Fußplatte auf Betonsockel – integrierte Bemessung (ACI)

1 Neues Projekt

Starten Sie IDEA StatiCa Connection. Alles beginnt auf der Karte Stahl. 

Behalten Sie die Standardeinstellungen für die Verankerungstopologie bei und öffnen Sie die Anwendung.

2 Bemessung

Bevor Anpassungen vorgenommen werden, stellen Sie sicher, dass die parametrische Vorlage „aufgelöst" wird. Die neuen parametrischen Vorlagen bieten eine schnelle Möglichkeit, einfache Verbindungen durch die Änderung weniger Parameter zu bearbeiten. Um jedoch die vollständigen Anpassungsoptionen anzuzeigen, lösen Sie die parametrische Vorlage auf und erhalten Sie Zugriff auf die Fertigungsoperationen.

Beginnen Sie damit, die Querschnittsgröße der Stütze der soeben geöffneten Vorlagenverbindung anzupassen. Der neue Querschnitt ist W12x45.

Ändern Sie die Operation Fußplatte, um die endgültige Topologie des belasteten Betonblocks wie unten dargestellt zu erreichen. 

• Mit Detail 3D kann die Querkraft nun auch über Anker, Schubknaggen und Reibung übertragen werden. 

Geben Sie die Schnittgrößen für die zwei Lastfälle wie unten dargestellt ein. Die Schnittgrößen erzeugen Druckspannungen im Kontakt zwischen dem Untergrund und dem Betonblock. Standardmäßig wird der Betonblock als gerissen angenommen. 

3 Nachweis

Wechseln Sie zur Karte Nachweis, und berechnen Sie. Der Normnachweis weist die Versagensform der Anker nach. Lassen Sie uns dies genauer untersuchen.

Untersuchen wir die möglichen Versagensformen für Zug und Querkraft gemäß ACI 318 Abschnitt 17.4. 

Bitte überprüfen Sie den detaillierten Nachweis der Anker, da er auf der ersten Seite eine Nichtkonformität aufzeigt.  Dies informiert Sie über die durchgeführten Normnachweise und was genau nicht erfüllt wird. Es wird empfohlen, die erforderlichen Maßnahmen zur Behebung dieses Problems zu ergreifen.

Analyse der nicht erfüllten Ankernachweise: 

• Das Problem wird durch den Betonausbruch-Widerstand der Anker verursacht.
• Dieses Problem kann in IDEA StatiCa Detail, basierend auf der 3D-CSFM-Methode, einfach gelöst werden. Es hilft, das Modell des unbewehrten, gerissenen Betonblocks in IDEA StatiCa Connection zu überwinden.

4 Export

Die intern entwickelte Anwendung IDEA StatiCa Connection verfügt nun über eine leistungsstarke BIM-Verknüpfung zu Detail, die die Bemessung und den Nachweis von Stahlbetonblöcken mit mehreren Kombinationen ermöglicht.

Voraussetzungen für den Export: 

• Das Modell muss vorberechnet sein und die Ergebnisse müssen enthalten sein

Gehen Sie zur Karte Nachweis -> RC-Nachweis -> Speichern.

Der Export ist nur für die Verankerungstopologie zulässig. Der Export ermöglicht die Übertragung von:

• Dem Betonblock
• Ankern
• Der Fußplatte
• Lasten

Zusätzliche Informationen und Parameter, die gemäß den entsprechenden Einstellungen in Connection festgelegt werden:

• Querkraftübertragung (über Anker, Schubknaggen und Reibung) 
• Material
• Verankerungstyp: Nachträglich eingebaut (Klebeanker) / Ortbeton
• Verankerungstyp am Ende: Unterlegplatte/Gerade/Gebogen/Haken/Schlaufe
• Reibungskoeffizient

5 Bemessung

In diesem Abschnitt können Sie Bauteile, Lager, Lasten & Kombinationen und die Bewehrungsanordnung ändern.

Lager

Der Untergrund besitzt eine gewisse Steifigkeit, die für eine genaue Bemessung berücksichtigt werden sollte. Das Flächenlager ermöglicht Steifigkeit in allen drei Richtungen und ist standardmäßig in Zugrichtung inaktiv (geometrische Nichtlinearität).

• Bitte seien Sie vorsichtig bei Annahmen zu Randbedingungen. Im Fall von Nichtlinearität kann sich, wenn die Momente sehr groß sind, das Lager des Betonblocks in Zugrichtung während der Analyse umkehren, was zu großen Rotationen führt. Dies kann zu einem divergenten Modell aufgrund von Starrkörperbewegungen führen.

Da unser Modell ein Sockel ist, auf dem die Stäbe bis zum Streifenfundament verlängert werden, deaktivieren Sie die Option „Nur Druck"-Lager für die Z-Richtung. Dies ermöglicht eine durchgehende Bewehrung zur Verbindung mit dem Fundament.

