Le 10 domande più importanti sull'ancoraggio in Detail 3D

1. Perché il calcolo si è fermato prima?

I criteri di arresto nel modello CSFM 3D assicurano che le simulazioni si fermino ai limiti definiti, vedi Metodo di soluzione e algoritmo di controllo del carico per 3D CSFM nel background teorico di IDEA StatiCa Detail. Per impostazione predefinita, l'opzione "Stop at Limit Strain" è attiva e interrompe i calcoli quando vengono raggiunti alcuni criteri ULS. L'utilizzo è controllato per il calcestruzzo, le armature e gli ancoraggi. La deformazione del calcestruzzo è limitata al 5% in compressione e al 7% in trazione per esigenze di convergenza. La deformazione plastica dell'armatura è limitata al 5%, mentre l'ancoraggio utilizza limiti basati sullo scorrimento e non sulla sollecitazione di legame. Questo può essere causato da diverse ragioni. La ragione più comune è la mancanza di armatura. Gli errori di divergenza possono derivare anche da un modello non correttamente supportato, che porta a una deformazione eccessiva. Un'altra ragione può essere che il progetto non è soddisfacente per il carico specificato ed è semplicemente sovraccaricato.

2. Quali tipi di supporti possono essere utilizzati in Detail?

Nel Detail 3D, i supporti di superficie possono aggiungere rigidezza in tutte le direzioni. Per impostazione predefinita, i sostegni sono solo a compressione (pulsante grigio), il che può far "volare via" le strutture a causa della mancanza di resistenza alla tensione. Per consentire la tensione, impostare il pulsante su bianco. Ci sono due diversi approcci suggeriti:

1) Usare il supporto predefinito di sola compressione per i piedritti che poggiano sul terreno, ma ricordarsi di applicare manualmente il peso proprio, poiché non viene esportato da IDEA StatiCa Connection.

2) Per i sottomodelli (ad esempio, sbalzi di balconi, piedistalli...) con armature continue, utilizzare il supporto standard e l'ancoraggio delle barre continue. In questo modo si aggiungono vincoli a punto singolo, assicurando il corretto trasferimento delle forze ed evitando errori come lo scrostamento della copertura in calcestruzzo o la divergenza del modello. In mancanza di ciò, i modelli possono fallire a causa dei limiti di deformazione (ad esempio, il 7% in trazione).

Per informazioni dettagliate sulle funzionalità di Detail 3D, consulta le Funzionalità complete di Detail 3D.

3. Perché è così importante seguire le regole di dettaglio?

L'armatura progettata deve seguire le regole di dettaglio basate sul codice (ad esempio, l'armatura supplementare per il trasferimento della forza di trazione e di taglio secondo la norma EN 1992-4). Il Detail 3D assicura il corretto flusso di forze: zone di compressione nel calcestruzzo e di tensione nelle armature. Un'armatura adeguata è essenziale perché il calcestruzzo non trasferisce la tensione. Le regole di dettaglio non sono automatizzate: gli utenti devono applicarle manualmente ed è responsabilità dell'ingegnere strutturale rinforzare il blocco di calcestruzzo nel modo corretto.

4. Come si modella correttamente il trasferimento della forza di taglio?

La forza di taglio nelle piastre di base può essere trasferita tramite attrito, ancoraggi o alette di taglio, ma è possibile utilizzare solo un metodo alla volta. Per quanto riguarda l'attrito, è necessario garantire la corretta sequenza dei casi di carico: applicare prima la compressione (permanente) e poi il taglio (variabile). Se non viene eseguita correttamente, la piastra di base può "volare via".

Con una sequenza di carico corretta e il coefficiente di attrito impostato a 0,25, la forza di taglio può essere trasferita per il 25% della forza di compressione. Per quanto riguarda i giunti a taglio, la forza di taglio viene trasferita completamente attraverso di essi, ma non vengono controllati in IDEA StatiCa Detail. Per prima cosa, verificare i giunti a taglio in IDEA StatiCa Connection, quindi importarli in Detail. Il trasferimento del carico nei blocchi in calcestruzzo segue i percorsi tipici delle sollecitazioni (flange/rame) in base alla direzione del carico. Per gli ancoraggi, l'utente può definire quali ancoraggi sono efficaci per il trasferimento del taglio. Tuttavia, essi non vengono verificati per il taglio in Detail, per cui è necessario verificare la loro capacità in Connection prima di simulare in Detail.

5. Cosa considerare quando si esporta da Connection a Detail?

I carichi possono essere applicati direttamente agli ancoraggi (trazione, compressione, taglio) o alla piastra di base (tutte e sei le forze interne). Gli ancoraggi e le piastre di base sono modellati come elementi separati, quindi il trasferimento delle forze tra loro deve essere attivato manualmente attraverso i vincoli.

• Quando si esporta il modello di ancoraggio da IDEA StatiCa Connection (ad esempio, si veda il link BIM Connection to Detail - Eccentrically loaded anchoring), il trasferimento della forza assiale tra gli ancoraggi e la piastra di base è disattivato per evitare che la piastra di base venga sollecitata ulteriormente.
• In alternativa, quando si modella da zero e si applica il carico direttamente sulla piastra di base, l'utente deve attivare il trasferimento assiale e di taglio tra la piastra di base e gli ancoraggi.

