Los elk prefab betonelement op

Nou, dat is zo!

Maar hoe, vraag je dan?

Met de juiste set krachtige en toch eenvoudig te gebruiken tools waarmee je soepel en efficiënt door het ontwerpproces kunt stromen, van het dak tot de fundering.

Ik ben ervan overtuigd dat je na het lezen van dit artikel afscheid zult nemen van vervelende handberekeningen, eindeloze Excel-spreadsheets met duizenden rijen die erop wachten dat je per ongeluk een formule overtypt, schattingen om kostbare tijd te besparen en, last but not least, het gebruik van vereenvoudigde toepassingen die niet alles dekken wat nodig is.

Je leert hoe je samengestelde kanaalplaten, prefab balken met openingen, kolommen en funderingen kunt controleren. Bij dit alles wordt automatisch rekening gehouden met reologische effecten zoals kruip en krimp door Tijdsafhankelijke Analyse (TDA) toe te passen met de software en alle discontinuïteitsgebieden te omvatten met behulp van de Compatible Stress Fields Method (CSFM).

Dus, riemen vast en geniet samen met mij van de leerzame rit!

Los in een mum van tijd constructies op van dak tot fundering!

Ik herinner me nog hoe ik worstelde om het ontwerp van een prefab constructie af te krijgen voor mijn masterscriptie.

Het was een gymzaal van één verdieping met een totale breedte van 26,6 meter en een lengte van 44,3 meter. De totale hoogte was 8,0 meter. Het draagsysteem werd beschouwd als een systeem van dwarsframes bestaande uit een voorgespannen dakligger met openingen ondersteund door kolommen met kraagstenen van gewapend beton en een reeks schoren in de lengterichting. Als dakelementen gebruikte ik kanaalplaten met een gestorte laag aan de bovenkant. Dat klinkt niet zo ingewikkeld, toch?

Dus wat was de worsteling?

Het was een heel vervelend proces omdat ik toen alleen maar de globale analysesoftware en boeken had. Ik begon Excel-spreadsheets te maken om alle berekeningen zo efficiënt mogelijk te maken. Toch achtervolgt het aantal rijen in het bestand me nog steeds een beetje.

Vandaag de dag, dankzij het feit dat ik bedreven ben in het gebruik van alle IDEA StatiCa Concrete applicaties, zou ik het hele structurele deel van het proefschrift waarschijnlijk in een dag of twee afronden in plaats van maanden.

Ik zal het je laten zien.

The roof, the roof, the roof is ...?

Gelukkig niet 'on fire', maar eenvoudig te verhelpen met IDEA StatiCa Beam!

Wat zijn de uitdagingen bij het ontwerp van samengestelde kanaalplaatvloeren? Ingenieurs moeten zich vooral bewust zijn van het gedrag van verschillende materialen die worden gebruikt voor afzonderlijke lagen, afschuiving in verbindingen, het belang van bouwfasen, enz.

Aangezien de Beam-toepassing TDA geïmplementeerd heeft, hoeft u alleen maar de materialen, geometrie, randvoorwaarden, belastingen (of de interne krachten importeren uit software van derden) en constructiefasen te definiëren en de uitgebreide analyse uit te voeren die alle controles van de uiterste grenstoestand (UGT) en de bruikbare grenstoestand (BGT) omvat.

Aarzel niet om het zelf te proberen. Laat je inspireren door dit voorbeeldproject van een betonnen vloerplaat.

Dakliggers met lange overspanning

Voor dergelijke liggers is gewapend beton geen optie meer. Dan wordt het voorgespannen beton. En we weten allemaal wat dat betekent. Het optimaliseren van de geometrie van de doorsnede, het aantal pezen, het evalueren van de initiële spanning, verliezen, enz. Veel dingen om rekening mee te houden.

Vervolgens moet je openingen toevoegen om materiaal te besparen en de constructie lichter te maken. Daarom bouw je het equivalente vakwerkmodel en gebruik je de Strut-and-Tie methode om dergelijke discontinuïteiten goed te controleren. Dit voegt nog meer uren toe aan het toch al tijdrovende proces.

Of je kunt IDEA StatiCa Detail met de CSFM-methode gebruiken, de constructie optimaliseren en bovendien aanzienlijk tijd besparen. Hoe klinkt dat?

Om je te helpen bij het modelleren, kun je het kant-en-klare model van een voorgespannen balk met openingen bekijken.

"Ik zal je altijd steunen," zei de kolom tegen de ligger

Het juiste ontwerp van een kolom is essentieel voor de hele constructie. En dat geldt dubbel voor slanke kolommen. Dergelijke liggers moeten worden beschouwd als stabiliteitsgevoelig. Daarom is het rekening houden met de effecten van de tweede orde een must.

