Integrovaný návrh patní desky na betonový podstavec (ACI)

1 Nový projekt

Spusťte IDEA StatiCa Connection. Vše začíná na kartě Ocel. 

Ponechte výchozí nastavení topologie kotvení a vstupte do aplikace.

2 Návrh

Před provedením jakýchkoli úprav se ujistěte, že jste „rozložili" parametrickou šablonu. Nové parametrické šablony nabízejí rychlý způsob úpravy jednoduchých přípojů změnou několika parametrů. Chcete-li však zobrazit všechny možnosti přizpůsobení, rozložte parametrickou šablonu a získejte přístup k výrobním operacím.

Začněte úpravou velikosti průřezu sloupu šablony přípoje, který se právě otevřel. Nový průřez je W12x45.

Upravte operaci Patní deska, abyste dosáhli výsledné topologie zatíženého betonového bloku, jak je znázorněno níže. 

• S Detail 3D lze smyk nyní přenášet také prostřednictvím kotev, smykových zarážek a tření. 

Zadejte vnitřní síly pro dva zatěžovací stavy, jak je znázorněno níže. Vnitřní síly způsobují tlakové napětí na kontaktu mezi zeminou a betonovým blokem. Ve výchozím nastavení se předpokládá, že betonový blok je porušen trhlinami. 

3 Posouzení

Přejděte na kartu, zkontrolujte a vypočítejte. Normové posouzení prokáže způsob porušení kotev. Pojďme to prozkoumat podrobněji.

Prozkoumejme možná porušení pro tah a smyk podle ACI 318 Section 17.4. 

Prostudujte podrobné posouzení kotev, neboť na první stránce odhaluje neshodu.  Informuje vás o provedených normových posouzeních a o tom, co přesně nevyhovuje. Doporučuje se přijmout nezbytná opatření k řešení tohoto problému.

Analýza nevyhovujících posouzení kotev: 

• Problém je způsoben únosností betonu při vytržení kotev.
• Tento problém lze snadno vyřešit v IDEA StatiCa Detail, využívající metodu 3D CSFM. Pomáhá překonat model prostého nevyztuženého betonového bloku s trhlinami v IDEA StatiCa Connection.

4 Export

Interně vyvinutá aplikace IDEA StatiCa Connection nyní disponuje výkonným BIM propojením s Detail, které umožňuje návrh a posouzení železobetonových bloků s více kombinacemi.

Předpoklady pro export: 

• Model musí být předem vypočítán 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

Doplňující informace a parametry nastavené podle příslušných nastavení v aplikaci Connection:

• Přenos smyku (prostřednictvím kotev, smykových zarážek a tření) 
• Materiál
• Typ kotvení: Dodatečně instalované (lepené) / předem zabetonované kotvy
• Typ kotvení na konci: Podložka / Přímý / Ohyb / Hák / Smyčka
• Součinitel tření

5 Návrh

Tato část umožňuje upravit prvky, podpory, zatížení a kombinace a sestavu vyztužení.

Podpora

Zemina má určitou tuhost, kterou je třeba zohlednit pro přesný návrh. Plošná podpora umožňuje tuhost ve všech třech směrech a je nastavena jako výchozí neaktivní v tahu (nelinearita okrajových podmínek).

• Buďte opatrní při stanovování předpokladů okrajových podmínek. V případě nelinearity, jsou-li momenty poměrně vysoké, může se podpora betonového bloku v tahu během analýzy překlopit, což způsobí velké rotace. To může vést k divergentnímu modelu v důsledku pohybu poddajného tělesa.

Protože náš model je podstavec, na němž jsou pruty prodlouženy na základovou desku, zrušte výběr možnosti podpory pouze v tlaku pro směr Z. To umožní průběžnému vyztužení propojení se základem.

Přenosové prvky

Kotvy jsou převzaty z IDEA StatiCa Connection. Lze vybrat dva typy kotev.

Předem zabetonované kotvy: 

• Předem instalované kotvy se stejnými vlastnostmi soudržnosti jako pruty vyztužení

Dodatečně instalované (lepené) kotvy:

• Dodatečně instalované (lepené/chemické kotvy) s možností přizpůsobení pevnosti soudržnosti na základě skutečné pevnosti soudržnosti.

Modelování ocelového vyztužení

Nastavte krytí betonu na 2 in, které bude použito jako výchozí hodnota pro vyztužení.

Začněte vyztužovat podstavec přidáním prutů. Vyberte Sestava vyztužení (1) --> Skupina prutů 3D (2) a vyplňte parametry. 

Nyní je třeba přidat zbývající pruty. Zkopírujte operaci a změňte parametry označené červeně, jak je znázorněno níže.

Pro přidání počátečních třmínků přidejte novou skupinu prutů. Následující kroky poskytují potřebné vstupy pro parametry. 

Zkopírujte operaci a změňte pouze Definici tvaru, abyste přidali zbývající třmínky k podstavci.

Poslední částí je přidání smykového vyztužení k podstavci. V tomto modelu přidáme smykové vyztužení pro oba směry.

Zatížení a kombinace

Kombinace jsou převzaty z IDEA StatiCa Connection.  Chcete-li se dozvědět více o podrobnostech importu, postupujte podle odkazu – Import kotvení z Connection do Detail.

Vytvořte zatěžovací stav Vlastní tíha.

6 Posouzení

Před spuštěním analýzy důrazně doporučujeme změnit multiplikátor sítě na dvě nebo tři, aby se urychlil výpočet. Tento krok není povinný, ale může zkrátit výpočetní čas a pomoci odhalit případné problémy s divergencí. Pokud vše funguje hladce a nevzniknou žádné problémy, můžete přepnout zpět na multiplikátor jedna.

Výsledky

Ekvivalentní hlavní napětí

Ekvivalentní hlavní napětí (EPS) v betonu je stanoveno na základě objemového chování betonového bloku. Oblasti, které jsou nejvíce zatíženy, jsou identifikovány a zvýrazněny. Více informací o ekvivalentním hlavním napětí je obsaženo v tomto článku teoretického základu.

Napětí ve výztuži

Při posouzení vyztužení lze sledovat napětí v každém prvku vyztužení. Pořadí výsledků lze také změnit a zobrazit nejvíce namáhané vyztužení. Z přeuspořádaných výsledků je rychleji patrné, které kotvy a prvky vyztužení jsou nejvíce využity.

Při zobrazení využití vyztužení může uživatel jasně vidět, které vyztužení přispívá k přenosu zatížení a zabraňuje porušení betonového kužele. 

Kotvení

Zkontrolujte nastavení Kotvení a aktivujte Celkovou sílu v kotvách. Síly v kotvách se mohou mírně lišit v důsledku rozdílů ve výpočetních přístupech pro betonový blok. Rozdíly však nejsou významné. 

Deformace

Přejděte na Pomocné a zapněte Deformaci.

Posouzení deformace není povinné, ale důrazně se doporučuje zkontrolovat deformaci po analýze, aby bylo zajištěno, že model nevykazuje velké deformace, velké rotace ani poškozené konečné prvky. To poskytne přehled o výsledcích analýzy a pomůže identifikovat případné problémy, které mohly během analýzy vzniknout.

7 Protokol

Nakonec přejděte na Náhled/Tisk protokolu. IDEA StatiCa nabízí plně přizpůsobitelný protokol k vytištění nebo uložení v editovatelném formátu.

Provedli jste posouzení celého návrhu přípoje podle AISC a ACI 318. Ocelová část byla posouzena v IDEA StatiCa Connection a betonový blok byl normově posouzen v IDEA StatiCa Connection a Detail.