6. Quale rigidezza della piastra di base deve essere impostata?

Anche l'impostazione della corretta rigidità della piastra di base è importante. Nella figura seguente sono messi a confronto tre modelli:

• una piastra di base flessibile esportata da Connection,
• una piastra di base flessibile modellata direttamente in Detail 3D con un carico applicato in un singolo punto,
• e una piastra di base rigida con spessore maggiorato, con un carico applicato in un singolo punto.

I risultati hanno mostrato che le piastre flessibili modellate direttamente in Detail 3D producono distribuzioni di sollecitazioni imprecise ed effetti di pressione artificiali. La piastra rigida elimina questi problemi, fornendo risultati coerenti con l'esportazione della connessione. Le forze di ancoraggio erano simili nel primo e nel terzo modello, ma il secondo (piastra flessibile in Detail 3D) sovrastimava le forze di ancoraggio di oltre il 30%, rendendolo un approccio scorretto. Pertanto, se non si esporta da Connection e si carica in un singolo punto, per ottenere un'interazione tra piastra di base e calcestruzzo il più possibile simile alla realtà, si suggerisce di utilizzare la piastra di base rigida.

7. Che dire della sollecitazione di contatto?

In Connection è possibile impostare un contatto tra due piastre e visualizzare la sollecitazione di contatto. Tuttavia, è una limitazione nota (vedere Limitazione nota per il Detail 3D) dell'esportazione dell'ancoraggio dalla Connection al Detail che questa sollecitazione di contatto non viene importata. La conseguenza della mancanza degli effetti causati dalla sollecitazione di contatto è che le forze importate non sono in equilibrio sulla piastra di base e il calcolo non può essere eseguito a causa dell'enorme deformazione della piastra di base e della divergenza del modello.

Come risolvere questa limitazione?

• modo 1 - non utilizzare il contatto nel modello di connessione (il contatto è giustificabile in una ristretta gamma di casi d'uso)
• modo 2 - modellare l'ancoraggio direttamente nel Dettaglio con la piastra di base rigida (vedi domanda 6)

8. Perché la sollecitazione di legame supera il 99,9% così rapidamente?

Nella maggior parte dei modelli, la sollecitazione di legame nell'ancoraggio supera il 99,9% di utilizzo per livelli di carico di tensione molto bassi. Il motivo è da ricercare nel diagramma sforzo-deformazione del legame tra l'ancoraggio/rinforzo e il calcestruzzo, come mostrato nella figura seguente. Il legame raggiunge rapidamente la sua tensione ultima e ogni ulteriore carico porta alla deformazione plastica del legame. Per determinare la sollecitazione ultima del legame per gli ancoraggi adesivi, consultare l'articolo Forza di legame per gli ancoraggi nel Detail 3D.

9. Come si gestiscono le impostazioni della mesh?

La qualità della mesh è fondamentale per le simulazioni 3D, soprattutto per i problemi non lineari, in quanto influisce direttamente sui tempi di calcolo. Il moltiplicatore di maglia varia da 0,5 a 5, con 1 come valore predefinito. L'uso di un fattore 5 accelera le simulazioni e aiuta a identificare gli errori, ma i risultati possono essere imprecisi (oltre il 30% di errore). Dopo aver verificato il modello, il fattore suggerito è 1 o inferiore per ottenere sollecitazioni e deformazioni precise, il che aumenta il tempo di analisi. Una maglia grossolana (fattore più alto) viene utilizzata per la progettazione preliminare, mentre una maglia più fine (fattore più basso) fornisce risultati più accurati nella simulazione finale, soprattutto intorno agli ancoraggi.

10. È possibile importare più ancoraggi?

Sì, è possibile. E cosa succede dopo aver esportato gli ancoraggi multipli dalla Connection al Detail ? Vengono importati in Detail due o più blocchi di calcestruzzo, a seconda del numero di piastre di base nel Connection, dove ogni piastra di base ha i propri blocchi di calcestruzzo. La limitazione nota (vedere Limitazioni note per Detail 3D) è che i blocchi solidi multipli non sono supportati in Detail. L'utente deve quindi eliminare tutti i blocchi oltre a uno e collegare tutte le altre piastre di base a quel blocco. In questo modo si ottiene la corretta distribuzione delle forze di ancoraggio e di saldatura.

Conclusione

Il CSFM 3D di IDEA StatiCa Detail è uno strumento potente per modellare il comportamento non lineare del calcestruzzo e delle armature, garantendo la conformità all'Eurocodice e all'ACI. Gestisce efficacemente le interazioni di legame, le zone di tensione e compressione e la disposizione delle armature, offrendo solide soluzioni di ancoraggio e trasferimento del carico. I criteri assicurano che i calcoli si interrompano quando vengono raggiunti i limiti di deformazione critici e che un'adeguata progettazione delle armature sia essenziale per ottenere risultati realistici. La qualità delle maglie è fondamentale per ottenere simulazioni accurate, con maglie più fini che offrono una maggiore precisione al costo di tempi di analisi più lunghi. Anche l'armatura supplementare, il trasferimento della forza di taglio e le corrette impostazioni di esportazione sono fattori chiave per ottenere progetti accurati e conformi alle norme.

Per informazioni più dettagliate, consultate il webinar 10 domande più frequenti sull'ancoraggio 3D.