Lưu ý rằng thiết kế thực tế này sử dụng hình học đã được tối ưu hóa, có thể gây ra các cảnh báo cấu tạo theo EN tiêu chuẩn. Chúng tôi giữ nguyên các thông số gốc để đảm bảo tính xác thực. Xem hình bên dưới.
Nếu bạn muốn bỏ qua phần thiết kế liên kết và chuyển thẳng sang phân tích Detail 3D, hãy tải xuống tệp Detail 3D và tiếp tục với Chương 5.
1 Dự án mới
Chạy IDEA StatiCa Connection. Mọi thao tác bắt đầu từ thẻ Steel.
Điều chỉnh các thiết lập mặc định cho Materials, sau đó nhấp vào Create a blank design.
2 Thiết kế
Sau khi tạo thiết kế trống, hãy đổi tiết diện của cấu kiện thành UB 610 x 305 x 238.
Tiếp theo, thêm một thao tác chế tạo khác và chọn Base plate.
Tiếp tục với thao tác kế tiếp và chọn Fastener grid or Contact để tạo các đinh neo.
Thêm một Fastener grid or Contact khác để tạo các neo cốt thép.
Thay đổi góc xoay của cốt thép trong thao tác GRD2 bằng cách chọn Editor.
Thêm một sườn tăng cứng.
Hàn sườn tăng cứng vào bản mã chân cột bằng thao tác General weld or contact.
Thêm thao tác Cut of member.
Thêm thao tác cuối cùng trong Connection, Fastener grid, or Contact.
Hãy thay đổi thông số Forces in để thiết lập vị trí của khớp.
Nhập các nội lực để kiểm tra neo.
- Lưu ý: Chúng ta chỉ sử dụng tải trọng lực cắt cho thiết kế dầm này. Để đơn giản hóa hướng dẫn, Lực giằng từ tổ hợp sự cố ULS, vốn được xét đến trong dự án thực tế, đã được loại bỏ.
3 Kiểm tra
Chuyển sang thẻ, Check -> Calculate. Kiểm tra tiêu chuẩn cho thấy dạng phá hoại xảy ra ở các neo. Theo mặc định, khối bê tông được giả định là đã nứt.
Hãy xem xét các kết quả. Chọn Equivalent stress, Bolt force, Mesh, Deformed và Anchors. Nhìn chung, bảng kết quả cho biết neo nào đạt và neo nào không đạt.
Bây giờ, hãy xem chi tiết các neo không đạt để xác định những kiểm tra tiêu chuẩn nào thỏa mãn và những kiểm tra nào không thỏa mãn.
Nguyên nhân kiểm tra neo không đạt:
- Theo EN 1992-4, Cl. 1.2(4), việc thiết kế các nhóm neo gồm nhiều loại neo khác nhau nằm ngoài phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn. Do đó, kiểm tra tiêu chuẩn mặc định cho kết quả không đạt. Để kiểm tra cấu hình này một cách phù hợp, cần phân tích chi tiết bằng module 3D Detail.
- Hạn chế này có thể được giải quyết dễ dàng trong Detail 3D, sử dụng phương pháp CSFM, thay thế việc đánh giá giải tích đơn giản hóa trong Connection bằng phân tích ứng suất - biến dạng 3D chặt chẽ.
Cốt thép gia cường (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):
- Kiểm tra tiêu chuẩn giải tích cho nón bê tông không đạt, do đó cần có cốt thép gia cường để truyền toàn bộ tải trọng kéo (356.3 kN) và lực cắt (400.0 kN). Điều này rất quan trọng do cấu hình neo "hỗn hợp".
- Hạn chế này có thể được giải quyết dễ dàng trong Detail 3D để xác nhận hiệu quả của cốt thép. Nếu kiểm tra thủ công, hãy giả định khả năng chịu lực của bê tông bằng không và đảm bảo diện tích cốt thép đáp ứng tổng các lực đã báo cáo.
