Nie musisz już zmagać się z projektowaniem kotwienia

Zgodnie z badaniami opublikowanymi w magazynie New Civil Engineer, w którym ankietowano ponad 100 praktykujących inżynierów budownictwa, 55% respondentów zadeklarowało, że poświęca do 4 godzin na zaprojektowanie typowego połączenia stalowo-betonowego i wygenerowanie związanego z nim raportu. To całkiem dużo, biorąc pod uwagę wszystko, co należy uwzględnić w projekcie. 

Jeśli należysz do tych, którzy zmagają się ze szczegółami, zwróć uwagę. IDEA StatiCa przynosi dobre wieści. Ta walka dobiegła końca, ponieważ wprowadzamy połączoną moc IDEA StatiCa Detail i IDEA StatiCa Connection – ostatecznego narzędzia do projektowania kotwienia. Sprawia to, że projektowanie kotwienia jest łatwe i zajmuje ułamek czasu, który był potrzebny wcześniej.

Dlaczego projektowanie kotwienia jest takim problemem dla większości z nas?

Zanim przyjrzymy się bliżej dostępnym opcjom, zdefiniujmy, jak dotychczas wykonywano tę pracę. I zastanówmy się nad tym przez chwilę. 

Niezależnie od tego, czy skupiamy się na Eurokodzie, AISC czy jakiejkolwiek innej normie lub specyfikacji dotyczącej projektowania kotwienia, wszystkie one zgadzają się co do kilku kluczowych zasad postępowania z połączeniami stalowo-betonowymi. 

• Po pierwsze, określają kilka trybów zniszczenia kotew i fundamentów betonowych, które są dalej kategoryzowane według rodzaju obciążenia. Każdy warunek jest oceniany oddzielnie. 

Rysunek 1: Schemat trybów zniszczenia – rysunek z Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II

• Następnie proponują rozwiązanie z wykorzystaniem metody składnikowej, w której złącze musi być podzielone na poszczególne konfiguracje i składniki, a każdy z nich oceniany osobno. 

Rysunek 2: Modele składnikowe – rysunek z Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II

• Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawę, niektóre normy albo całkowicie nie zawierają właściwej procedury oceny betonu, albo zalecają nadmiernie zachowawcze projektowanie, sugerując strzemiona i zbrojenie dodatkowe bez oparcia się na precyzyjnych obliczeniach dla konkretnego złącza. Zamiast tego często zastępuje się je zestawem zasad konstruowania.

Nie ma nic złego w powyższym podejściu. Zostało ono sprawdzone przez lata praktyki, ale istnieje kilka „ale":

1. Projektowanie nawet prostszych typów kotwienia może zajmować stosunkowo dużo czasu.
2. Zachowawcze podejście może stać się dość trudne (o ile w ogóle możliwe) w przypadku mniej typowego lub całkowicie niestandardowego kotwienia.
3. To samo dotyczy specjalnych przypadków, takich jak kotwienie przy krawędzi lub przenoszenie sił ścinających za pomocą ostróg itp. 

Rysunek 3: Studium przypadku – Projektowanie kotwienia stalowych zbiorników kulistych, Kanada

Prowadzi to do nadmiernego marnotrawstwa materiałów, znacznych strat czasu, a nawet unikania pewnych przypadków. Ale po co, jeśli nie jest to absolutnie konieczne? Metody MES są dostępne od kilku lat, a ich rozwój stale postępuje. W IDEA StatiCa stosujemy metody CBFEM i CSFM, które niektórzy mogą nazywać innowacyjnymi, ale w rzeczywistości istnieją od pewnego czasu i opierają się na założeniach lub metodach skutecznych od dziesięcioleci.

Wykorzystując je w dzisiejszym dynamicznym środowisku, gdzie proces projektowania jest pod presją, możemy uzyskać niesamowitą przewagę. Możemy zaoszczędzić czas, jednocześnie osiągając dokładniejsze wyniki. Przynosi to nie tylko spokój ducha, ale także pozwala nam znacząco optymalizować materiały, co prowadzi do oszczędności kosztów. Co zatem oferują nam najnowsze narzędzia?

