Birleşim ile Detail Entegrasyonu: Yerinde dökme plaka ile karma ankrajlar (EN)

Bu gerçek dünya tasarımının, standart EN detaylandırma uyarılarını tetikleyebilecek optimize edilmiş geometri kullandığını lütfen unutmayın. Özgünlük için orijinal parametreler korunmaktadır. Aşağıdaki şekle bakınız.

Connection tasarımını atlamak ve doğrudan Detail 3D analizine geçmek istiyorsanız, Detail 3D dosyasını indirin ve Bölüm 5'e geçin.

1 Yeni proje

IDEA StatiCa Connection'ı çalıştırın. Her şey Çelik sekmesinde başlar. 

Malzemeler için varsayılan ayarları düzenleyin, ardından Boş tasarım oluştur'a tıklayın.

2 Tasarım

Boş bir tasarım oluşturduktan sonra, elemanın kesitini UB 610 x 305 x 238 olarak değiştirin.

Şimdi başka bir imalat işlemi ekleyin ve Taban plakası'nı seçin.

Bir sonraki İşlem ile devam edin ve Başlıklı pimler üretmek için Bağlantı elemanı ızgarası veya Temas'ı seçin.

Donatı ankrajları üretmek için başka bir Bağlantı elemanı ızgarası veya Temas ekleyin.

GRD2 işlemindeki donatının dönüşünü Düzenleyici'yi seçerek değiştirin.

Bir takviye levhası ekleyin.

Takviye levhasını taban plakasına Genel kaynak veya temas işlemi kullanarak kaynaklayın.

Eleman kesimi işlemini ekleyin.

Connection'daki son işlemi, Bağlantı elemanı ızgarası veya Temas'ı ekleyin.

Menteşenin konumunu ayarlamak için Kuvvetler parametresini değiştirelim.

Ankrajlama için iç kuvvetleri girin.

• Not: Bu kiriş tasarımı için yalnızca kesme yüklemesi kullanacağız. Eğitimi basitleştirmek amacıyla, gerçek projede dikkate alınan ULS Kazara kombinasyonundan gelen Bağlama Kuvveti kapsam dışında bırakılmıştır.

3 Kontrol

Kontrol -> Hesapla kartına geçin. Yönetmelik kontrolü, ankrajlardaki göçme modunu kanıtlar. Varsayılan olarak, beton blok çatlamış kabul edilir.

Sonuçları inceleyelim. Eşdeğer gerilme, Cıvata kuvveti, Mesh, Deforme ve Ankrajlar'ı seçin. Genel olarak tablo, hangi ankrajların onaylandığını ve hangilerinin onaylanmadığını gösterir.

Şimdi, hangi yönetmelik kontrollerinin yeterli, hangilerinin yetersiz olduğunu belirlemek için başarısız ankrajların ayrıntılarını inceleyelim.

Ankraj Kontrolü Başarısızlığının Nedeni: 

• EN 1992-4, Md. 1.2(4)'e göre, farklı ankraj türleri içeren ankraj gruplarının tasarımı standardın kapsamı dışındadır. Sonuç olarak, yönetmelik kontrolü varsayılan olarak başarısız olur. Bu konfigürasyonu doğru şekilde doğrulamak için 3D Detail modülü kullanılarak ayrıntılı bir analiz yapılması gerekmektedir.
• Bu sınırlama, Connection'daki basitleştirilmiş analitik değerlendirmenin yerini kapsamlı bir 3D gerilme-gerinim analiziyle alan CSFM yöntemi ile desteklenen Detail 3D'de kolayca çözülebilir.

Takviye donatısı (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):

• Analitik yönetmelik kontrolü beton konisi için başarısız olmakta ve tam çekme (356,3 kN) ile kesme (400,0 kN) yüklerini aktarmak için takviye donatısı gerekmektedir. Bu durum, "karma" ankraj konfigürasyonu nedeniyle kritik öneme sahiptir.
• Bu sınırlama, donatı verimliliğini doğrulamak için Detail 3D'de kolayca çözülebilir. Manuel kontrol yapılıyorsa, sıfır beton kapasitesi varsayılmalı ve donatı alanının raporlanan toplam kuvvetleri karşıladığından emin olunmalıdır.

