Ogólne kształty i opcje zakotwień

Jak modelować połączenie stalowo-betonowe

Pierwszą opcją jest modelowanie zakotwienia za pomocą kreatora połączeń, oferującego opcje połączenia momentowego i na ścinanie, fundamentów z usztywnieniem lub bez. 

Drugim podejściem do modelowania fundamentu jest operacja Base Plate. Podejście to jest przeznaczone specjalnie do scenariuszy, w których płyta podstawy jest prostopadła do zakotwionego elementu. Przy użyciu tej operacji kotwy są generowane automatycznie. Dodatkowo kształt płyty podstawy można dostosować w Edytorze, umożliwiając modyfikacje takie jak tworzenie płyt podstawy z zaokrąglonymi krawędziami dostosowanymi do konkretnych potrzeb projektowych oraz określanie otworów podłużnych dla kotew. 

W sytuacjach, gdy płyta podstawy nie jest prostopadła do zakotwionego elementu, proces modelowania wymaga innego podejścia. W takich przypadkach należy użyć operacji Stiffening plate do modelowania płyty podstawy oraz operacji Fastener grid lub Contact do definiowania kotew. Płyta usztywniająca jest pozycjonowana pod wymaganym kątem i w wymaganym miejscu, a siatka łączników musi być dostosowana do typu Anchor. Następnie liczba połączonych elementów jest zmieniana na jeden, a płyta usztywniająca jest definiowana jako wybrany element. 

W przypadkach, gdy połączenie jest już zamodelowane w oprogramowaniu CAD, można zaimportować projekt zakotwienia za pomocą łączy BIM.

Przykład ogólnego zakotwienia z użyciem płyty usztywniającej

Obejrzyj nagranie, aby dowiedzieć się, jak zaprojektować niestandardową pionową płytę podstawy balustrady balkonowej w płycie betonowej. 

Blok betonowy

Fundament betonowy jest ograniczony do kształtu prostokątnego, ale jego wymiary można dostosować za pomocą wartości odsunięcia dla każdej krawędzi. Wprowadzenie jednej wartości tworzy jednolite odsunięcie wokół obrysu zakotwionego przekroju. Wprowadzenie dwóch wartości stosuje symetryczne odsunięcia w dwóch kierunkach. Podanie czterech wartości stosuje odsunięcia do każdej krawędzi indywidualnie, umożliwiając łatwe uzyskanie asymetrycznego zakotwienia. 

Parametr odsunięcia umożliwia tworzenie prostokątnego bloku betonowego, ławy fundamentowej, ściany betonowej, belki, słupa, stropu lub elementu pochyłego.

Można również utworzyć częściowo podpartą płytę podstawy przez wprowadzenie ujemnych (-) wartości odsunięcia. Na przykład wprowadzenie wartości ujemnej dla odsunięcia jednej krawędzi umożliwia utworzenie płyty podstawy wysuniętej poza blok betonowy lub zamodelowanie belki stalowej opartej na bloku betonowym, przy czym tylko część jej półki jest w kontakcie.

Obejrzyj modelowanie kilku wariantów konfiguracji bloku betonowego i zakotwienia.

Typy kotew

W IDEA StatiCa można projektować różne typy śrub kotwiących. Można wybrać spośród kotew prostych, kotew z łbem (okrągłe lub prostokątne podkładki) oraz kotew hakowych. Długość, średnica i materiał łączników mogą być modyfikowane. 

Kotwy proste są automatycznie traktowane jako kotwy montowane po betonowaniu, natomiast kotwy z podkładkami i hakami są uznawane za wylewane na miejscu budowy, co różnicuje wymagane sprawdzenia normowe. 

Do projektowania kotew z asortymentu Hilti można użyć wtyczki Hilti PROFIS w Checkbot. Umożliwia to transfer danych z obsługiwanego oprogramowania FEA i CAD innych firm do Hilti PROFIS Engineering Suite za pośrednictwem bezpłatnego Checkbot. Dowiedz się, jak korzystać z wtyczki Hilti PROFIS Engineering Suite.

Przenoszenie sił poprzecznych

Istnieją trzy opcje przenoszenia sił poprzecznych z zakotwionego elementu do bloku fundamentowego: tarcie, ostroga lub kotwy. Siły poprzeczne są zawsze przenoszone wyłącznie przez jedną z opcji, nie można ich łączyć.

