Přípoj k integraci detailu: Zabetonovaná deska se smíšenými kotvami (EN)

Upozorňujeme, že tento reálný návrh používá optimalizovanou geometrii, která může vyvolat standardní varování EN týkající se konstrukčních zásad. Původní parametry zachováváme pro autenticitu. Viz obrázek níže.

Pokud chcete přeskočit návrh přípoje a přejít přímo k analýze Detail 3D, stáhněte si.

1 Nový projekt

Spusťte IDEA StatiCa Connection. Vše začíná na záložce Ocel. 

Upravte výchozí nastavení pro Materiály, poté klikněte na Vytvořit prázdný návrh.

2 Návrh

Po vytvoření prázdného návrhu změňte průřez prvku na UB 610 x 305 x 238.

Nyní přidejte další výrobní operaci a vyberte Patní plech.

Pokračujte další operací a zvolte Síť spojovacích prostředků nebo Kontakt pro vytvoření trnů s hlavou.

Přidejte další Síť spojovacích prostředků nebo Kontakt pro vytvoření výztužných kotev.

Změňte natočení výztuže v operaci GRD2 výběrem Editoru.

Přidejte výztužný plech.

Přivařte výztužný plech k patnímu plechu pomocí operace Obecný svar nebo kontakt.

Přidejte operaci Odříznutí prvku.

Přidejte poslední operaci v přípoji, Síť spojovacích prostředků nebo Kontakt.

Změňme parametr Síly v pro nastavení polohy kloubu.

Zadejte vnitřní síly pro kotvení.

• Poznámka: Pro tento návrh nosníku použijeme pouze smykové zatížení. Pro zjednodušení výukového programu byla vyloučena síla Tying Force z kombinace ULS Accidental, která byla v reálném projektu uvažována.

3 Posouzení

Přepněte na záložku Posouzení -> Vypočítat. Normové posouzení prokáže porušení na kotvách. Ve výchozím nastavení se předpokládá, že betonový blok je porušený trhlinami.

Prozkoumejme výsledky. Vyberte Ekvivalentní napětí, Síla ve šroubu, Síť, Deformovaný tvar, a Kotvy. Tabulka obecně zobrazuje, které kotvy jsou vyhovující a které nevyhovující.

Nyní si projdeme podrobnosti nevyhovujících kotev, abychom zjistili, která normová posouzení jsou vyhovující a která nevyhovující.

Důvod selhání posouzení kotev: 

• Podle EN 1992-4, čl. 1.2(4) je návrh skupin kotev obsahujících různé typy kotev mimo rozsah normy. V důsledku toho normové posouzení ve výchozím nastavení nevyhoví. Pro správné ověření této konfigurace je nutná podrobná analýza pomocí modulu 3D Detail.
• Toto omezení lze snadno vyřešit v Detail 3D, který využívá metodu CSFM, jež nahrazuje zjednodušené analytické posouzení v přípoji důkladnou 3D analýzou napětí a přetvoření.

Doplňková výztuž (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):

• Analytické normové posouzení nevyhoví pro betonový kužel, přičemž je vyžadována doplňková výztuž pro přenos plného tahového (356,3 kN) a smykového (400,0 kN) zatížení. To je kritické z důvodu „smíšené" konfigurace kotev.
• Toto omezení lze snadno vyřešit v Detail 3D pro potvrzení účinnosti výztuže. Při ručním posouzení předpokládejte nulovou únosnost betonu a zajistěte, aby plocha výztuže pokryla celkové uváděné síly.

Hloubka zakotvení (EN 1992-1-1 – rovnice 8.6)

• Varování týkající se nedostatečné hloubky zakotvení se zobrazuje proto, že tento výukový program představuje reálný příklad s tenkou stěnou a mělkými kotvami. Konstrukční integrita návrhu je dále prokázána v aplikaci Detail.

4 Export

Předpoklady pro export: 

• Model musí být vypočítán a výsledky musí být zahrnuty.

Přejděte na záložku Posouzení -> Posouzení ŽB -> Uložit.

