Makas Yapılar Hakkında
Global model ağırlıklı olarak yalnızca çekme/basıncı karşılayan makas elemanlarından oluşturulmuştur. Bu, elemanlardaki eğilme ve kesmenin tamamen bastırıldığı anlamına gelir. Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) açısından rijitlik matrisinde eksenel terimler baskındır; eğilme ve kesme serbestlik dereceleri (DOF) elenir.
- Eğilmeyi eksenel kuvvetlere dönüştürür
- Malzeme kullanım oranını en üst düzeye çıkarır
- Net yük yolları sağlar
- Büyük açıklıkların geçilmesini mümkün kılar
- Stabilite değerlendirmesini basitleştirir
Global model
Konsol makas sistemi prekast betonarme kolona sabitlenmiştir. Makas yapı, bir çift mafsallı birleşim aracılığıyla bir kirişe bağlanmıştır. Tüm kuvvetler, çekme ve kesme altındaki ankrajlar ile basınç altındaki betonarme aracılığıyla aktarılır.
01) Global makas modeli ve net yük yolu
Checkbot
Bu tür yapılar Checkbot'a eşlenmiş veya çoklu düğüm noktalarıyla aktarılır; bu düğüm noktaları doğaları gereği IDEA StatiCa Connection'a tek bir set olarak aktarılamaz. İlk adımda üst başlık düğüm noktası silinir. Üst başlık elemanı mevcut herhangi bir düğüm noktasıyla ilişkisiz kalır ve diyagonal ile alt başlık elemanlarını birleştiren alt başlık düğüm noktasına bağlanmalıdır. İşlem tamamlandığında tüm elemanlar tek bir ana düğüm noktası altında birleştirilmiş olur. Bu, ofsetli montaj ile daha fazla elemanın daha etkin biçimde kontrol edilmesinin yolunu açar.
02) Checkbot modeli + elemanların tek bir düğüm noktasında birleştirilmesi
IDEA StatiCa Connection
Oluşturulan model, bir dizi çift L profilinden meydana gelir. Makasın üst ve alt başlıkları, yerinde dökme pul levhaları aracılığıyla prekast kolona bağlanır; şantiyede verimli montaj için bunlara bir taban plakası ve önceden kaynaklanmış köşe plakası eşlik eder.
03) Tasarlanan ankraj modelinin açıklaması
Global analizde eksenel kuvvetlerin genellikle kesitin ağırlık merkezinden etki ettiği varsayılır. Ancak gerçek birleşimdeki cıvata grubu kesitin ağırlık merkeziyle hizalı değilse bir dışmerkezlik oluşur. Bu dışmerkezlik, bağlanan elemanlarda ikincil eğilme momentleri doğurur.
Birleşim geometrisi ve yük girişi açıkça modellenmediği sürece bu etkiler standart bir global FEA modelinde yakalanmaz. Uygulamada, eksenel kuvvet dışmerkezliğinden kaynaklanan ek moment artan eğilme gerilmesi olarak ortaya çıkar ve bu da ayrıntılı birleşim değerlendirmesinde nihai von Mises gerilmesi hesabına katkıda bulunur.
İncelenen makas konfigürasyonu için N–Vy–Vz sınırı, kuvvet aktarımının daha gerçekçi bir temsilini sağlar. Bu ifade tüm makas sistemleri için genel bir öneri değildir; bu yapısal düzene özgü bir sonuçtur.
Bu sınırlar birleşim noktasındaki dönme deformasyonunu bastırır ve artık reaksiyon momentleriyle sonuçlanır. Ayrıca düşey diyagonal başlık eğilmesini tutarak, bu durumda N–Vy–Vz sınırının gerçek birleşim davranışını daha iyi yansıttığı varsayımını güçlendirir.
Birleşim mekaniği açısından bu sınır koşulu bu nedenle fiziksel gerçekliğe daha yakın kabul edilir.
04) Sınırlandırılmış başlıklar ve diyagonaller
Tel model, yüklerin izlediği yolları ve her kesit için ağırlık merkezi çizgilerini görünür kılar.
05) Tel model ve net yük yolu
Deforme olmuş şekil ve gerilme görselleştirmeleri, yüklerin doğru uygulanıp uygulanmadığına dair bilgi ve bir mantık kontrolü sağlar. Üst başlıktaki çekme ve alt başlıktaki basınç, yerine konan modelin iyi çalıştığını gösterir.
06) Yönetmelik kontrolleri ve deforme olmuş şekil
Connection uygulamasında betonarme ortam için geçerli olan basitleştirilmiş varsayımlar nedeniyle, betonarme blokta kuvvetlerin etkileşimi dikkate alınmaz. Kullanım oranı yalnızca %38'dir ve ankraj kontrolü başarısız olur. Bu neden olur?
Bilginize:
Ayrı taban plakalarındaki ankraj grupları, tek bir betonarme blok içinde birbiriyle etkileşir. Bu durum, ankraj tasarımına ilişkin standartların kapsamı dışındadır. Çekme altında beton kopması ve beton sıyrılması (pryout) kontrol edilmez. Beton kenar göçmesi kontrol edilmez. (CEB-FIB: Bulletin 58 - Design of anchorages in concrete (2011) – Bölüm 1.2: Şekil 1.2-8 ve Şekil 1.2-9) .
Yönetmelik, yukarıda belirtilen düzeni kapsamadığı için kullanıcı 3D Detail yönetmelik kontrolüne yönlendirilir.
07) Ankrajlarda neden başarısız olur?