Gömme derinliği (EN 1992-1-1 – Denklem 8.6)

• Yetersiz gömme derinliğine ilişkin uyarı, bu eğitimin ince duvarlı ve sığ ankrajlı gerçek bir dünya örneğini temsil etmesinden kaynaklanmaktadır. Tasarımın yapısal bütünlüğü Detail uygulamasında daha ileri düzeyde kanıtlanmaktadır.

4 Dışa Aktarma

Dışa aktarma için ön koşullar: 

• Modelin hesaplanmış ve sonuçların dahil edilmiş olması gerekmektedir.

Kontrol -> RC kontrolü -> Kaydet kartına gidin.

Dışa aktarma yalnızca ankrajlama topolojisi için izin verilmektedir. Dışa aktarma şunların aktarılmasına olanak tanır:

• Beton blok
• Ankrajlar
• Taban plakası
• Yükler

Connection'daki ilgili ayarlara göre belirlenen ek bilgiler ve parametreler:

• Kesme aktarımı (Ankrajlar, Kayma kamaları ve Sürtünme yoluyla) 
• Malzeme
• Ankraj Türü: Sonradan yerleştirme (Yapıştırmalı) / Yerinde dökme
• Uçtaki ankraj türü: Pul levhası / Düz / Kanca / Başlıklı pim
• Sürtünme katsayısı
  

5 Tasarım

Bu bölüm, Elemanları, Mesnetleri, Yükler ve Kombinasyonları değiştirmenize ve bir Donatı düzeneği eklemenize olanak tanır.

Mesnet

Bu örnekte, birleşim her taraftan sürekli olan bir duvara ankrajlanmaktadır. Bu tür alt modeller için, sürekli donatı ile rijit mesnetler kullanırız. Bu kurulum duvarın sürekliliğini simüle ederek, karmaşık rijitlik tanımları gerektirmeksizin yalnızca basınç ayarlarına rağmen çekme aktarımına olanak tanır.

 Mesnetleri modele uygulayalım:

Aktarım elemanları

Ankrajlar IDEA StatiCa Connection'dan içe aktarılmaktadır. Tasarım iki farklı ankraj türü kullandığından, güvenli ve öngörülebilir bir davranış sağlamak için yük aktarımını ayıracağız. Bu yaklaşım, karma ankraj gruplarını standart kapsamın dışında bırakan EN 1992-4 (Md. 1.2(4)) sınırlamasını çözmek için standart İngiltere mühendislik uygulamasıyla örtüşmektedir. Kesme ve çekmeyi belirli ankraj gruplarına atayarak, güvenlik gereksinimlerine uygun doğrulanmış bir yük yolu oluşturuyoruz.

SF1 – SF6 ankrajları: Kesme aktarımı için etkin'i etkinleştirin ve Eksenel kuvvet aktarımı için etkin'i devre dışı bırakın.

SF7 – SF10 donatı ankrajları: Tersini yapın – Kesme aktarımı için etkin'i devre dışı bırakın ve Eksenel kuvvet aktarımı için etkin'i etkinleştirin.

Detail uygulamasında sıfırdan bir temel tasarlıyor olsaydınız, her iki seçenek de varsayılan olarak etkin olurdu. Kesme aktarımı yaparken, kuvvete hangi ankrajların direneceğini belirlemeniz ve bunları buna göre seçmeniz gerekir. Bu, kesmenin yalnızca beton kenar göçmesi kontrolü için etkili olan ankrajlara atanması gerektiğini belirten EN gereksinimleriyle örtüşmektedir.

Donatılar

Beton bloğun yüksekliğini ve genişliğini artıralım. Bu, modelin daha net görünmesini sağlar ve donatılar boyunca tam gerilme profilini gözlemlememize olanak tanır.