Export je povolen pouze pro topologii kotvení. Export umožňuje přenos:

• Betonového bloku
• Kotev
• Patního plechu
• Zatížení

Další informace a parametry, které jsou nastaveny podle odpovídajících nastavení v přípoji:

• Přenos smyku (přes kotvy, smykové trny a tření) 
• Materiál
• Typ kotvení: Dodatečně osazené (lepené) / Zabetonované
• Typ kotvení na konci: Podložka / Přímé / Hák / Trn s hlavou
• Součinitel tření

5 Návrh

Tato část umožňuje upravit prvky, podpory, zatížení a kombinace a přidat sestavu výztuže.

Podpora

V tomto příkladu je přípoj ukotven ke stěně, která je spojitá na všech stranách. Pro takové dílčí modely používáme tuhé podpory s spojitou výztuží. Toto nastavení simuluje spojitost stěny a umožňuje přenos tahu i přes nastavení pouze pro tlak, bez nutnosti složitých definic tuhosti.

 Aplikujme podpory na model:

Přenosová zařízení

Kotvy jsou importovány z IDEA StatiCa Connection. Protože návrh používá dva různé typy kotev, oddělíme přenos zatížení, aby bylo zajištěno bezpečné a předvídatelné chování. Tento přístup je v souladu se standardní britskou inženýrskou praxí pro řešení omezení EN 1992-4 (čl. 1.2(4)), které vylučuje smíšené skupiny kotev ze standardního rozsahu normy. Přiřazením smyku a tahu ke konkrétním skupinám kotev vytváříme ověřenou silovou cestu v souladu s bezpečnostními požadavky.

Kotvy SF1 – SF6: Aktivujte Aktivní pro přenos smyku a deaktivujte Aktivní pro přenos osových sil.

Výztužné kotvy SF7 – SF10: Postupujte opačně – deaktivujte Aktivní pro přenos smyku a aktivujte Aktivní pro přenos osových sil.

Pokud byste navrhovali patku od začátku v aplikaci Detail, obě možnosti by byly ve výchozím nastavení aktivovány. Při přenosu smyku musíte určit, které kotvy budou odolávat síle, a odpovídajícím způsobem je vybrat. To je v souladu s požadavky EN, které stanovují, že smyk by měl být přiřazen pouze kotvám účinným pro posouzení porušení betonové hrany.

Výztuže

Zvětšeme výšku a šířku betonového bloku. To poskytuje přehlednější pohled na model a umožňuje nám sledovat úplný profil napětí podél výztužných prutů.

Nastavte Krytí betonu na 30 mm; tato hodnota bude sloužit jako výchozí hodnota pro výztuž. Dále nastavte výchozí Typ kotvení pro podélné pruty a třmínky.

Před definováním výztuže deaktivujte tlačítko Pruty. Tím zajistíte, že bude viditelná pouze konkrétní skupina prutů, kterou právě vybíráte, a pohled zůstane přehledný a nepřehledný.

Dále vložte novou Skupinu prutů 3D (nebo zkopírujte stávající) pro vytvoření spojité podélné vodorovné výztuže (hlavní výztuž na obou površích).

Zduplikujte operaci pro přidání spojité svislé výztuže na obou površích a upravte nastavení podle obrázku níže.

Podle statických výpočtů není mimo smykový obvod vyžadována dodatečná smyková výztuž. Proto se následující kroky zaměřují výhradně na vytvoření smykové výztuže v rámci smykového obvodu na základě původního návrhu.

Přidejte další položku opětovným výběrem Sestava výztuže > Skupina prutů 3D a upravte vlastnosti.

Zduplikujte operaci GB3D3 a aktualizujte níže uvedené možnosti pro definování smykové výztuže.

Pokračujte kopírováním operace GB3D4 a změňte parametry.

Nyní zkopírujte operaci GB3D5 a upravte její nastavení tak, aby splňovalo požadavky smykového obvodu.

Znovu použijte operaci GB3D3 zkopírováním a úpravou hodnot.

Zkopírujte operaci GB3D7 a změňte možnosti.

Vytvořte další kopii operace GB3D5 a aplikujte níže uvedené změny.

Nakonec zkopírujte operaci GB3D9 a aktualizujte poslední možnosti výztuže.

Nyní definujme konstrukční smykovou výztuž. Přestože ji statický výpočet nevyžaduje – protože samotný beton v tomto konkrétním případě vyhoví posouzení smykové únosnosti – stále musíme dodržovat standardní konstrukční zásady. Navíc IDEA StatiCa Detail vyžaduje, aby model přesně odrážel reálné rozmístění výztuže.

