以下教程介绍如何在 IDEA StatiCa Detail 中完整建立基础模型。从 Connection 软件导入到 Detail 的内容,请参阅教程BIM 链接:从 Connection 到 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 软件以新建项目。

选择 3D 模型类型和空白模板。按下图调整参数(混凝土 C25/30,螺栓等级 10.9,保护层 40 mm)。最后,点击创建。

2 几何
此时已创建一个完全空白的项目,所有内容都需要从零开始设置。接下来需要定义一个新的实体块。

下一步,通过添加新的面支座来支承该实体块。用户可以在各个方向上设置不同的刚度。默认情况下,竖向支座设置为“仅受压”,这反映了土体无法传递拉力的事实。土弹簧刚度值通常需与岩土工程师协作确定。一般而言,它取决于地基土、基础埋深、基础形状以及所施加的荷载。输入 kz = 40 MN/m3,对应良好的地基条件(非常坚硬的黏土)。面支座可以设置在整个表面上,也可以仅设置在由多段线定义的部分区域上。本例中,使用默认设置整个表面。

请注意,本软件不能替代基础的岩土工程验算。它不会检查土压力的数值,也不会对基础的稳定性进行规范校核。如果弯矩荷载设置过大,基础将发生倾覆(表现为分析不收敛或出现过大的变形/位移)。
下一步是定义传力装置。首先创建的是底板。您将定义一块位于混凝土块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,也可以将剪力传递指定给抗剪键或锚栓。
底板厚度设置为 60 mm,以确保其表现为刚性板,避免因变形而导致锚栓力或混凝土接触应力的计算错误。从 Connection 软件导出数据时,底板的变形通过沿所连接结构周边生成荷载来考虑。此外,锚栓中的力直接从 Connection 软件传递,其中底板被模拟为由所连接结构加劲的塑性材料。有关此主题的更多详情,请参阅文章锚固从 Connection 导入到 Detail。

底板定义完成后,接下来处理锚栓。锚栓采用 10.9 级钢材。
可以选择两种类型的锚栓:
现浇锚栓:预先安装的锚栓,其粘结特性根据所选类型(钢筋、带锚板的锚栓或栓钉)预先定义
后锚固(粘结型):后锚固锚栓(化学锚栓),可根据实际粘结强度自定义粘结强度。详见文章Detail 3D 中锚栓的粘结强度。
使用后锚固 - 螺纹杆,并将材料设置为钢材 10.9,粘结强度设置为 5,0 MPa。粘结强度值须依据粘结型锚栓生产商提供的技术文件设定。

必须将锚栓与底板相连,因为荷载将施加在底板上。将锚栓复制三次并调整位置。

3 钢筋
选择钢筋组件(1)-->沿多条边(2) 并填写属性(3)。

复制该操作并更改表面。其余所有选项保持不变。

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。可将其模拟为两端粘结完好的竖向钢筋。输入一组新的沿表面钢筋,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。
首先定义自重。

下一步,定义作用在底板上的永久荷载设计值。您可以定义点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。您可以根据规范添加组合系数。如前所述,底板上的点荷载已经是设计值,因此我们将 LC2 的系数保留为 1,0。

5 计算与校核
运行分析之前,我们强烈建议将网格倍数更改为二,以加快模拟过程。此步骤并非强制,但可以减少计算时间,并有助于发现任何不收敛问题。如果一切运行顺利且没有出现问题,您可以将倍数切换回一,并进行最终的分析和校核。

分析完成后,屏幕左上角会显示结果的简要概览。您可以切换到校核 选项卡。随后将显示汇总结果,呈现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。混凝土中的最大压应力 σc3 与有效主应力之间的关系通过 κ 系数表示。有关有效主应力的更多信息,请参阅此处。

剖面
您可能还希望查看混凝土块内部的情况。为此,可以定义剖面。您可以定义任意平面并设置其位置。

您可以在任意方向上定义任意数量的剖面。要切换回默认视图,请点击剖面图标。

锚栓和钢筋中的应力
在强度校核中,可以显示所有钢筋和锚栓的应力和应变。可以看到,靠近角部的锚栓承载比最大。

锚固
锚固选项卡可显示每根钢筋和锚栓的粘结应力及总力。

锚栓始终应按规范进行校核。您可以使用 Connection 软件和 Detail 软件对锚栓和混凝土块进行完整的规范校核。有关 Connection 和 Detail 中校核的更多信息,请参阅文章使用 IDEA StatiCa 对锚栓和混凝土块进行完整的规范校核 (EN)。
有些校核项 Connection 软件无法执行。IDEA StatiCa Connection 中缺失的这些校核可通过 Detail 补充完成:

此外,Detail 软件会自动考虑锚栓附近的钢筋,这可以显著提高混凝土锥体破坏起控制作用时锚栓的承载力。
变形
强烈建议在分析后检查变形,以确保模型没有出现大变形、显著转动或任何有限单元的畸变。这样可以对分析结果有总体了解,并有助于发现分析过程中可能出现的问题。
转到辅助并开启变形。

6 报告
最后,进入报告预览/打印。IDEA StatiCa Detail 提供完全可自定义的报告,可打印或保存为可编辑格式。

您已经学会了如何在 IDEA StatiCa Detail 中输入带钢筋的混凝土块、设置支座以及使用传力装置。您也已掌握如何输入荷载和定义荷载组合,最后还学会了如何进行分析和规范校核。