Bespaar je de moeite van het kraken van de getallen met de benadering van een code en gebruik in plaats daarvan een efficiëntere benadering. Lees over het probleemloze ontwerp van betonnen slanke kolommen. Of bekijk het model van de ronde kolom met tweede-orde-effecten in IDEA StatiCa RCS.

Consoles- een klein hulpmiddel

Waarschijnlijk het gemakkelijkste deel van het project. Consoles worden meestal belast door drukkracht als gevolg van een ligger dat erop wordt geplaatst. Het is echter nodig om rekening te houden met een aanbevolen deel van een horizontale belasting. Het equivalente trussmodel is in dit geval niet zo ingewikkeld en de resultaten worden vrij snel verkregen.

Maar (er is altijd een maar), wat als ik je vertel dat het voldoen aan ULS-resultaten niet betekent dat de constructie niet zal scheuren of buitensporig vervormen? Laten we het uitleggen met een praktisch voorbeeld.

We hebben een console met een gegeven geometrie, eigenschappen en wapening die wordt belast door normaalkracht en dwarskracht zoals in de afbeelding hieronder.

Wanneer je dit voorbeeld handmatig controleert, gebruik je de vakwerkmethode, evalueer je de drukspanning in beton en vergelijk je deze met de ontwerpcapaciteit. Vervolgens bereken je de trekspanning en ontwerp je een wapening op basis daarvan. De klus is geklaard en je kunt naar een ander deel van het project.

Maar laten we voor de zekerheid het ontwerp nog een keer controleren, dit keer met behulp van software.

Ik heb dezelfde console gemodelleerd in IDEA StatiCa Detail. Laten we de resultaten controleren. Volgens de handmatige berekening met de vakwerkmethode zijn de UGT-controles in orde. En ik heb dat bevestigd met de Detail-toepassing.

Deze keer hebben we echter een meer geavanceerde benadering gebruikt en kunnen we ook het tweede deel van de algemene controle zien. En het is heel verrassend. De BGT-controles van dezelfde structuur met dezelfde eigenschappen zijn niet bevredigend.

En dat is iets wat je niet kunt beoordelen met het vakwerkmodel. Het verwaarlozen van BGT-controles kan een directe invloed hebben op de levensduur van de constructie. Mijn aanbeveling is om de constructie altijd te controleren op zowel uiterste als bruikbare grenstoestanden.

Gewoonlijk worden kolom en kraag afzonderlijk gecontroleerd. Maar dankzij CSFM kun je beide in één model opnemen. Kijk eens naar het kolom met corbel model.

Alles bij elkaar

De laatste stap is het controleren van de funderingen. Gebieden in de buurt van steunen zijn ook discontinuïteitsgebieden. Je kunt dus opnieuw de detailtoepassing starten en de bouwkundige magie doen. Het controleren van verschillende soorten kolom-fundatie verbindingen is geen probleem.

Inclusief complexe verbindingen zoals niskolommen!

Als kers op de taart kun je de stijfheid van steunpunten handmatig instellen op basis van je berekeningen om het elastische gedrag van de ondergrond te simuleren! Voor meer informatie hierover, zie het artikel Soorten steunen in IDEA StatiCa Detail.

En dat was het. Je hebt nu het kookboek en kent de workflows. Wacht dus niet langer en begin zelf met modelleren! Lees om ongewenste fouten te voorkomen het artikel Vaak over het hoofd geziene ontwerpoverwegingen in constructies van gewapend beton.

Conclusie

Het doel van dit artikel is niet om de handmatige berekeningen met vereenvoudigde hulpmiddelen en benaderingen of de Excel spreadsheet die je gewend bent te gebruiken om prefab betonconstructies te controleren, in de prullenbak te gooien. Het is ook niet de bedoeling om je te vertellen dat je onmiddellijk moet overstappen op het gebruik van alleen IDEA StatiCa producten. Als het voor jou werkt, geweldig!

Ik wilde je laten zien dat er een andere manier is die soms sneller en nauwkeuriger is. Of dat het gebruik van de eerder genoemde benaderingen soms niet voldoende is en kan leiden tot een potentieel onveilig ontwerp dat bijvoorbeeld de levensduur van een constructie beïnvloedt.

De laatste aanbeveling die ik in deze tekst wil geven is om altijd je 'engineering judgement' te gebruiken en niet bang te zijn om nieuwe dingen te leren.

Kom meer te weten over betonnen ontwerpmogelijkheden in ons Support Center, waar je ook kunt leren hoe je de toepassingen in veel tutorials kunt gebruiken, onze Product Engineers in actie kunt zien tijdens een van onze webinars of een voorbeeldproject kunt downloaden.

Als je net begint met de software of gewoon je vaardigheden wilt verbeteren, bekijk dan onze zelfstudie- en professioneel gecertificeerde Campus-cursussen en kies de cursus die het beste bij je past.