Jedno narzędzie do kompletnego procesu projektowania płyty podstawy

Aktualna praktyka dotycząca zbrojenia kotew

Zniszczenie betonu na wyrwanie następuje z kilku powodów:

• Mała powierzchnia betonu poniżej płyty podstawy: cokół, ława fundamentowa, filary, płyta podstawy blisko krawędzi betonu
• Ograniczona głębokość zakotwienia kotew 
• Duże siły momentu, ścinania lub wyrywania w płycie podstawy wynikające z ciężkich konstrukcji
• Kombinacje obciążeń z powyższych sił

W aktualnej praktyce inżynierskiej kotwy projektuje się przy założeniu niezbrojnego przekroju betonowego. Standardowe równania stosowane w rozdziale 17 ACI-318 zostały opracowane na podstawie metody projektowania nośności betonu (CCD). Jednak ACI 318 dopuszcza stosowanie zbrojenia kotew w celu przeniesienia sił wyrywających, gdy ograniczenia geometryczne uniemożliwiają zwiększenie nośności betonu na wyrwanie. 

W ACI 318 wyróżnia się trzy różne kategorie zbrojenia betonowego, które mogą występować w fundamencie: 

• Zbrojenie fundamentu: zbrojenie zaprojektowane do przenoszenia sił gnących w fundamencie, tj. w słupach
• Zbrojenie kotew: stanowi alternatywne podejście do stosowania równań nośności betonu na wyrwanie podanych w ACI 318. Zaprojektowane do przeniesienia wymaganej nośności połączenia podstawy
• Zbrojenie dodatkowe: stosowane w celu ograniczenia stożków wyrywania i nie jest specjalnie projektowane do przenoszenia żadnych obciążeń.

 Projektowanie zbrojenia kotew i zbrojenia dodatkowego zostało omówione w następującej literaturze:

• ACI-318 Commentary section R17.5.2.1 – sekcja ta zawiera zalecane praktyki dotyczące szczegółów zbrojenia kotew
• Anchorage design for petrochemical facilities, ASCE, 2013 – książka ta przedstawia potencjalne modele Strut-and-tie, które można wykorzystać do projektowania stanów granicznych wyrywania i wyburzenia bocznej powierzchni
• Design of anchor reinforcement in concrete pedestals, Widianto, Chandu Patel i Jerry Owen, 2010 – artykuł ten przedstawia metodę projektowania zbrojenia kotew z wykorzystaniem modelu Strut-and-tie i wyjaśnia proponowaną procedurę projektowania.

Od lat jest to powszechny problem dla inżynierów odpowiedzialnych za projekt i projektantów konstrukcji. Projektowanie zbrojenia w betonie poniżej płyty podstawy jest często czasochłonne, szczególnie gdy siły w kotwach przekraczają nośność na wyrwanie. IDEA StatiCa właśnie udostępniła nowy kompletny proces roboczy, który umożliwia inżynierom modelowanie, analizę i weryfikację zbrojenia kotew szybko i dokładnie.

Opis kompletnego procesu roboczego

IDEA StatiCa to oprogramowanie do projektowania połączeń stalowych, bardzo dobrze znane ze swoich możliwości w zakresie projektowania płyt podstawy. Za pomocą Connection application można modelować dowolną płytę podstawy i projektować jej kotwy. Jednak jeśli wystąpią niektóre z wymienionych powyżej warunków, kotwy ulegną zniszczeniu przez przekroczenie nośności betonu na wyrwanie. 

Nowy proces roboczy umożliwia zaprojektowanie zbrojenia kotew niezbędnego do przeniesienia sił do fundamentu betonowego. 

Przejrzyjmy proponowany proces roboczy:

1. Modeluj i projektuj płytę podstawy w Connection application

Rozpocznij projektowanie płyty podstawy w IDEA StatiCa Connection. Użyj operacji płyty podstawy, aby modelować płyty stalowe, bloki betonowe, kotwy i spoiny. Użytkownik może również korzystać z innych operacji, aby dodać usztywnienia lub blachy węzłowe, jeśli płyta podstawy posiada element stężający. Nie ma żadnych ograniczeń geometrycznych. 

Inną opcją dla użytkowników jest import obciążeń z innych aplikacji. Wiele naszych integracji umożliwia automatyczny import kluczowych informacji, takich jak obciążenia i geometria, co ogranicza powielanie modelowania.

Po wykonaniu importu analiza jest przeprowadzana dla wielu kombinacji obciążeń zamiast korzystania z reakcji obwiedniowych. 

2. Projektowanie elementów stalowych 

IDEA StatiCa Connection wykonuje sprawdzenie normowe wszystkich komponentów modelu: elementów stalowych, płyty podstawy, śrub i spoin. 

Kliknij poniższy link, aby zobaczyć pełny szczegółowy raport:

Pełny raport PDF połączenia

3. Projektowanie śrub kotwiących 

IDEA StatiCa Connection używa wzorów ACI-318 (2014 lub 2019) z rozdziału 17 do projektowania śrub kotwiących. Wyniki normowe są przedstawione w tabeli, a użytkownik może sprawdzić status każdego sprawdzenia kotwy. Weryfikacja uwzględnia również nośność betonu na wyrwanie. 

Jednak sprawdzenie uwzględnia wyłącznie beton niezbrojony.

Można teraz usunąć sprawdzenia nośności betonu na wyrwanie z wyników i zamiast tego otrzymać siły w kotwach potrzebne do zaprojektowania zbrojenia dodatkowego.

 Zapoznaj się z kolejnymi krokami dotyczącymi projektowania zbrojenia betonowego w IDEA StatiCa. 

4. Eksportuj model płyty podstawy do aplikacji IDEA StatiCa Detail

W IDEA StatiCa w wersji 25 można wyeksportować model płyty podstawy do Detail application, a model zostanie zaimportowany wraz z płytą podstawy, kotwami, blokiem betonowym, siłami na kotwach i płycie podstawy oraz przypadkami obciążeń.

5. Modeluj zbrojenie bloku betonowego za pomocą operacji

Przed uruchomieniem analizy użytkownik modeluje zbrojenie stalowe w zaimportowanym modelu. Użyj nowej ikony prętów zbrojeniowych, aby dodać zbrojenie. Wybierz spośród różnych opcji wprowadzania prętów stalowych, takich jak liczba warstw i prętów w każdej warstwie. Wizualizuj je za pomocą przezroczystego widoku 3D. 

6. Uruchom analizę i przejrzyj wyniki

Po zakończeniu analizy przejdź do zakładki Sprawdzenie i przejrzyj stopień wykorzystania materiału oraz naprężenia. Przepływ naprężeń w wynikach zbiorczych pokazuje wektory głównych naprężeń ściskających w betonie oraz stopień wykorzystania zbrojenia, dając podstawowy przegląd. Użytkownik może przeglądać wytrzymałość betonu i stali, naprężenia przyczepności stali oraz odkształcenia dla różnych kombinacji obciążeń. 

Podsumowanie

IDEA StatiCa pomaga tysiącom inżynierów, rozwijając oprogramowanie do szczegółów konstrukcji budowlanych. 

Kompletny proces roboczy projektowania płyty podstawy upraszcza złożone zadania, skracając czas poświęcony na obliczenia obu części: stalowej płyty podstawy i żelbetowego fundamentu. Dzięki przejrzystej wizualizacji 3D użytkownicy mogą lepiej zrozumieć drogi sił i zoptymalizować projekt zbrojenia betonowego.