3D Detail – stopy żelbetowe (BETA)
IDEA StatiCa wprowadza Detail (3D Beta) do rozwiązywania zadań przestrzennych, takich jak kotwienie w blokach betonowych. Rozwiązanie umożliwia projektowanie bez nadmiernych uproszczeń oraz uzyskanie wyników sprawdzeń opartych na Stanie Granicznym Nośności (SGN). Metoda zaimplementowana w IDEA StatiCa Detail (3D Beta) opiera się na sprawdzonej już Compatible Stress Field Method, która została dostosowana do rozwiązywania problemów przestrzennych (trójosowy stan naprężeń). Podstawowy element został również zmodyfikowany do trzeciego wymiaru. Blok bryłowy jest podstawowym elementem reprezentującym beton i może być odkształcany we wszystkich trzech kierunkach. Aby umożliwić tworzenie złożonego modelu stóp fundamentowych, zaimplementowano takie elementy jak podparcie powierzchniowe, płyta podstawy, kotwy i inne. Wszystkie te elementy, wraz z ich funkcjonalnością, zostały opisane w poniższym artykule.
Kształt bloku bryłowego
Blok betonowy można modelować dzięki typowi elementu o nazwie „Blok bryłowy", którego geometrię można zdefiniować na dwa sposoby:
- Kształt prostokątny – Ta opcja jest odpowiednia do definiowania stopy o prostokątnej podstawie i stałej wysokości. Definiowanie odsunięć dla wszystkich boków bloku umożliwia również modelowanie stopy ze skośnymi powierzchniami.
- Podstawa wielokątna o zdefiniowanej wysokości – Drugą opcją definiowania kształtu stopy jest określenie kształtu podstawy jako wielokąta ogólnego. Nie jest jednak możliwe tworzenie stopy ze skośnymi powierzchniami, jak opisano w poprzedniej opcji.
Podparcia powierzchniowe
Podparcie powierzchniowe jest jedynym możliwym typem podparcia, który można zdefiniować dla modelu bryłowego. Dostępne są dwie opcje definiowania kształtu – można je zdefiniować dla całej powierzchni lub jako obszar ogólny, którego obrys jest wyznaczony przez polilinię.
Zaletą podparcia powierzchniowego jest możliwość definiowania sztywności i ustawiania nieliniowego zachowania symulującego kontakt z gruntem. Podparcia zdefiniowane przez kształt ogólny (polilinia) mogą być używane do symulacji pali.
Urządzenia do przekazywania obciążeń
Szczególnie na potrzeby kotwienia opracowano dwa elementy do przekazywania obciążeń:
- Płyta podstawy – Kształt płyty podstawy można zdefiniować jako prostokąt lub ogólną polilinię. Płyta podstawy może być modelowana z częścią słupa (opcja „Przekazywanie obciążeń – Słup") lub bez słupa (opcja „Przekazywanie obciążeń – Siły"). Po wybraniu opcji „Przekazywanie obciążeń – Siły" zdefiniowane obciążenie jest przykładane bezpośrednio do płyty podstawy. Gdy zdefiniowany jest stalowy słup (przez jego przekrój i długość), obciążenie jest przykładane do górnej części słupa, a jego sztywność pomaga prawidłowo rozłożyć naprężenia na płytę podstawy.
- Pojedyncza kotwa – Pojedyncza kotwa jest elementem 1D umożliwiającym przekazywanie obciążenia osiowego. Kotwa może być automatycznie połączona z płytą podstawy lub może być obciążona bezpośrednio siłą skupioną*.
*W wersji BETA istnieje kilka ograniczeń dotyczących kotew.
Kotwa przenosi wyłącznie ściskanie i rozciąganie. Ścinanie, jeśli jest importowane z Connection, jest przenoszone przez tarcie między blokiem betonowym a płytą podstawy. Do kotwy można przyłożyć wyłącznie siłę osiową.
W aplikacji Detail dostępne są dwa różne typy kotew:
- Wylewana na miejscu budowy – Zbrojenie
- Kotwa klejona
Dla kotwy klejonej do analizy wprowadzany jest dodatkowy parametr – wytrzymałość na przyczepność. Wartość ta jest domyślnie ustawiona na 2 MPa i powinna być dostosowana przez użytkownika zgodnie z informacjami z karty technicznej producenta kotwy.
Obciążenia
Dodanie grupy sił i obciążenia powierzchniowego jest niezbędne dla wygody użytkowania. Łącznie obsługiwane są trzy typy obciążeń:
- Obciążenie powierzchniowe – Obciążenie powierzchniowe może być przyłożone do dowolnej powierzchni betonowej. Może być przyłożone do całej powierzchni lub tylko do jej części na określonym obszarze, który jest wyznaczony przez jego obrys (polilinia).
