Constructief ontwerp van een betonnen raamverbinding (ACI)

De geanalyseerde raamverbinding maakt deel uit van een echte gewapend betonnen raamconstructie. Het frame is 14 ft hoog, de overspanning is 26 ft en beide kolommen hebben vaste opleggingen.

1 Nieuw project

Start een nieuw project in IDEA StatiCa Detail.

Stel in de Discontinuity Region Wizard de sterkte van het beton en de kwaliteit van de wapening in en definieer de dikte van de Betondekking. Selecteer de Frame joints template.

Selecteer uit de Frame joint templates de Knee joint.

Door een voorgedefinieerde template te kiezen, genereert de software automatisch de geometrie, belasting en wapening.

2 Geometrie

Begin met het aanpassen van de geometrie. De voorgedefinieerde knee joint bestaat uit een kolom en een Beam. Wijzig de doorsnede van de kolom door op Edit parameters te klikken.

Laten we de afmetingen van de doorsnede wijzigen.

Voeg vervolgens een nieuwe doorsnede toe voor de ligger:

Wijzig opnieuw de afmetingen:

3 Belastingen

Ga in de navigator verder naar de definitie van belastingen. Twee belastinggevallen en vijf niet-lineaire combinaties zijn automatisch door de software toegevoegd. U heeft twee belastinggevallen nodig om onderscheid te maken tussen permanente en veranderlijke belastingen, en drie combinaties om de UGT- en BGT-toetsen te dekken.

Laten we belastinggeval LC1 aanpassen voor permanente belastingseffecten. Verwijder eerst de lijnlast van de kolom.

Vervolgens kunt u de lijnlast op de ligger aanpassen:

Schakel via de keuzelijst over naar belastinggeval LC2 en herhaal de stappen met andere waarden.

Ga nu naar het tabblad Inwendige krachten en breng deze aan in de doorsnede die zich bevindt op het snijpunt van de kolom en de ligger. U kunt deze inwendige krachten verkrijgen door het volledige frame met de bijbehorende lijnlast (2,04 kip/ft voor LC1 en 1,56 kip/ft voor LC2) te modelleren en te berekenen in een willekeurig CAE/FEM-softwarepakket in enkele minuten.

Ga aan het einde terug naar de combinaties en controleer de combinatieregels. Daar kunt u de partiële factoren aanpassen of de standaardinstelling behouden volgens de gekozen norm (in ons geval ACI). 

4 Wapening

Zodra de belasting is gedefinieerd, kunt u verdergaan met het ontwerp van de wapening. Voordat u dit doet, kunt u de Topologie-optimalisatie tool uitvoeren om te zien hoe de meest effectieve wapeningstopologie eruit zou moeten zien als u het geselecteerde effectieve volume van de constructie wilt benutten.

Voor een effectief volume van 20% ziet de constructie er als volgt uit (rode lijnen stellen druk voor en blauwe lijnen stellen trek voor). U kunt wisselen tussen effectieve volumes in het lint.

Ga verder naar Invoer/bewerking van de wapening. U maakt gebruik van de items die door de template zijn aangemaakt.

Pas de afstand van de beugels van groepen ST1 en ST2 aan:

Ga verder en pas groep GB1 aan; de staven worden verlengd tot de linkerrand. Wijzig ook de afstand tussen de lagen:

Bewerk aan het einde de lengte van de staaf van groep IB1.

5 Berekening en toetsing

Start de analyse door op Berekenen in het lint te klikken. Het analysemodel wordt automatisch gegenereerd, de berekeningen worden uitgevoerd en u ziet een samenvatting van de toetsingen samen met de waarden van de toetsingsresultaten.

In het tabblad Samenvatting vindt u de tabel met de maatgevende toetsingen. Laten we daar een blik op werpen:

In de eerste rij van de tabel ziet u dat de maatgevende UGT-toets de sterkte van de wapening is in combinatie C1.

U kunt ook de kolom Increment opmerken. De waarden P100%, V100% geven aan dat de berekening succesvol is afgerond en dat alle permanente en veranderlijke belasting op de constructie is aangebracht.

Als u klikt op de rij met de BGT-samenvatting, verschijnt de volgende tabel:

Wat betreft de BGT-toetsen is de toets voor de kolom in combinatie C3 maatgevend. U kunt zien dat de constructie ook aan deze toets voldoet.

Let op de afkortingen (LT) na de namen van de combinaties. IDEA StatiCa Detail rekent met een verschillende elasticiteitsmodulus voor de kortetermijn- (ST) en langetermijneffecten (LT).

6 Rapport

Tot slot gaan we naar de Rapportweergave/Afdrukken. IDEA StatiCa biedt een volledig aanpasbaar rapport om af te drukken of op te slaan in een bewerkbaar formaat.

U heeft een raamverbinding ontworpen, geoptimaliseerd en een normtoetsing uitgevoerd volgens de Eurocode.