Übertragungselemente

Die Anker werden von IDEA StatiCa Connection übernommen. Es können zwei Ankertypen ausgewählt werden.

Ortbeton-Anker: 

• Vorinstallierte Anker mit denselben Verbundeigenschaften wie Bewehrungsstäbe

Nachträglich eingebaute (Klebe-)Anker:

• Nachträglich eingebaute Anker (Klebe-/Chemische Anker) mit der Möglichkeit, die Verbundfestigkeit basierend auf der tatsächlichen Verbundfestigkeit anzupassen.

Modellierung der Stahlbewehrung

Setzen Sie die Betondeckung auf 2 Zoll, die als Standardwert für die Bewehrung verwendet wird.

Beginnen Sie mit der Bewehrung des Sockels, indem Sie die Stäbe hinzufügen. Wählen Sie die Bewehrungsanordnung(1)-->Gruppe der Stäbe 3D(2) und füllen Sie die Parameter aus. 

Nun müssen wir die restlichen Stäbe hinzufügen. Kopieren Sie die Operation und ändern Sie die rot umkreisten Parameter wie unten dargestellt.

Um die ersten Bügel hinzuzufügen, fügen Sie eine neue Gruppe von Stäben hinzu. Die folgenden Schritte liefern die erforderlichen Eingaben für die Parameter. 

Kopieren Sie die Operation und ändern Sie nur die Formdefinition, um die restlichen Bügel zum Sockel hinzuzufügen.

Der letzte Teil besteht darin, die Querkraftbewehrung zum Sockel hinzuzufügen. In diesem Modell werden wir Querkraftbewehrung für beide Richtungen hinzufügen.

Lasten und Kombinationen

Kombinationen werden von IDEA StatiCa Connection übernommen.  Um mehr über die Importdetails zu erfahren, folgen Sie bitte dem Link – Import der Verankerung von Connection zu Detail.

Erstellen Sie einen Lastfall Eigengewicht.

6 Nachweis

Vor dem Starten der Berechnung empfehlen wir dringend, den Netzverfeinerungsmultiplikator auf zwei oder drei zu ändern, um die Berechnung zu beschleunigen. Dieser Schritt ist nicht zwingend erforderlich, kann jedoch die Rechenzeit verkürzen und helfen, etwaige Divergenzprobleme zu erkennen. Wenn alles reibungslos funktioniert und keine Probleme auftreten, können Sie wieder auf einen Multiplikator von eins zurückwechseln.

Ergebnisse

Äquivalente Hauptspannung

Die äquivalente Hauptspannung (EPS) im Beton wird auf Basis des Volumenverhaltens des Betonblocks bestimmt. Die Bereiche mit der höchsten Belastung werden identifiziert und hervorgehoben. Weitere Informationen zur äquivalenten Hauptspannung finden Sie in diesem Artikel des theoretischen Hintergrunds.

Spannung in der Bewehrung

Beim Bewehrungsnachweis können die Spannungen für jede Bewehrung beobachtet werden. Sie können auch die Ergebnisreihenfolge ändern, um die am stärksten beanspruchte Bewehrung anzuzeigen. Aus den neu geordneten Ergebnissen lässt sich schneller erkennen, welche Anker und Bewehrungen am stärksten ausgenutzt werden.

Bei der Anzeige der Ausnutzung der Bewehrung kann der Anwender klar erkennen, welche Bewehrung zur Lastübertragung beiträgt und das Betonkegelversagen verhindert. 

Verankerung

Überprüfen Sie die Verankerungseinstellungen und aktivieren Sie die Gesamtkraft in den Ankern. Die Kräfte in den Ankern können aufgrund unterschiedlicher Berechnungsansätze für den Betonblock leicht variieren. Die Unterschiede sind jedoch nicht wesentlich. 

Verformungen

Wechseln Sie zu Hilfsgrössen und aktivieren Sie die Verformung.

Ein Verformungsnachweis ist nicht zwingend erforderlich, es wird jedoch dringend empfohlen, die Verformung nach der Berechnung zu überprüfen, um sicherzustellen, dass das Modell keine großen Verformungen, großen Rotationen oder beschädigte finite Elemente aufweist. Dies gibt einen Überblick über die Berechnungsergebnisse und hilft, etwaige Probleme zu identifizieren, die während der Berechnung aufgetreten sein könnten.

7 Bericht

Gehen Sie abschließend zur Berichtsvorschau/Drucken. IDEA StatiCa bietet einen vollständig anpassbaren Bericht zum Ausdrucken oder Speichern in einem bearbeitbaren Format.

Sie haben die gesamte Verbindungsbemessung gemäß AISC und ACI 318 nachgewiesen. Der Stahlteil wurde in IDEA StatiCa Connection nachgewiesen, und der Betonblock wurde in IDEA StatiCa Connection und Detail normgeprüft.