Nu pierde timpul cu verificările SLS

Conform Eurocode 1990, stările limită care privesc:

• funcționarea structurii sau a elementelor structurale în condiții normale de utilizare;
• confortul persoanelor;
• aspectul lucrărilor de construcție;

se clasifică drept stări limită de serviciu (SLS). Aceasta include deformații, vibrații și deteriorări care afectează aspectul sau durabilitatea, cum ar fi, de exemplu, fisurarea.

Cu alte cuvinte, aceste verificări ale stărilor limită nu sunt restricționate de rezistența elementelor structurii, ci vizează mai degrabă durabilitatea generală a structurii și, de asemenea, confortul psihologic al persoanelor.

Permiteți-mi să explic acest lucru mai detaliat. Unde v-ați simți mai confortabil? Într-o clădire nouă cu pereți deja fisurați și tavane sau grinzi încovoiate, unde starea s-ar putea agrava în timp? Sau într-o clădire cu pereți frumoși și netezi, unde nu se observă ușoara săgeată a planșeului? Nu voi ghici că toată lumea alege al doilea exemplu. Și exact de aceea ar trebui să acordăm atenție verificărilor SLS.

Cu toate acestea, știm cu toții că timpul inginerilor structuriști este prețios, astfel că aceștia doresc să fie cât mai eficienți în proiectările lor. Ca soluție, am dezvoltat noi funcționalități în aplicația IDEA StatiCa Detail pentru a ne asigura că inginerii care utilizează instrumentele noastre realizează proiectarea și verificările rapid, economic și în siguranță.

Verificarea limitării tensiunilor – nu mai este atât de limitativă

De câte ori v-ați confruntat cu rezultate nesatisfăcătoare la verificarea limitării tensiunilor? În cazul meu, trebuie să spun că de multe ori. Și știam deja în majoritatea cazurilor că acestea puteau fi neglijate datorită naturii rezultatelor.

Una dintre cele mai tipice probleme o reprezintă vârfurile de tensiune – singularități care apar de obicei în colțuri ascuțite. Să analizăm ce reprezintă acestea și de ce este important să nu se confunde o singularitate cu o concentrare de tensiuni.

La prima vedere, s-ar putea să nu observați diferența dintre cele două. Cu toate acestea, există distincții, iar acestea trebuie întotdeauna avute în vedere. Deoarece, în final, proiectarea generală revine întotdeauna inginerului responsabil și judecății sale profesionale.

Deci, ce este o singularitate și cum pot inginerii structuriști să o recunoască față de o concentrare de tensiuni?

O singularitate de tensiune este un punct al plasei în care tensiunea nu converge către o valoare specifică, adică, teoretic, valoarea tensiunii în punctul de singularitate este infinită.

Este tipic:

• O zonă în care se aplică o încărcare concentrată.
• Un colț ascuțit al structurii.
• Un reazem punctual.
• Colțuri ale corpurilor în contact.

Și puteți fi sigur că este o singularitate atunci când:

• Există o variație rapidă a tensiunii într-un element al plasei.
• Valoarea tensiunii într-un nod al plasei este mai mare decât valoarea limită.
• Afectează doar o zonă mică a structurii și nu se extinde la elementele adiacente.

În trecut, când mă confruntam cu structuri cu singularități, știam că în aproape toate cazurile acestea puteau fi neglijate din motivele menționate mai sus, dar nu exista nicio modalitate de a face acest lucru dacă doream să obțin verificări satisfăcătoare în aplicația utilizată. Aceasta însemna că trebuia să modific modelul în diverse moduri, petrecând mult timp cu acesta, sau să măresc clasa materialului ori să introduc armătură suplimentară.

Și aici intervine aplicația Detail cu noua sa funcționalitate Limited stress check.

Să vedem cum funcționează această funcționalitate într-un exemplu practic. Avem o grindă cu capăt decupat și o deschidere. Încărcarea este o combinație de o încărcare liniară și o încărcare concentrată. După rularea analizei, putem observa că verificarea limitării tensiunilor pentru beton nu este satisfăcătoare, cu toate informațiile necesare.

După o examinare mai atentă, este clar că ambele situații descrise anterior au apărut. Există o concentrare de tensiuni la partea superioară a grinzii sub placa de reazem a încărcării concentrate și o singularitate în colțul ascuțit al deschiderii.

Acum este momentul potrivit pentru a utiliza judecata inginerească! Singularitatea din colț poate fi neglijată fără îndoială în proiectare. Dar ce se întâmplă cu zona mică cu concentrare de tensiuni? Ce ar trebui să fac? Primul lucru este să activez afișarea plasei, ceea ce ar putea ajuta la evaluarea impactului. Dacă situația rămâne neclară, pot accesa Setările, să setez o plasă mai fină și să reevaluez.

Cu toate acestea, în cazul nostru, este vizibil de la prima vedere că zona de concentrare a tensiunilor este foarte mică, astfel că, din punctul meu de vedere, este acceptabil să o exclud și pe aceasta din calcul.

Și acest lucru se poate face destul de ușor! În acest scop, am dezvoltat o funcționalitate numită Limited Check. Funcționalitatea vă permite să neglijați zonele nesatisfăcătoare. Ce înseamnă acest lucru?