Beton kaplama'yı 30 mm olarak ayarlayın; bu, donatı için varsayılan değer olarak kullanılacaktır. Ayrıca boyuna çubuklar ve etriyeler için varsayılan Ankraj türü'nü ayarlayın.

Donatıyı tanımlamadan önce, Donatı çubukları düğmesini devre dışı bırakın. Bu, yalnızca şu anda seçtiğiniz belirli çubuk grubunun görünür olmasını sağlar ve görünümü temiz ve düzenli tutar.

Ardından, sürekli boyuna yatay donatıyı (her iki yüzeyde ana donatı) oluşturmak için yeni bir 3D çubuk grubu ekleyin (veya mevcut olanı kopyalayın).

Her iki yüzeyde sürekli dikey donatı eklemek için işlemi çoğaltın ve ayarları aşağıda gösterildiği gibi düzenleyin.

Yapısal hesaplamalara göre, kesme çevresi dışında ek kesme donatısı gerekmemektedir. Bu nedenle, aşağıdaki adımlar yalnızca orijinal tasarıma dayalı olarak kesme çevresi içindeki kesme donatısının oluşturulmasına odaklanmaktadır.

Donatı Düzeneği > 3D çubuk grubu'nu yeniden seçerek başka bir öğe ekleyin ve Özellikleri değiştirin.

GB3D3 işlemini çoğaltın ve kesme donatısını tanımlamak için aşağıdaki seçenekleri güncelleyin.

GB3D4 işlemini kopyalayarak devam edin ve parametreleri değiştirin.

Şimdi, GB3D5 işlemini kopyalayın ve kesme çevresi gereksinimlerini karşılamak için ayarlarını değiştirin.

GB3D3 işlemini kopyalayarak yeniden kullanın ve değerleri ayarlayın.

GB3D7 işlemini kopyalayın ve seçenekleri değiştirin.

GB3D5 işleminin başka bir kopyasını oluşturun ve aşağıdaki değişiklikleri uygulayın.

Son olarak, GB3D9 işlemini kopyalayın ve son donatı seçeneklerini güncelleyin.

Şimdi yapısal kesme donatısını tanımlayalım. Bu özel durumda betonun tek başına kesme kapasitesi kontrolünü geçmesi nedeniyle yapısal hesaplama tarafından gerekli görülmese de standart detaylandırma kurallarına uymamız gerekmektedir. Ayrıca IDEA StatiCa Detail, modelin gerçek dünya donatı düzenini doğru şekilde yansıtmasını gerektirmektedir.

• Not: Hesaplama açısından, bu donatının Detail uygulamasında tanımlanması zorunludur. CSFM yönteminin Teorik arka planında belirtildiği gibi ve ayrıca Kaufmann'ın CSFM üzerine kitabında da belirtilmektedir.

GB3D11 işleminin başka bir kopyasını oluşturun ve aşağıdaki değişiklikleri uygulayın.

GB3D12 işlemini kopyalayın ve seçenekleri değiştirin.

Son olarak, GB3D13 işlemini kopyalayın ve son donatı seçeneklerini güncelleyin.

Yükler ve kombinasyonlar

Kombinasyonlar IDEA StatiCa Connection'dan aktarılmaktadır. İçe aktarmanın tüm sonuçları bu makalede belirtilmektedir.

Öz ağırlığı ekleyelim:

Öz ağırlık ile bir kombinasyon oluşturun ve EN 1991-1-1 yönetmeliğine göre öz ağırlık katsayısını = 1,35 olarak ekleyin.

6 Kontrol

Analizi çalıştırmadan önce, hesaplama süresini kısaltmak için Mesh çarpanını 2 veya 3'e değiştirmenizi şiddetle tavsiye ederiz. Bu adım zorunlu olmamakla birlikte, hesaplama süresini önemli ölçüde azaltır ve olası ıraksama sorunlarını erken tespit etmeye yardımcı olur. Analiz sorunsuz çalışırsa, nihai sonuçlar için Mesh çarpanını 1'e geri döndürebilirsiniz.

