beleértve – megfelelő megoldást kapjunk, elengedhetetlen a meglévő vasalás kiosztásának figyelembevétele, valamint a rendszer vizsgálata a horgonyok és a betonacélok közötti kölcsönhatás figyelembevételével.
A teherátadási mechanizmus nem ér véget a talplemeznél. A horgonyerőket tapadás, befogás és strut-and-tie működés révén kell továbbítani a vasbeton szerkezeti elembe. Ezért a vasalást explicit módon be kell vonni az ellenőrző modellbe.
Az IDEA StatiCa Connection BIM kapcsolatának használatával az adatátvitel egyszerű és hatékony. Az alábbi információk közvetlenül importálhatók:
- A beton oszlop geometriája
- A talplemez és a horgonykiosztás
- A horgonyokban és hegesztésekben ébredő erők
Ez jelentősen felgyorsítja a végső szabványellenőrzéshez vezető utat.
A fizikailag konzisztens értékeléshez azonban a kötelező elemeket – különösen a vasalás kiosztását és a valósághű peremfeltételeket – a 3D Detail modellben (CSFM) kell megadni. Csak így értékelhető helyesen a beton és a vasalás együttdolgozása, és csak így vizsgálhatók a rideg tönkremeneteli módok (pl. beton kiszakadás) vasalt rendszer kontextusában.
A kapcsolat alkalmazásból származtatott, előre meghatározott erővektor-mező rendszere biztosítja a feszültségek értelmes újraelosztását a talplemez alatt.
09) Vasalás, peremfeltételek + erőeloszlás
Szükséges elvégezni az épségellenőrzést és a vizuális vizsgálatot annak érdekében, hogy a modell a várakozásoknak megfelelően viselkedjen. A nyomófeszültségek áramlása a várt viselkedést mutatja, a vasalásban ébredő feszültség pedig biztosítja a szerkezet biztonságát.
10) Összefoglaló ellenőrzés, feszültségáramlás
A deformált alaknak kell az első kimenetnek lennie, amellyel kétszer is ellenőrizhető a peremfeltételek helyessége. A deformált alak a várt viselkedést mutatja.
11) A horgonyok feszültségi állapota, deformált alak
Következtetések és legfontosabb tanulságok
Rácsos tartó modell = axiális idealizálás
Hatékony a globális erőfolyam szempontjából (csak húzás/nyomás), de a hajlítási és nyírási hatások elnyomásra kerülnek, ezért azokat a kapcsolat szintjén kell kezelni.
A súlyponti feltevés kritikus
A csavarcsoport és a szelvény súlypontja közötti eltérés másodlagos hajlítást okoz, amelyet a globális végeselemes analízis nem vesz figyelembe. Ezt részletes kapcsolattervezés során ellenőrizni kell.
A peremfeltételek határozzák meg a valóságot
Ebben az esetben az N–Vy–Vz kényszerfeltétel jobban tükrözi a csukló viselkedését. Az elfordulás megfogása és a rácsrudak működése jelentősen befolyásolja az övrúd viselkedését.
A vasalatlan betonban végzett horgonyellenőrzések konzervatívak
Az egyszerűsített szabványi feltevések tönkremenetelt jelezhetnek. A valódi teherbírás a vasalás kölcsönhatásától és a beton szerkezeti elemben történő erőújraelosztástól függ.
A vasalás zárja a kört
A teherátadási útvonal a talplemezen túl is folytatódik. Csak a vasalást és a valósághű peremfeltételeket tartalmazó 3D Detail (CSFM) modell képes megragadni az együttdolgozást, és megelőzni a rideg tönkremeneteli módokat.
Mindig ellenőrizze a deformált alakot
Ha a deformáció megfelel a szerkezeti szemléletnek, a modell valószínűleg a fizikai viselkedést tükrözi.