Chiều sâu chôn neo (EN 1992-1-1 – Equation 8.6)
- Cảnh báo về chiều sâu chôn neo không đủ xuất hiện vì hướng dẫn này là một ví dụ thực tế với tường mỏng và neo nông. Độ toàn vẹn kết cấu của thiết kế được chứng minh thêm trong Detail.
4 Xuất dữ liệu
Điều kiện tiên quyết để xuất dữ liệu:
- Mô hình phải được tính toán và đã bao gồm kết quả.
Chuyển đến thẻ Check -> RC check -> Save.
Chỉ cho phép xuất dữ liệu đối với cấu trúc neo. Việc xuất dữ liệu cho phép chuyển các thành phần sau:
- Khối bê tông
- Neo
- Bản mã chân cột
- Tải trọng
Thông tin và thông số bổ sung được thiết lập theo các cài đặt tương ứng trong Connection:
- Truyền lực cắt (thông qua Neo, Chốt chịu cắt và Ma sát)
- Vật liệu
- Loại neo: Cấy sau (Keo dán) / Đổ tại chỗ
- Loại neo ở đầu cuối: Bản đệm/ Thẳng/ Móc/ Đinh neo
- Hệ số ma sát
5 Thiết kế
Phần này cho phép bạn chỉnh sửa Cấu kiện, Gối đỡ, Tải trọng & Tổ hợp, và thêm một tổ hợp thanh thép (Rebar assembly).
Gối đỡ
Trong ví dụ này, liên kết được neo vào một bức tường liên tục ở tất cả các phía. Đối với các mô hình con như vậy, chúng ta sử dụng gối đỡ ngàm cứng với cốt thép liên tục. Thiết lập này mô phỏng tính liên tục của tường, cho phép truyền lực kéo bất chấp các thiết lập chỉ chịu nén, mà không cần các định nghĩa độ cứng phức tạp.
Hãy gán các gối đỡ vào mô hình:
Phần tử truyền lực
Các neo được nhập từ IDEA StatiCa Connection. Do thiết kế sử dụng hai loại neo khác nhau, chúng ta sẽ tách riêng việc truyền tải trọng để đảm bảo ứng xử an toàn và dự đoán được. Cách tiếp cận này phù hợp với thực hành thiết kế kết cấu tiêu chuẩn của Vương quốc Anh nhằm giải quyết hạn chế của EN 1992-4 (Cl. 1.2(4)), vốn loại trừ các nhóm neo hỗn hợp khỏi phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn. Bằng cách gán lực cắt và lực kéo cho các nhóm neo cụ thể, chúng ta tạo ra một đường truyền lực đã được kiểm chứng, đáp ứng các yêu cầu an toàn.
Neo SF1 – SF6: Bật Active for shear transfer và tắt Active for axial forces transfer.
Neo cốt thép SF7 – SF10: Thực hiện ngược lại – tắt Active for shear transfer và bật Active for axial forces transfer
Nếu bạn thiết kế móng từ đầu trong Detail application, cả hai tùy chọn sẽ được bật theo mặc định. Khi truyền lực cắt, bạn phải xác định neo nào sẽ chịu lực và chọn các neo đó cho phù hợp. Điều này phù hợp với các yêu cầu của EN, trong đó quy định rằng lực cắt chỉ được gán cho các neo có hiệu quả trong kiểm tra phá hoại mép bê tông.
Cốt thép
Hãy tăng chiều cao và chiều rộng của khối bê tông. Điều này giúp quan sát mô hình rõ hơn và cho phép chúng ta xem toàn bộ biểu đồ ứng suất dọc theo các thanh cốt thép.
Đặt Concrete cover bằng 30 mm; giá trị này sẽ là giá trị mặc định cho cốt thép. Ngoài ra, hãy đặt Anchorage type mặc định cho các thanh dọc và đai thép.