Domyślną opcją jest przenoszenie sił poprzecznych przez tarcie między płytą podstawy a warstwą zaprawy, reprezentowane przez współczynnik tarcia, który można modyfikować w zależności od rodzaju zaprawy w ustawieniach projektu. Współczynnik wpływa na obliczeniową odporność na tarcie. 

Inną opcją przenoszenia sił poprzecznych jest ostroga. Element ten składa się z ogólnego elementu stalowego przyspawane do spodu płyty podstawy. Ostroga jest definiowana przez długość, a osadzenie stalowe może być pozycjonowane ekscentrycznie i obracane. Sprawdzenie normowe ostróg jest przeprowadzane na podstawie nośności stalowej ostróg i nośności betonu na docisk. 

Inną opcją przenoszenia sił poprzecznych w IDEA StatiCa Connection jest przenoszenie przez kotwy.

Ostatnią opcją jest Sliding reprezentujące przegub przesuwny (rolkę) zaimplementowany wyłącznie do analizy w IDEA StatiCa Member. W przypadku modelowania wyłącznie w Connection opcja ta nie powinna być używana.

Odstęp

Istnieją 3 sposoby modelowania połączenia płyty podstawy z blokiem fundamentowym. Pierwszą i domyślną opcją jest połączenie bezpośrednie bez przestrzeni między dwoma elementami. Inną opcją jest spoina zaprawowa (podlewka) o regulowanej grubości. W tych przypadkach należy uważnie ustawić rzeczywistą wartość współczynnika tarcia między płytą podstawy, podlewką i fundamentem betonowym w ustawieniach projektu. Wartość domyślna wynosi 0,25. Ostatnią opcją jest szczelina zapobiegająca bezpośredniemu kontaktowi między płytą podstawy a blokiem betonowym w celu uniknięcia korozji.

Siły są wyznaczane za pomocą analizy metodą elementów skończonych. Moment gnący kotew z odstępem zależy od stosunku sztywności kotew i płyty podstawy.

Zakotwienie do wielu powierzchni bloku betonowego

IDEA StatiCa Connection obsługuje zakotwienie do wielu powierzchni bloku betonowego, znacznie rozszerzając możliwości modelowania złożonych konfiguracji płyt podstawy. Projektanci mogą teraz definiować kotwy na dwóch płaszczyznach jednego bloku betonowego, umożliwiając dokładne odwzorowanie rzeczywistych szczegółów połączeń, takich jak elementy zakotwione zarówno na poziomych, jak i pionowych powierzchniach. 

Eliminuje to potrzebę czasochłonnych obejść z użyciem płyt usztywniających, ręcznych przekrojów lub symulacji wielu bloków, zapewniając spójne i identyfikowalne zachowanie zakotwienia zgodnie z normami projektowymi. 

Definiowanie płyty podstawy na danej powierzchni

W operacji Base Plate można wybrać między utworzeniem nowego bloku a wybraniem istniejącego. W przypadku istniejącego bloku dostępna jest nowa opcja określania powierzchni. Powierzchnie są numerowane w taki sam sposób jak w aplikacji Detail.

Dla operacji Fastener grid or Contact zaimplementowano nową logikę. Gdy przywoływana płyta znajduje się na powierzchni bloku betonowego, a operacja jest ustawiona na Anchors, powierzchnia jest automatycznie rozpoznawana i używana do tworzenia modelu podłoża.

Po wybraniu istniejącego bloku właściwości kotew (Offset, Depth, Shear force transfer, Stand-off) są automatycznie ponownie wykorzystywane.

Umieszczanie płyty usztywniającej na powierzchni

Dostępna jest również nowa opcja dla płyty usztywniającej – jej Origin można teraz definiować na Existing block betonu. Po wybraniu płyta usztywniająca jest automatycznie umieszczana na wybranym bloku betonowym i jego powierzchni. Lokalizacja jest w środku powierzchni.

Domyślnie sprawdzenia normowe kotew są oznaczane jako niezaliczone z powodu interakcji płyt podstawy, która nie jest sprawdzana w aplikacji Connection.

Można zmienić ten status w ustawieniach projektu i zmodyfikować Concrete breakout resistance na None. W tym przypadku zakłada się zarówno zbrojenie na rozciąganie, jak i na ścinanie w bloku betonowym, a sprawdzenia betonu nie są wykonywane.

