Zwichrzenie dla belek prefabrykowanych

Zwichrzenie jest utratą stateczności, która występuje w smukłych belkach poddanych zginaniu, powodując boczne przemieszczenie i skręcanie. Dotyczy zazwyczaj długich i smukłych belek prefabrykowanych. Sprawdzenie zwichrzenia jest kluczowe dla zapobiegania nagłemu zniszczeniu, optymalizacji projektu konstrukcji oraz zapewnienia zgodności z normami bezpieczeństwa. Niezbędna jest weryfikacja wszystkich etapów budowy, w tym podnoszenia i transportu. Rozwiązanie jest odpowiednie dla dowolnych żelbetowych i sprężonych (sprężanie kablami) prefabrykowanych belek betonowych.

Obliczenie geometrycznie i materiałowo nieliniowe, udostępnione w wersji 24.1, pozwala uchwycić wspomniane efekty i dostarczyć wyniki sił wewnętrznych uwzględniających efekty drugiego rzędu. Obliczone siły wewnętrzne dla wybranych przekrojów są teraz automatycznie zbierane i przesyłane do RCS w celu szczegółowych sprawdzeń normowych (dostępne od wersji 25.0). 

LTB

Opcję można wybrać w sekcji Design 1D – Data obok opcji Simplified Check i Do Not Calculate. Wszystkie niezbędne dane wejściowe należą do sekcji Lateral Stability. W przypadku uproszczonej weryfikacji wystarczy podać jedynie podstawowe wymiary. W przypadku analizy zaawansowanej wymagane są bardziej szczegółowe dane wejściowe, w tym historia budowy, imperfekcje i inne parametry. 

Ustawienia analizy

Etapy budowy

Każda sytuacja obliczeniowa wymaga określonych danych wejściowych ze względu na różne warunki brzegowe i czasy sprawdzenia normowego. Czasy dla każdej sytuacji obliczeniowej można ustawiać niezależnie od etapów budowy zdefiniowanych na początku. Właściwości betonu, takie jak f_ck i E_cm, są automatycznie obliczane na podstawie podanych czasów, ale mogą być ręcznie zdefiniowane przez użytkownika, jeśli zajdzie taka potrzeba.

Sztywność skrętna

W ustawieniach dostępna jest opcja (od wersji 25.1) dokładniejszego definiowania sztywności skrętnej. W menu rozwijanym „Torsional stiffness of the beam" można wybrać, czy przekrój poprzeczny belki powinien być traktowany jako niezarysowany czy zarysowany na skręcanie.

• Niezarysowany na skręcanie: sztywność skrętna jest obliczana jako liniowa sztywność skrętna żelbetowego przekroju poprzecznego.
• Zarysowany na skręcanie: sztywność skrętna uwzględnia nośność na skręcanie zapewnianą przez zbrojenie podłużne (w tym sprężające), strzemiona i krzyżulce ściskane, z bezpiecznym pominięciem udziału betonu.

Ustawienie można stosować oddzielnie dla każdej sytuacji obliczeniowej, dając inżynierom elastyczność w dostosowaniu podejścia obliczeniowego w zależności od stanu granicznego lub kombinacji obciążeń.

Zalecenie dotyczące stosowania: Jako wytyczna, opcja Niezarysowany na skręcanie jest zalecana dla elementów w pełni sprężonych, w których spełniony jest warunek dekomprensji. Natomiast dla belek częściowo sprężonych, w których przy obciążeniu SGN naprężenia rozciągające w skrajnych włóknach przekraczają obliczeniową wytrzymałość betonu na rozciąganie (f_ctd), oraz dla elementów żelbetowych zalecamy przejście na bardziej zachowawcze założenie Zarysowany na skręcanie.

Imperfekcja

Ponadto wartość początkowej imperfekcji bocznej można zdefiniować oddzielnie dla każdej sytuacji obliczeniowej. Dostępne są dwie opcje definiowania imperfekcji bocznej:

• Imperfekcja geometryczna – gdzie IDEA StatiCa Beam oblicza odkształcenia wynikające z pełzania i skurczu. Najpierw jednak należy ustawić imperfekcję początkową. Może to być: a) Według normy – imperfekcja przyjmowana zgodnie z EN 1992-1-1, rozdz. 5.9 (2) jako L/300 lub b) Zdefiniowana przez użytkownika.
• Imperfekcja całkowita – wynikowa imperfekcja boczna musi być zdefiniowana przez użytkownika.

Dane wejściowe dla podnoszenia

Można zdefiniować dwa rodzaje podnoszenia: zawiesia pionowe lub zawiesia ukośne, każde z określonymi warunkami obliczeniowymi. Położenie punktów podnoszenia musi być określone zarówno w kierunku podłużnym, jak i poprzecznym belki.

Dane wejściowe dla transportu

Transport odnosi się do scenariusza, w którym belka jest załadowana na ciągnik z naczepą. Odkształcenie w kierunku Rx jest ograniczone wyłącznie przez naczepę i traktowane jako podpore podatne o zdefiniowanej sztywności. Użytkownik musi zdefiniować parametry takie jak położenie ciągnika, właściwości naczep i inne. 

Dane wejściowe dla podpór docelowych i końca okresu użytkowania

Schemat statyczny dla podpór docelowych i końca okresu użytkowania jest taki sam, bez możliwości definiowania podpór w scenariuszu końca okresu użytkowania. Belka jest zawsze traktowana jako swobodnie podparta na swoich końcach. Dodatkowo belka może być bocznie podparta w określonych miejscach, jeśli jest to pożądane.

Podpory docelowe są zawsze umieszczone na końcach belki i mogą być reprezentowane przez trzy typy podpór: łożyska elastomerowe / widełki / płyty podporowe z trzpieniami.

Obciążenia

Sekcja „Obciążenia" w drzewie obiektów w poprzednich etapach obliczeniowych definiuje wszystkie przypadki obciążeń, obciążenia i współczynniki obciążeń. W sekcji Lateral Stability należy zdefiniować współczynniki dynamiczne dla faz podnoszenia i transportu oraz prawidłowe nieliniowe kombinacje SGN dla każdej sytuacji obliczeniowej.

Wyniki

Zaawansowana analiza zwichrzenia (LTB) w IDEA StatiCa Beam dostarcza (oprócz reakcji, sił wewnętrznych i odkształceń) oceny, czy belka jest narażona na utratę stateczności dla każdego zdefiniowanego etapu budowy. W przypadku zniszczenia konstrukcji wskutek zwichrzenia obliczenie nie zostanie ukończone, a użytkownik zobaczy komunikat o błędzie informujący o tej sytuacji.

Zakładka Check Settings umożliwia zdefiniowanie typów sprawdzeń normowych SGN dla wybranego elementu. W zakładce Check Positions można określić wiele lokalizacji przekrojów, w których szczegółowe sprawdzenia normowe będą wykonywane przy użyciu RCS.

Szczegółowe sprawdzenia RCS dla stateczności bocznej są zintegrowane bezpośrednio w aplikacji Beam (od wersji 25.1).

Uwaga

Należy pamiętać, że zaawansowana analiza LTB działa tylko dla modeli utworzonych w wersji 24.1 i wyższych. Obliczenie nie zostanie przeprowadzone dla starszych projektów – muszą one zostać przebudowane.

Udostępniono w IDEA StatiCa version 24.1, ulepszone pod kątem szczegółowych wyników i definicji sztywności skrętnej w IDEA StatiCa version 25.1.