Sonuçlar

Eşdeğer Asal Gerilme

Betondaki eşdeğer asal gerilme (EPS), beton bloğun üç eksenli davranışına göre belirlenir. En yüksek yüklere maruz kalan alanlar belirlenerek vurgulanır. Tek eksenli basınçla karşılaştırıldığında sargı etkisinin etkisine ilişkin bilgi sağlamak amacıyla eşdeğer gerilme, kappa faktörü kullanılarak hesaplanır. 

Plastik Gerinim

Beton bloğun iç davranışını incelemek için Plastik gerinim (ε_pl) görünümüne geçin. Kritik alanlarda kesit almak için + Yeni düğmesini kullanarak Kesitler oluşturun ve özellikler penceresinde Düzlem tanımını (konum ve dönüş) ayarlayın. Bu, betonun plastik deformasyona uğradığı yerleri vurgular. Bu görünümleri nihai Raporunuz için Galeri'ye kaydedebilirsiniz. Daha fazla bilgiye bu makalede ulaşabilirsiniz.

Donatı çubuklarındaki gerilme

Sonuçlar, σ_s / σ_{s; akma} oranını (gerilmenin akma dayanımına oranı) göstererek en yüksek kullanım oranına sahip çubukları renk skalası ile tanımlar. Tüm çubuk grupları için gerilme, gerinim ve kullanım oranına ilişkin ayrıntılı değerler Donatı sekmesinde listelenmektedir.

Benzer ayrıntılı sonuçlar Ankrajlar için de mevcuttur.

Ankrajlama

Ankrajlama ayarlarını çift kontrol edin ve Ankrajlardaki Toplam Kuvveti (F_tot) etkinleştirin. Beton blok için hesaplama yaklaşımlarındaki farklılıklar nedeniyle ankrajlardaki kuvvetler hafifçe değişebilir. Ancak farklılıklar önemli değildir. 

Ankrajlama sekmesi, donatı ile beton arasındaki aderans dayanımını doğrular. Sağlanan ankraj uzunluğunun kuvvetleri aktarmak için yeterli olduğunu kontrol eder. Kontrol, sıyrılma göçmesini önlemek amacıyla gerçek aderans gerilmesini (τ_b) nihai aderans dayanımıyla (f_bd) karşılaştırır. Bu sonuçları Donatı ve Ankrajlar için ayrı ayrı görüntüleyebilirsiniz.

Deformasyonlar

Yardımcı sekmesine geçin ve Deformasyon'u etkinleştirin. ULS (Taşıma Gücü Sınır Durumu) için deformasyon sınırları belirlenmemiş olsa da deforme olmuş şeklin incelenmesi kritik bir tutarlılık kontrolüdür. Modelin kararlı olduğunu ve gerçekçi olmayan yer değiştirmeler veya dönmeler yaşamadığını (örneğin bağlantısız elemanlar nedeniyle) doğrular. Bu görsel inceleme, olası modelleme sorunlarını hızla tespit etmeye yardımcı olur.

7 Rapor

Son olarak Rapor -> Ayrıntılı -> Oluştur'a gidin. IDEA StatiCa, yazdırmak veya düzenlenebilir formatta kaydetmek için tamamen özelleştirilebilir bir rapor sunar.

EN 1993-1-8 (çelik birleşimler), EN 1992-4 (ankrajlar) ve EN 1992-1-1 (betonarme yapılar) standartlarına göre eksiksiz bir tasarım kontrolü gerçekleştirdiniz. Çelik birleşim ve ankrajlama IDEA StatiCa Connection'da doğrulanırken, beton blok bütünlüğü ve donatı EN 1992-1-1 ile uyumlu CSFM yöntemi kullanılarak IDEA StatiCa Detail'de analiz edilmiştir.