Trước khi định nghĩa cốt thép, hãy tắt nút Rebars. Thao tác này đảm bảo chỉ hiển thị nhóm thanh mà bạn đang chọn, giúp khung nhìn gọn gàng và không bị rối.
Tiếp theo, chèn một On Surface reinforcement mới để tạo cốt thép dọc nằm ngang liên tục (cốt thép chính ở cả hai mặt).
Nhân đôi thao tác để thêm cốt thép đứng liên tục ở cả hai mặt và điều chỉnh các thiết lập như hình bên dưới.
Theo tính toán kết cấu, không cần cốt thép chịu cắt bổ sung bên ngoài chu vi cắt. Do đó, các bước sau chỉ tập trung vào việc tạo cốt thép chịu cắt bên trong chu vi cắt dựa trên thiết kế gốc.
Sao chép hạng mục cốt thép hiện có và chỉnh sửa phù hợp để có các đai thép thích hợp biểu diễn cốt thép chịu cắt.
Nhân đôi thao tác GB3D3 và cập nhật các tùy chọn bên dưới để định nghĩa cốt thép chịu cắt.
Tiếp tục bằng cách sao chép thao tác GB3D4 và thay đổi các thông số.
Bây giờ, sao chép thao tác GB3D5 và sửa đổi các thiết lập của nó để đáp ứng các yêu cầu về chu vi cắt.
Tái sử dụng thao tác GB3D3 bằng cách sao chép và điều chỉnh các giá trị.
Sao chép thao tác GB3D7 và thay đổi các tùy chọn.
Tạo thêm một bản sao của thao tác GB3D5 và áp dụng các thay đổi bên dưới.
Cuối cùng, sao chép thao tác GB3D9 và cập nhật các tùy chọn cốt thép cuối cùng.
Bây giờ, hãy định nghĩa cốt thép chịu cắt theo cấu tạo. Mặc dù không bắt buộc theo tính toán kết cấu—vì trong trường hợp cụ thể này chỉ riêng bê tông đã đạt kiểm tra khả năng chịu lực cắt—chúng ta vẫn cần tuân thủ các quy tắc cấu tạo của tiêu chuẩn. Hơn nữa, IDEA StatiCa Detail yêu cầu mô hình phản ánh chính xác bố trí cốt thép thực tế.
Khoảng cách không đều giúp sắp xếp các đai thép một cách có hệ thống.
- Lưu ý: Xét về mặt tính toán, việc định nghĩa cốt thép này trong Detail application là rất cần thiết. Như đã nêu trong Cơ sở lý thuyết của phương pháp CSFM, và cũng được đề cập trong sách của Kaufmann về CSFM.
Sao chép thao tác GB3D11 và thay đổi các tùy chọn.
Thiết kế cốt thép cuối cùng.
Tải trọng và tổ hợp
Các tổ hợp được lấy từ IDEA StatiCa Connection. Tất cả các hệ quả của việc nhập dữ liệu được nêu
trong bài viết này.
Hãy thêm Self-weight:
Tạo một tổ hợp có trọng lượng bản thân, và thêm hệ số cho trọng lượng bản thân = 1.35 theo tiêu chuẩn
EN 1991-1-1
6 Kiểm tra
Trước khi chạy phân tích, chúng tôi đặc biệt khuyến nghị đổi Mesh multiplier thành 2 hoặc 3 để tăng tốc độ tính toán. Mặc dù bước này không bắt buộc, nó giúp giảm đáng kể thời gian tính toán và giúp phát hiện sớm các vấn đề phân kỳ tiềm ẩn. Nếu phân tích chạy trơn tru, bạn có thể đặt lại Mesh multiplier về 1 để có kết quả cuối cùng.
Phân bố ứng suất chính do lực nén trong thể tích bê tông.
