Constructief ontwerp van een betonnen raamverbinding (EN)

De geanalyseerde raamverbinding maakt deel uit van een echte gewapend betonnen raamconstructie. Het frame is 4 m hoog, de overspanning is 8 m en beide kolommen hebben vaste opleggingen.

1 Nieuw project

Laten we IDEA StatiCa starten en de applicatie Detail selecteren. Het wizardvenster wordt geopend en u kunt de kwaliteit van het beton en de wapening instellen en de dikte van de betondekking definiëren. Selecteer het modeltype 2D, de klasse Raamverbindingen en de topologie Knieverbinding.

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 knieverbinding (Staaf FJ1) bestaat uit een kolom en een ligger. Wijzig de doorsnede van de kolom door op Parameters bewerken 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 het boomstructuurmenu verder met de definitie van belastingen. Twee belastinggevallen en drie 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 effecten. Verwijder eerst de lijnlast van de kolom.

Vervolgens kunt u de intensiteit van de lijnlast op de ligger aanpassen. Stel in de tabel onderaan de waarden in van de Inwendige krachten die worden aangebracht op de doorsnede in het snijpunt van de kolom en de ligger. U kunt deze inwendige krachten verkrijgen door het volledige frame te modelleren en te berekenen met de bijbehorende lijnlast (30 kN/m voor LC1 en 20 kN/m voor LC2) in een willekeurig CAE/FEM-softwarepakket in enkele minuten.

Schakel over naar belastinggeval LC2 en herhaal de stappen met andere waarden. Verwijder eerst de lijnlast LL3.

Pas vervolgens de lijnlast LL4 en de inwendige krachten aan.

Door op UGT- of BGT-combinaties te klikken, kunt u het type combinatie selecteren en de partiële factoren voor elke niet-lineaire combinatie aanpassen.

Voor elke BGT-combinatie kunt u selecteren welke normtoetsingen moeten worden uitgevoerd.

4 Wapening

Zodra de belasting is gedefinieerd, kunt u doorgaan met het ontwerp van de wapening. Voordat u een ontwerp maakt, 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 gebruiken.

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 rechtervenster.

Ga verder met de definitie van de Wapeningen. U bewerkt de items die door de template zijn aangemaakt.

Pas de groep GB1 aan; de staven worden verlengd tot de linkerrand:

5 Berekening en toetsing

Start de analyse door op Berekenen in het lint te klikken. Het analysemodel wordt automatisch gegenereerd en de berekeningen worden uitgevoerd. Schakel over naar het tabblad Toetsing. Nu ziet u de Samenvatting van de resultaten. Linksboven ziet u alle UGT- en BGT-resultaten met hun benuttingsgraad. 

In het rechtervenster ziet u een tabel met meer gedetailleerde resultaten voor geselecteerde belastingcombinaties.

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

Om de gedetailleerde resultaten van de UGT te openen, klikt u op het pictogram Sterkte. Zoals hierboven in de tabel vermeld, werd de C1-combinatie gebruikt voor de UGT-toetsing.

Met behulp van de pictogrammen in het bovenste lint kunt u alle normtoetsingen weergeven. In de Samenvatting worden de belangrijkste resultaten voor UGT/BGT gepresenteerd. Klik op Verankering om de benuttingsgraad van de aanhechting tussen beton en wapening weer te geven (met de meest kritieke locatie gemarkeerd in de figuur).

U kunt de resultaten van BGT-normtoetsingen (Spanningsbegrenzing, Scheurwijdte en Doorbuiging) op vergelijkbare wijze weergeven.

6 Rapport

Tot slot gaan we naar het tabblad Rapport. 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 getoetst volgens de Eurocode.