- Siła skupiona
- Grupa sił – Grupa sił jest elementem definiującym kilka sił skupionych działających jako grupa. Może być przyłożona do płyty podstawy lub powierzchni betonowej. Ten typ obciążenia może być używany do symulacji sił w spoinach przenoszących naprężenia ze słupa na płytę podstawy.
Zbrojenie
Opracowano nowy typ zbrojenia, umożliwiający odpowiednie zbrojenie stopy fundamentowej. Grupa prętów oferuje kilka opcji definiowania prętów zbrojeniowych:
- Przez dwa punkty
- Na krawędzi powierzchni – Na krawędzi powierzchni – warstwa zbrojenia jest tworzona równolegle do wybranej powierzchni. Użytkownik definiuje liczbę prętów w warstwie oraz liczbę warstw równoległych do wybranej powierzchni.
- Na krawędzi powierzchni lub wielu krawędziach – Opcja na krawędzi powierzchni lub wielu krawędziach umożliwia modelowanie warstw prętów zbrojeniowych o złożonym kształcie (krzywa płaska powiązana z dowolną powierzchnią betonową). Warstwa jest zatem wyznaczona przez jeden pręt. Można jednak zdefiniować kilka równoległych warstw. Otulina betonowa może być definiowana niezależnie dla każdej krawędzi. Jest to najlepsza opcja do modelowania strzemion.
- Na polilinii
Wyniki
W zakładce wyników dostępne są trzy podstawowe sprawdzenia zgodnie z SGN (Stanem Granicznym Nośności).
Wyniki naprężeń i odkształceń w betonie i zbrojeniu są prezentowane w sekcji „Nośność". Naprężenia przyczepności i powiązane wartości znajdują się w sprawdzeniu „Zakotwienie". Bardzo ważna wartość nieliniowego odkształcenia jest prezentowana w sprawdzeniu „Pomocnicze".
Ograniczenia wersji 3D BETA
Celem wydanej wersji BETA jest umożliwienie użytkownikom zapoznania się z nią, przetestowania rozwiązania i przekazania nam informacji zwrotnych. Aby wyjaśnić oczekiwania wobec wersji BETA 3D Detail, w bieżącej wersji istnieją pewne ograniczenia:
- Brak przekazywania siły poprzecznej przez kotwy – ścinanie jest przenoszone wyłącznie przez tarcie między płytą podstawy a powierzchnią bloku betonowego.
- Wyniki analizy i sprawdzenia normowe są ograniczone do SGN (stanu granicznego nośności)
- Czas obliczeń pojedynczego modelu bloku betonowego i płyty podstawy z siatką kotew może wynosić do 10 minut
- Przekroje do wizualizacji wyników będą dostępne w BETA 2
- Ciężar własny elementów modelu nie jest uwzględniany
- W modelu można użyć tylko jednego bryłowego bloku betonowego
Rozwiązanie przestrzenne dla Detail jest w trakcie intensywnego rozwoju i procesu weryfikacji. W wersji 24.0 wydano pierwszą wersję BETA 3D Detail; BETA 2 jest planowana na lipiec 2024 roku z ulepszeniami w interpretacji wyników, redukcją listy bieżących ograniczeń i wprowadzeniem dodatkowych funkcji. Wersja BETA 3D Detail zostanie przekształcona w wersję ALPHA po zakończeniu dokładnego procesu weryfikacji i wydana wraz z wersją 24.1.
Opis modelu i weryfikacje
Aby dowiedzieć się więcej o modelu analitycznym 3D Detail, przeczytaj artykuł dotyczący podstaw teoretycznych:
Ponadto pierwsze weryfikacje modelu i wyników 3D Detail zostały opublikowane w następujących artykułach:
- Weryfikacja 3D Detail: Prosty test zginania
- Weryfikacja 3D Detail: Test kotwy
- Weryfikacja 3D Detail: Testy ścinania w belkach z małą ilością strzemion
Można również zapoznać się z artykułami dotyczącymi podstaw teoretycznych Detail, odnoszącymi się zarówno do modeli 2D, jak i 3D w zakresie elementów skończonych i interpretacji wyników SGN:
Udostępniamy wczesny dostęp do tej wersji Beta, aby mogli Państwo samodzielnie ją wypróbować, podczas gdy my kontynuujemy jej rygorystyczny proces weryfikacji. Jest ona dostępna dla obecnych użytkowników posiadających najnowszą wersję i ważną umowę serwisową. Jeśli spełniają Państwo wymagania wstępne, mogą Państwo poprosić o bezpłatny dostęp, klikając ikonę Beta Detail na wstążce aplikacji Connection, co przekieruje Państwa na tę stronę docelową, gdzie należy wypełnić formularz i złożyć wniosek o dołączenie do programu Beta oraz uzyskać bezpłatny dostęp do 3D Detail.
Uwaga: Sprawdzenia normowe w 3D Detail są obecnie dostępne wyłącznie dla Eurokodu (EN).