Birleşim incelenirken burkulma her zaman kontrol edilmelidir. Mod şekli ve burkulma katsayısı güvenlik payının göstergeleri olarak verilir; ilk olarak stabilitesini yitirmesi en olası mod belirlenebilir.
Bu durum, köşe plakası ile çift L kesitlerin duvarları arasındaki temasın açıldığı doğrusal burkulma analiziyle ilgilidir.
Açık temas (boşluk):
Plakalar denge durumunda birbirinden ayrılmışsa:
- Temas aktif değildir
- Rijitliğe herhangi bir katkı eklenmez
- Yüzeyler burkulma modunda birbirinden bağımsız hareket eder
Pratik çelik birleşimler için sonuçlar:
Birçok çelik birleşimde:
- köşe plakaları
- köşebentler
- cıvata delikleri
- rondelalar
Temaslar denge durumunda yalnızca kısmen aktiftir.
Bu nedenle LBA'da:
- Yalnızca şu anda basınç altındaki bölgeler rijitliğe katkıda bulunur
- Gelecekte oluşabilecek temaslar dikkate alınmaz
Bu durum şunlara yol açabilir:
- özmodlarda yerel girişim (penetrasyon)
- aşırı esnek burkulma modları
- gerçekçi olmayan deformasyon örüntüleri.
Bu bir hata değildir — temaslı özdeğer burkulma analizinin temel bir sınırlamasıdır.
08) Doğrusal burkulma modları ve kritik katsayı
IDEA StatiCa 3D Detail
Tasarım döngüsünü kapatmak ve prekast betonarme kolon dahil tüm bileşenler için tatmin edici bir çözüm elde etmek amacıyla, mevcut donatı düzenini dikkate almak ve sistemi ankrajlar ile donatı çubukları arasındaki etkileşimi göz önünde bulundurarak değerlendirmek şarttır.
Yük aktarım mekanizması taban plakasında sona ermez. Ankraj kuvvetleri; aderans, sargılama ve Çubuk model yöntemi etkisiyle betonarme elemana yeniden dağıtılmalıdır. Bu nedenle donatı, doğrulama modeline açıkça dahil edilmelidir.
IDEA StatiCa Connection'dan gelen BIM bağlantısı kullanıldığında veri aktarımı basit ve verimlidir. Aşağıdaki bilgiler doğrudan içe aktarılabilir:
- Betonarme kolonun geometrisi
- Taban plakası ve ankraj konfigürasyonu
- Ankrajlarda ve kaynaklarda oluşan kuvvetler
Bu, nihai yönetmelik doğrulamasına giden yolu önemli ölçüde hızlandırır.
Ancak fiziksel olarak tutarlı bir değerlendirme elde etmek için zorunlu bileşenler — özellikle donatı düzeni ve gerçekçi sınır koşulları — 3D Detail modelinde (CSFM) tanımlanmalıdır. Betonarme ile donatının birleşik davranışı ancak o zaman doğru biçimde değerlendirilebilir ve gevrek göçme modları (örn. beton kopması) donatılı bir sistem bağlamında incelenebilir.
Connection uygulamasından türetilen, önceden tanımlanmış kuvvet vektör alanı sistemi, taban plakası altındaki gerçek gerilmelerin anlamlı biçimde yeniden dağılımını garanti eder.
09) Donatılar, sınır koşulları + kuvvet dağılımı
Modelin beklendiği gibi davrandığından emin olmak için bir mantık kontrolü ve görsel inceleme yapılması gerekir. Basınç gerilmesi akışı beklenen davranışı sergiler ve donatı gerilmesi tasarımın güvenliğini sağlar.
10) Özet kontrol, gerilme akışı
Deforme olmuş şekil, sınır koşullarının doğruluğunu çift kontrol etmek için kullanılan ilk çıktı olmalıdır. Deforme olmuş şekil, beklenen davranışı ortaya koyar.
11) Ankrajların gerilme durumu, deforme olmuş şekil
Sonuç ve temel çıkarımlar
Makas modeli = eksenel idealleştirme
Global kuvvet akışı için verimlidir (yalnızca çekme/basınç), ancak eğilme ve kesme etkileri bastırılmıştır ve birleşim düzeyinde ele alınmalıdır.
Ağırlık merkezi varsayımı kritiktir
Cıvata grubu ile kesit ağırlık merkezi (CG) arasındaki hizasızlık, global FEA'da yakalanmayan ikincil eğilme doğurur. Bu durum ayrıntılı bir birleşim tasarımında doğrulanmalıdır.
Sınır koşulları gerçekliği belirler
Bu durum için N–Vy–Vz sınırı birleşim davranışını daha iyi yansıtır. Dönme tutulması ve diyagonal etkisi, başlık davranışını önemli ölçüde etkiler.
Grobetondaki ankraj kontrolleri muhafazakârdır
Basitleştirilmiş yönetmelik varsayımları göçme olduğunu gösterebilir. Gerçek kapasite, betonarme elemandaki donatı etkileşimine ve kuvvetlerin yeniden dağılımına bağlıdır.
Donatı döngüyü kapatır
Yük yolu taban plakasının ötesinde devam eder. Yalnızca donatı ve gerçekçi sınır koşullarını içeren bir 3D Detail (CSFM) modeli, birleşik davranışı yakalar ve gevrek göçme modlarını önler.
Deforme olmuş şekli her zaman kontrol edin
Deformasyon yapısal sezgiyle uyumluysa, model büyük olasılıkla fiziksel davranışı yansıtmaktadır.