IDEA StatiCa jako kompleksowe rozwiązanie złożonego problemu

IDEA StatiCa idzie naprzód, a aplikacje stale się rozwijają i zaczynają obejmować niemal wszystkie przypadki szczegółów. Nie ma już potrzeby stosowania jednego narzędzia do złączy stalowych, dodawania ręcznych obliczeń ani innego narzędzia do betonu. Możemy teraz obsłużyć wszystko i efektywnie połączyć przepływ pracy. Jak?

Przed wersją 24.1, w IDEA StatiCa Connection mogliśmy oceniać elementy stalowe z pewnymi ograniczeniami oraz wykonywać podstawowe sprawdzenia fundamentu betonowego (tylko beton niezbrojony). Konieczne były dodatkowe ręczne obliczenia, a także kompletne obliczenia przy stosowaniu żelbetu. Niezadowalające sprawdzenia wynikają głównie z bloku betonowego, co spędza sen z powiek niejednemu inżynierowi.

Zmienia się to wraz z wydaniem pełnej wersji IDEA StatiCa 3D Detail, specjalnie zaktualizowanej o pełne funkcje i funkcjonalności, takie jak przenoszenie sił ścinających przez kotwy lub ostrogi, zaprojektowanej dla przypadków kotwienia. Odpowiednia dla każdego, kto boryka się z problemami takimi jak zniszczenie przez wyrwanie lub stożek betonowy i był sfrustrowany niemożnością uwzględnienia zbrojenia w Connection – teraz możesz łatwo modelować zbrojenie i przeprowadzać analizę w 3D Detail. Zastosowanie zbrojenia pokrywa te tryby zniszczenia, które w przeciwnym razie wystąpiłyby w betonie niezbrojonym. Z 3D Detail możemy uzyskać wyniki sprawdzenia w SGN dla betonu, zbrojenia i kotew na rozciąganie.

Rysunek 4: Pokryte tryby zniszczenia w IDEA StatiCa Connection i 3D Detail

Następnie w Connection możesz kontynuować ocenę kotew, ostróg, płyty podstawy itp., czyli po prostu wszystkich elementów stalowych jak dotychczas. Mimo że obie aplikacje działają niezależnie, prawdziwa przewaga pojawia się u tych, którzy łączą moc Connection i Detail. Aplikacje uzupełniają się nawzajem i tylko razem zapewniają kompleksowy pakiet sprawdzeń. 

Zupełnie nowy zakres możliwości 

Ale dość mówienia. Przyjrzyjmy się kilku praktycznym przykładom odpowiednim dla naszego rozwiązania i odkryjmy, co jest teraz dostępne: 

Rysunek 5: (1) Belka stalowa do belki betonowej (2) Słup stalowy do słupa betonowego (3) Ciężkie kotwienie z ostrogami (4) Kotwienie w zbrojonych ścianach 

Najlepsze z obu światów

Świetne narzędzia byłyby bezużyteczne bez prostego przepływu pracy. Nikt nie chce spędzać czasu na modelowaniu tego samego szczegółu dwa razy. Dlatego połączenie Detail i Connection było dla nas absolutną koniecznością. Jednym kliknięciem import modelu wraz z obciążeniami jest gotowy. Jedynym dodatkowym krokiem jest dodanie zbrojenia i model jest przygotowany do końcowego obliczenia. Cały proces można ukończyć w zaledwie kilka minut, przekonaj się sam:

Więcej informacji o samym imporcie można znaleźć w artykule z informacją o wydaniu: Import kotwienia z Connection do Detail.

Podsumowanie

Co powiedzieć w tym podsumowaniu? Jeśli projektowanie połączeń sprawia Ci trudność i zajmuje nieuzasadnioną ilość czasu, teraz może być właściwy moment, aby coś z tym zrobić. Pobierz nową wersję, wypróbuj ją i daj nam znać, czy zmierzamy we właściwym kierunku. Coś nam mówi – może te tysiące zadowolonych klientów – że już tak jest.

Uwaga: Dla właściwego zrozumienia zalecam przeczytanie Znanych ograniczeń dla 3D Detail, a także zapoznanie się z Podstawami teoretycznymi lub bardziej praktycznym opisem funkcjonalności dla głębszego wglądu.