Projektowanie betonowych mostów zgodnie z AASHTO przy użyciu Detail

W krajach stosujących normy AASHTO (American Association of State Highway and Transportation Officials), takich jak Stany Zjednoczone, regiony realizujące projekty oparte na standardach amerykańskich oraz rynki przyjmujące normy USA (Ameryka Łacińska, Bliski Wschód i części Azji), inżynierowie konstruktorzy muszą przestrzegać rygorystycznych wymagań i metodologii projektowania infrastruktury transportowej. AASHTO dostarcza specyfikacji, podręczników i wytycznych niezbędnych do projektowania zgodnych z normami mostów, autostrad, konstrukcji kolejowych i fundamentów.

IDEA StatiCa wprowadza teraz specyfikacje AASHTO LRFD Bridge Design Specifications do swoich aplikacji betonowych (Detail 3D i 2D). Oznacza to, że inżynierowie konstruktorzy na całym świecie mają możliwość projektowania w środowiskach wielonormowych dzięki elastycznemu przełączaniu norm i ujednoliconemu silnikowi obliczeniowemu.

Specyfikacje AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, podobnie jak inne normy projektowania, stosują metodologię Strut-and-tie dla stref, w których nie można zastosować teorii belki (strefy nieciągłości, tzw. D-regions). Aplikacja Detail z pakietu IDEA StatiCa służy do projektowania tych stref nieciągłości przy użyciu Compatible Stress Field Method (CSFM), która wyznacza naprężenia i odkształcenia w żelbecie poprzez wymuszenie równowagi i zgodności odkształceń w całej konstrukcji.

Detail raportuje naprężenia, odkształcenia, ugięcia i zarysowania w żelbecie pod wpływem przyłożonych obciążeń i kombinacji obciążeń. Na podstawie tych wyników aplikacja przeprowadza następnie sprawdzenie normowe stref nieciągłości z wykorzystaniem współczynników materiałowych zdefiniowanych w odpowiednich normach projektowania.

Co zostało zaimplementowane z AASHTO?

• Przykładowe projekty: Seria gotowych do użycia szablonów projektów, w tym węzły ram mostowych, końce belek, poprzecznice mostowe, przyczółki mostowe, ściany oporowe i głowice filarów.

Szczegóły nadbudowy

Przepony

Przyczółki mostowe

Głowice filarów

• Modele materiałowe: Model CSFM wymaga zdefiniowanych krzywych zachowania materiałów, które są zazwyczaj określane przez każdą normę projektowania. W tym przypadku stosowane są modele materiałowe AASHTO dla betonu i zbrojenia stalowego. Więcej szczegółów dostępnych jest w podstawach teoretycznych aplikacji Detail.

• Diagramy naprężenie-odkształcenie dla stanu użytkowalności: długoterminowe i krótkoterminowe efekty użytkowalności są uwzględniane przy użyciu formuł AASHTO. 

• Współczynniki nośności (ogólne podejście do stref nieciągłości): Po obliczeniu naprężeń, odkształceń i ugięć w Detail, oprogramowanie porównuje je z wytrzymałością materiałów pomnożoną przez współczynnik nośności. Stosując współczynniki normowe, aplikacja pomaga w sprawdzeniu normowym stref nieciągłości zgodnie z postanowieniami AASHTO.
  • ϕ_c =0,7   Współczynnik nośności dla betonu - Artykuł   5.5.4.2
  • ϕ_s =0,9   Współczynnik nośności dla zbrojenia - Artykuł   5.5.4.2
  • ϕ_p =1,0   Współczynnik nośności dla zbrojenia sprężającego - Artykuł   5.5.4.2 ​
• Sprawdzenia stanu granicznego nośności (stopień wykorzystania materiału, wytrzymałość na przyczepność): Po analizie naprężeń w betonie, zbrojeniu i strefach zakotwienia, oprogramowanie ocenia ich stopień wykorzystania, porównując zapotrzebowanie z odpowiednimi nośnościami materiałów.
  • Wytrzymałość betonu - f_c /f_c,lim
  • Wytrzymałość zbrojenia - f_s /f_y,lim
  • Zakotwienie (naprężenie ścinające przyczepności) - τ_b /f_bu 
• Sprawdzenia stanu granicznego użytkowalności: Na podstawie wyników analizy oprogramowanie ocenia użytkowalność poprzez sprawdzenie ograniczenia naprężeń w modelach sprężonych, krótko- i długoterminowego ugięcia oraz szerokości rys.
  • Ograniczenie naprężeń - σ_p /σ_p,lim 
  • Ugięcie - u_z,tot 
  • Szerokość rysy -w /w_lim 

Specyfikacje AASHTO LRFD Bridge Design Specifications zawierają rozdział dotyczący kotwienia do betonu (5.13 – Anchors), który stanowi, że kotwy projektowane zgodnie z AASHTO muszą spełniać wymagania ACI 318.

IDEA StatiCa Detail 3D to rozwiązanie do projektowania kotwienia i żelbetu, w którym inżynierowie mogą analizować, wizualizować i potwierdzać sposób przenoszenia obciążeń z kotew przez żelbet. Więcej informacji na temat tych sprawdzeń można znaleźć w następującym artykule: Kompletne sprawdzenie normowe kotew i bloku betonowego w Detail 3D (ACI)

Podsumowanie

Od teraz inżynierowie konstruktorzy projektujący projekty infrastruktury transportowej, takie jak mosty, różnorodne konstrukcje w obrębie autostrad, kolei, transportu publicznego i fundamentów, mogą korzystać z IDEA StatiCa Detail, aby zaoszczędzić czas. Pozwala im to zastąpić metodologię Strut-and-Tie bardziej zoptymalizowanym projektowaniem. Oto kluczowe powody, dla których inżynierowie polegają na aplikacji IDEA StatiCa Detail w swoich projektach: 

1. Elastyczność modelowania dowolnej geometrii: Modeluj dowolną strefę nieciągłości wymaganą przez projekt, w tym niestandardowe zbrojenie
2. Widoczność ścieżki obciążenia: Wizualizuj rzeczywisty przepływ naprężeń w konstrukcji z uwzględnieniem żelbetu
3. Zgodność z normami międzynarodowymi: ACI, AASHTO, Eurocode
4. Obliczanie ugięcia i szerokości rys
5. Generowanie szczegółowej dokumentacji: Twórz przejrzystą dokumentację wspierającą szybsze zatwierdzenie

Dowiedz się więcej o sprawdzeniach normowych AASHTO w podstawach teoretycznych i zapoznaj się z przykładowymi projektami dostępnymi w aplikacji, aby już dziś rozpocząć projektowanie zgodnie z AASHTO.