1. În loc de zonele roșii cu grad de utilizare peste 100%, acestea sunt afișate în alb, iar valoarea limită a verificării este de 100% în cazul raportului de tensiuni sau valoarea limită a tensiunii în MPa.
2. În plus, în tabelul general de verificare, cercul roșu cu semnul X este înlocuit cu un triunghi galben cu semnul exclamării, reprezentând o informație, și apare o neconformitate cu o descriere detaliată.
3. Ca element suplimentar, puteți afișa doar zonele neglijate, în timp ce restul elementului rămâne în alb.

Toate opțiunile pot fi incluse în raport după finalizarea procesului de modelare și după ce sunteți mulțumit de proiectarea dvs. Astfel, veți dispune de o documentație solidă pentru a elimina orice dubii.

Structuri precomprimate în IDEA StatiCa

Orice inginer structurist care lucrează cu structuri din beton precomprimat știe că este foarte important să se acorde atenție etapelor particulare din viața de serviciu a structurilor, în special la început și la sfârșit.

Aceasta deoarece nicio forță de precomprimare nu este constantă. Valoarea variază de-a lungul lungimii armăturii pretensionate și, nu în ultimul rând, în timp. Este evident că evaluarea corectă a valorii precise a forței de precomprimare, și implicit a tensiunilor din armăturile pretensionate, are un impact semnificativ asupra comportamentului structurii.

Modificările forței de precomprimare (o scădere a forței de precomprimare nu trebuie să apară neapărat!) sunt cauzate de mulți factori și sunt denumite pierderi de precomprimare. Da, am folosit corect pluralul. Pierderile de precomprimare se clasifică în:

• Pierderi pe termen scurt
• Pierderi pe termen lung

Pierderi pe termen scurt

Pierderile pe termen scurt apar de obicei în timpul procesului de fabricație. Pierderile pe termen scurt pot fi cauzate de, de exemplu, frecare, alunecare în dispozitivul de ancorare, deformație elastică imediată a betonului, relaxarea armăturilor pretensionate etc.

Pierderi pe termen lung

Pierderile pe termen lung apar după aplicarea precomprimării și pot afecta structura pe toată durata sa de viață. Cauzele pierderilor pe termen lung pot fi considerate – curgerea lentă, contracția, relaxarea pe termen lung și deformația elastică a betonului cauzată de aplicarea unei încărcări variabile.

O sarcină dificilă. Sau nu?

Luarea în considerare a tuturor acestora (care este obligatorie în proiectare!) poate conduce la existența mai multor combinații care iau în calcul diverși coeficienți de precomprimare.

Aici IDEA StatiCa Detail intră din nou în prim-plan. Datorită noii funcționalități numite Long-term losses for SLS check, nu mai este nevoie să aveți o mulțime de combinații și să petreceți ore întregi cu modelul, întrebându-vă dacă nu ați uitat ceva.

Tot ce trebuie să faceți în aplicația Detail este să setați o singură combinație, iar aceasta vă permite să acoperiți efectele pe termen scurt și pe termen lung atât pentru armăturile pretensionate prin pretensionare, cât și prin post-tensionare.

Sunteți nerăbdător să aflați cum funcționează? Să descoperim!

Este important de știut că pentru verificarea limitării tensiunilor și obținerea rezultatelor pentru efectele pe termen scurt și pe termen lung în aplicația Detail, utilizăm o diagramă efort-deformație liniară infinită.

Distingem două ramuri. Una pentru efectele pe termen scurt, utilizând modulul de elasticitate E_cm. Și cealaltă pentru efectele pe termen lung, unde tensiunea din armăturile pretensionate este redusă în incremente pentru precomprimare și încărcarea permanentă cu valoarea definită a pierderilor pe termen lung. Incrementul încărcării variabile ia în considerare E_cm.

Cum se setează corect valoarea pierderilor pe termen lung? Putem furniza unele setări implicite; cu toate acestea, revine din nou inginerilor structuriști să decidă ce valoare vor utiliza în final pentru calcul.

Vă rugăm să rețineți că valoarea diferă pentru armăturile pretensionate prin pretensionare și cele prin post-tensionare. Aceasta se datorează momentului exact pentru care trebuie să setați valoarea pierderii. Consultați articolul Implementarea pierderilor pe termen lung în Detail, unde puteți găsi o descriere mai detaliată a subiectului și, mai important, care este momentul potrivit pentru setarea estimării pierderilor pe termen lung în calcul.

Dacă sunteți interesat de mai multe funcționalități noi ale IDEA StatiCa 23.0 (poate nu doar pentru beton, ci și pentru oțel sau legături BIM), vizitați pagina cu notele de lansare.  

IDEA StatiCa Detail este un instrument excelent pentru rezolvarea detaliilor de beton și a altor zone de discontinuitate. Aflați mai multe despre posibilitățile sale în Centrul de suport, unde puteți învăța și cum să îl utilizați în numeroase tutoriale, urmăriți inginerii noștri de produs în acțiune în unul dintre webinarele noastre sau descărcați un proiect exemplu.

Dacă începeți să utilizați software-ul sau doriți doar să vă îmbunătățiți competențele, consultați cursurile de învățare autonomă de pe Campus și selectați-l pe cel care se potrivește cel mai bine nevoilor dvs.

Pentru cei interesați și mai mult de teorie și de metoda CSFM din spatele aplicației Detail, accesați Fundamentele teoretice pentru IDEA StatiCa Detail și aprofundați studiul.