Sprawdzenia normowe stali pozostają ważne, a użytkownicy mogą eksportować model do Detail w celu zaawansowanej weryfikacji betonu. Oprogramowanie automatycznie redystrybuuje siły zgodnie ze sztywnością kotew, sztywnością podłoża ściskanego i ścieżkami obciążeń, umożliwiając inżynierom ręczne badanie i walidację krytycznych warunków przenoszenia obciążeń.

Usztywnienia

W celu zapewnienia dodatkowej nośności można dodać usztywnienia do połączonego elementu. Można to osiągnąć za pomocą operacji Rib, która jest odpowiednia dla przypadków, gdy usztywnienia są stosowane do pojedynczej płyty (środnik/półka). Alternatywnie operacja Widener umożliwia przypisanie usztywnień do wielu części przekroju.

Sprawdzenie normowe kotew

Dalsze szczegóły dotyczące sprawdzenia normowego kotew można znaleźć poniżej:

• Sprawdzenie normowe kotew – Eurokod
• Sprawdzenie normowe kotew – AISC
• Sprawdzenie normowe kotew – normy australijskie
• Sprawdzenie normowe kotew – normy kanadyjskie

Nie wszystkie sprawdzenia normowe kotew są wykonywane w aplikacji IDEA StatiCa Connection ze względu na ograniczenia wynikające z konfiguracji kotew. 

Sprawdzenie normowe bloków betonowych

Dalsze szczegóły dotyczące sprawdzenia normowego bloku betonowego można znaleźć poniżej:

• Sprawdzenie normowe bloków betonowych – Eurokod
• Sprawdzenie normowe bloków betonowych – AISC
• Sprawdzenie normowe bloku betonowego – normy australijskie
• Sprawdzenie normowe bloku betonowego – normy kanadyjskie

Sprawdzenie normowe – beton zarysowany lub niezarysowany

W Code setup można przełączyć ustawienie betonu na uncracked (niezarysowany), co zwiększa nośność przy sprawdzeniach normowych kotew. W przypadku norm EN wpływa to na nośność betonu na wyrwanie jako parametr k₅ oraz nośność stożka betonowego jako parametr k₁. W przypadku norm AISC wpływa na nośność betonu na przebicie i parametr Ψ_c,N. Domyślnie beton jest ustawiony jako zarysowany, ale można go zmienić na niezarysowany w ustawieniach projektu.

Wyłączenie sprawdzenia wyrwania stożka betonowego

Szczególne przypadki zakotwienia stalowych belek lub słupów do smukłych bloków betonowych, takich jak pobliże krawędzi ściany betonowej, stwarzają wyzwania przede wszystkim w ocenie wyrwania stożka betonowego. W takich scenariuszach stożek betonowy jest niewystarczający, co wymaga zastosowania alternatywnego podejścia.

W IDEA StatiCa Connection można wyłączyć sprawdzenie concrete breakout resistance w Code setup i wybrać spośród następujących opcji:

• Both – W sprawdzeniu normowym uwzględniane są zarówno siły rozciągające, jak i siły ścinające.
• Tension – Uwzględniane są tylko siły rozciągające, przy założeniu, że siły ścinające są przenoszone przez zbrojenie.
• Shear – Uwzględniane są tylko siły ścinające, przy założeniu, że siły rozciągające są przenoszone przez zbrojenie.
• None – Zakłada się, że wszystkie siły są przenoszone przez zbrojenie.

Dla wszystkich opcji z wyjątkiem Both raport wyraźnie określa siły, które muszą być przenoszone przez zbrojenie bloku betonowego w celu uzyskania zadowalającego projektu.

Sprawdzenie betonu – metoda zaawansowana

Zgodnie z poprzednim ustawieniem sprawdzenia bloku betonowego mogą być niezadowalające bez zbrojenia. W takich przypadkach istnieje możliwość eksportu całego zakotwienia do Detail application w celu dalszej analizy i korekt projektowych. Moduł 3D umożliwia precyzyjną analizę zarówno zbrojenia dodatkowego, jak i bloku betonowego. 

Więcej ogólnych informacji o Detail jako rozwiązaniu dla zakotwień można znaleźć w artykule 3D Detail out of Beta.