Phản lực gối đỡ và cân bằng tĩnh giữa tải trọng ngoài và phản lực. Trường hợp lý tưởng là đạt giá trị không tuyệt đối trong kiểm tra tiêu chuẩn "Check equilibrium", điều này đảm bảo truyền lực hoàn toàn. Các giá trị dư nhỏ, chẳng hạn 1 kN và 1 kNm, có thể là sai số số học.
Kết quả
Ứng suất chính tương đương
Ứng suất chính tương đương (EPS) trong bê tông được xác định dựa trên ứng xử ba trục của khối bê tông. Các vùng chịu tải lớn nhất được xác định và làm nổi bật. Để cho thấy ảnh hưởng của hiệu ứng kiềm chế so với nén một trục, ứng suất tương đương được tính bằng hệ số kappa.
Dải ứng suất có thể được thay đổi tỷ lệ bằng chức năng dải giá trị. Chức năng này cho thấy vùng chịu ảnh hưởng của các dải ứng suất đó và giúp bạn hiểu ứng suất tập trung như thế nào trong chính chi tiết.
Mặt cắt kết quả
Để kiểm tra ứng xử bên trong của khối bê tông, hãy dùng nút + New để tạo các Sections và điều chỉnh Plane definition (vị trí và góc xoay) trong cửa sổ thuộc tính để cắt qua các vùng quan trọng. Điều này làm nổi bậtvùng bê tông xuất hiện biến dạng dẻo. Bạn có thể lưu các hình ảnh này vào Gallery để đưa vào Report cuối cùng. Thông tin chi tiết có trong bài viết này.
Ứng suất trong thanh cốt thép
Kết quả cho biết ứng suất trong các thanh cốt thép. Các giá trị chi tiết về ứng suất, biến dạng và hệ số sử dụng của tất cả các nhóm thanh được liệt kê trong thẻ Reinforcement.
Thẻ kiểm tra neo cho thấy ứng xử của các neo xét theo ứng suất, biến dạng và truyền lực. Đây là bằng chứng cho thấy các neo SF1-SF6 bị vô hiệu hóa khi chịu kéo và chỉ chịu lực cắt. Ngược lại, nhóm neo còn lại, SF7-SF10, chỉ chịu tải trọng theo phương kéo.
Neo
Thẻ Anchorage kiểm tra cường độ liên kết dính giữa cốt thép và bê tông. Thẻ này đảm bảo chiều dài neo được bố trí đủ để truyền lực. Kiểm tra so sánh ứng suất liên kết dính thực tế (τb) với cường độ liên kết dính giới hạn (fbd) để ngăn ngừa phá hoại do nhổ. Bạn có thể hiển thị riêng các kết quả này cho Reinforcement và Anchors.
Biến dạng
Chuyển sang thẻ Auxiliary và bật Deformation. Mặc dù không quy định giới hạn biến dạng cho ULS (Trạng thái giới hạn cường độ), việc xem xét hình dạng biến dạng là một kiểm tra tính hợp lý quan trọng. Điều này đảm bảo mô hình ổn định và không xuất hiện chuyển vị hoặc góc xoay phi thực tế (ví dụ do các phần tử bị rời nhau). Việc kiểm tra bằng mắt này giúp nhanh chóng phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trong mô hình hóa.
7 Báo cáo
Cuối cùng, chuyển đến Report -> Detailed -> Generate. IDEA StatiCa cung cấp báo cáo có thể tùy chỉnh hoàn toàn để in ra hoặc lưu ở định dạng có thể chỉnh sửa.
Bạn đã thực hiện kiểm tra thiết kế hoàn chỉnh theo EN 1993-1-8 (nút liên kết thép), EN 1992-4 (neo) và EN 1992-1-1 (kết cấu bê tông). Nút liên kết thép và neo được kiểm tra trong IDEA StatiCa Connection, trong khi tính toàn vẹn của khối bê tông và cốt thép được phân tích trong IDEA StatiCa Detail bằng phương pháp CSFM (phương pháp trường ứng suất tương thích) tuân thủ EN 1992-1-1.