• Poznámka: Z výpočetního hlediska je definování této výztuže v aplikaci Detail nezbytné. Jak je uvedeno v Teoretickém pozadí metody CSFM a také zmíněno v Kaufmannově knize o CSFM.

Vytvořte další kopii operace GB3D11 a aplikujte níže uvedené změny.

Zkopírujte operaci GB3D12 a změňte možnosti.

Nakonec zkopírujte operaci GB3D13 a aktualizujte poslední možnosti výztuže.

Zatížení a kombinace

Kombinace jsou převzaty z IDEA StatiCa Connection. Všechny důsledky importu jsou uvedeny
v tomto článku.

Přidejme Vlastní tíhu:

Vytvořte kombinaci s vlastní tíhou a přidejte součinitel pro vlastní tíhu = 1,35 podle normy 
EN 1991-1-1

6 Posouzení

Před spuštěním analýzy důrazně doporučujeme změnit Násobitel sítě na 2 nebo 3 pro urychlení výpočtu. Tento krok není povinný, ale výrazně zkracuje výpočetní čas a pomáhá včas odhalit případné problémy s divergencí. Pokud analýza proběhne hladce, můžete poté vrátit Násobitel sítě na 1 pro konečné výsledky.

Výsledky

Ekvivalentní hlavní napětí

Ekvivalentní hlavní napětí (EPS) v betonu je stanoveno na základě trojosého chování betonového bloku. Oblasti vystavené nejvyššímu zatížení jsou identifikovány a zvýrazněny. Pro přehled o vlivu sevření ve srovnání s jednoosým tlakem je ekvivalentní napětí vypočítáno pomocí faktoru kappa. 

Plastické přetvoření

Pro prozkoumání vnitřního chování betonového bloku přepněte do zobrazení Plastické přetvoření (ε_pl). Pomocí tlačítka + Nový vytvořte Řezy a upravte jejich Definici roviny (polohu a natočení) v okně vlastností pro řez kritickými oblastmi. Tím se zvýrazní místa, kde beton prochází plastickou deformací. Tato zobrazení můžete uložit do Galerie pro váš závěrečný Report. Více informací je k dispozici v tomto článku.

Napětí ve výztuži

Výsledky zobrazují poměr σ_s / σ_{s; yield} (napětí k mezi kluzu), přičemž nejvíce využité pruty jsou identifikovány pomocí barevné škály. Podrobné hodnoty napětí, přetvoření a využití pro všechny skupiny prutů jsou uvedeny na záložce Výztuž.

Podobné podrobné výsledky jsou k dispozici také pro kotvy.

Kotvení

Zkontrolujte nastavení Kotvení a aktivujte Celkovou sílu v kotvách (F_tot). Síly v kotvách se mohou mírně lišit v důsledku rozdílů ve výpočetních přístupech pro betonový blok. Rozdíly však nejsou významné. 

Záložka Kotvení ověřuje soudržnost mezi výztuží a betonem. Zajišťuje, že poskytnutá délka kotvení je dostatečná pro přenos sil. Posouzení porovnává skutečné napětí v soudržnosti (τ_b) s mezní pevností v soudržnosti (f_bd) pro zabránění vytažení. Tyto výsledky lze zobrazit samostatně pro výztuž a kotvy.

Deformace

Přepněte na záložku Pomocné a zapněte Deformaci. Přestože limity deformací nejsou pro MSÚ (mezní stav únosnosti) předepsány, přezkoumání deformovaného tvaru je důležitou kontrolou správnosti. Zajišťuje, že model je stabilní a nevykazuje nerealistické posuny nebo natočení (např. v důsledku odpojených prvků). Tato vizuální kontrola pomáhá rychle identifikovat případné problémy s modelováním.

7 Report

Nakonec přejděte na Report -> Podrobný -> Generovat. IDEA StatiCa nabízí plně přizpůsobitelný report pro tisk nebo uložení v editovatelném formátu.

Provedli jste kompletní návrhové posouzení podle EN 1993-1-8 (ocelové přípoje), EN 1992-4 (kotvy) a EN 1992-1-1 (betonové konstrukce). Ocelový přípoj a kotvení byly ověřeny v IDEA StatiCa Connection, zatímco integrita betonového bloku a výztuže byly analyzovány v IDEA StatiCa Detail pomocí metody CSFM v souladu s EN 1992-1-1.