Verlies geen tijd met SLS-controles

Volgens Eurocode 1990 vermeldt de limiet dat het gaat om:

• het functioneren van de constructie of constructiedelen bij normaal gebruik;
• het comfort van mensen;
• het aanzicht van de bouwwerken;

Ze worden geclassificeerd als bruikbaarheidsgrenstoestanden (serviceability limit states, SLS). Dit omvat vervormingen, trillingen en schade die het uitzicht of de duurzaamheid beïnvloeden, zoals scheuren.

Met andere woorden, deze grenstoestandscontroles worden niet beperkt door de sterktebestendigheid van de elementen van de constructie, maar het gaat meer om de algehele duurzaamheid van de constructie en ook om het psychologische comfort van mensen.

Laat me dit in detail uitleggen. Waar zou u zich comfortabeler voelen? In een nieuw gebouw met al gebarsten muren en kromme plafonds of balken, waar de toestand in de loop van de tijd nog zou kunnen verergeren? Of in een gebouw met mooie, gladde muren, waar u de lichte doorbuiging van de vloer niet merkt? Ik gok dat iedereen voor het tweede voorbeeld kiest. En dit is precies waarom we aandacht moeten besteden aan SLS-controles.

We weten echter allemaal dat de tijd van bouwkundige ingenieurs kostbaar is, dus willen ze zo efficiënt mogelijk zijn met hun ontwerpen. Als oplossing hebben we nieuwe functies ontwikkeld in de IDEA StatiCa Detail app om ervoor te zorgen dat ingenieurs die onze tools gebruiken het ontwerp en de beoordelingen snel, economisch en veilig kunnen uitvoeren.

Controle op spanningsbeperking - niet meer zo beperkend

Hoe vaak hebt u te maken gehad met teleurstellende resultaten voor de spanningsbeperkingscontrole? In mijn geval, moet ik zeggen, heel vaak. En in de meeste gevallen wist ik al dat ze genegeerd hadden kunnen worden vanwege de aard van de resultaten.

Een van de meest voorkomende problemen zijn spanningspieken - singulariteiten die meestal voorkomen in scherpe hoeken. Laten we eens kijken wat dit is en waarom het belangrijk is om een singulariteit niet te verwarren met spanningsconcentratie.

In eerste instantie merkt u misschien op dat u het verschil tussen deze twee niet ziet. Toch zijn er verschillen, en daar moet u zich altijd bewust van zijn. Want uiteindelijk is het gehele ontwerp altijd in handen van de verantwoordelijke ingenieur en zijn of haar oordeel.

Dus wat is een singulariteit en hoe kunnen bouwkundige ingenieurs deze onderscheiden van spanningsconcentratie?

Een spanningssingulariteit is een meshpunt waar de spanning niet convergeert naar een specifieke waarde, d.w.z. dat de spanningswaarde bij de singulariteit theoretisch oneindig is.

Het is typisch:

• Een gebied waar de puntbelasting wordt toegepast.
• Een scherpe hoek van de constructie.
• Een puntbeperking.
• Hoeken van lichamen die met elkaar in contact komen.

En u kunt er zeker van zijn dat het een singulariteit is wanneer:

• Er is een snelle spanningsverandering in één mesh-element.
• De waarde van de spanning in één knoop van de mesh is hoger dan de grenswaarde.
• Het beïnvloedt slechts een klein constructiegebied en bereikt geen aangrenzende elementen.

In de tijd dat ik constructies met singulariteiten behandelde, wist ik dat deze in bijna alle gevallen genegeerd hadden kunnen worden vanwege de hierboven genoemde redenen, maar er was geen manier om dit te doen als ik controles heb die voldoen in de gebruikte app. Dit betekende dat ik het model op verschillende manieren moest aanpassen, zodat ik er veel tijd in moest steken of eventueel de materiaalklasse moest verhogen of extra wapening moest invoeren.

En dit is waar de Detail app om de hoek komt kijken met de nieuwe "Limited stress check" functionaliteit.

Laten we eens kijken hoe de functie werkt in een praktisch voorbeeld. We hebben een balk met een afgesneden uiteinde en opening. De belasting is een combinatie van een lijnbelasting en een puntbelasting. Na het uitvoeren van de berekening kunnen we zien dat de spanningslimietcontrole voor beton niet in orde is met alle benodigde informatie.

Na nader onderzoek is het duidelijk dat beide situaties die ik eerder beschreef zich hebben voorgedaan. Er is een spanningsconcentratie aan de bovenkant van de balk onder de puntdraagplaat en een singulariteit in de scherpe hoek van de opening.

Dit is het juiste moment om uw technisch oordeel te gebruiken! De singulariteit in de hoek kan zonder meer genegeerd worden in het ontwerp. Maar hoe zit het met het kleine gebied met spanningsconcentratie? Wat moet ik doen? Het eerste is om de mesh aan te zetten, dat kan helpen bij het evalueren van de impact. Als het nog steeds onduidelijk is, kan ik naar Instellingen gaan, de mesh fijner instellen en opnieuw beoordelen.

Toch is in ons geval op het eerste gezicht te zien dat het spanningsconcentratiegebied erg klein is, dus vanuit mijn oogpunt is het acceptabel om het ook buiten de berekening te houden.

En dat kan vrij gemakkelijk! Hiervoor hebben we een functie ontwikkeld die Limited Check/Beperkte Controle heet. Met deze functie kunt u de problematische gebieden negeren. Wat betekent dit?

1. In plaats van de rode gebieden met een bezettingsgraad van meer dan 100%, ziet u ze in het wit, en de grenscontrolewaarde is 100% in het geval van een spanningsverhouding of de grensspanningswaarde in MPa.
2. Bovendien wordt in de algemene controletabel de rode cirkel met een kruisteken veranderd in een gele driehoek met een uitroepteken die een informatieve kwestie weergeeft, en verschijnt er een afwijking met een grondige beschrijving.
3. Als kers op de taart kunt u alleen de genegeerde gebieden weergeven, terwijl de rest van het element wit blijft.

Alle opties kunnen in het rapport worden opgenomen nadat u klaar bent met het modelleringsproces en tevreden bent met uw ontwerp. Zo hebt u kogelvrije documentatie om eventuele twijfelaars de mond te snoeren.

Voorgespannen constructies in IDEA StatiCa

Elke bouwkundige ingenieur die te maken heeft met voorgespannen betonconstructies is zich ervan bewust dat het heel belangrijk is om aandacht te besteden aan bepaalde stadia van de levensduur van constructies, vooral het begin en het einde.

Dat komt omdat geen enkele voorspankracht constant is. De waarde is variabel over de lengte van het voorspanelement en, last but not least, in de tijd. Het is duidelijk dat de juiste evaluatie van de precieze waarde van de voorspankracht, en dus van de spanningen in de spankabels, een aanzienlijke invloed heeft op het gedrag van de constructie.

De veranderingen in de voorspankracht (een afname van de voorspankracht hoeft er niet per se te zijn!) worden door vele factoren veroorzaakt en worden voorspanningsverliezen genoemd. Ja, ik heb het meervoud correct gebruikt. De voorspanningsverliezen worden onderscheiden als:

• Verliezen op korte termijn
• Verliezen op lange termijn

Verliezen op korte termijn

Verliezen op korte termijn treden meestal op tijdens het fabricageproces. Verliezen op korte termijn kunnen bijvoorbeeld veroorzaakt worden door wrijving, een slip in de verankeringsset, onmiddellijke elastische rek in beton, ontspanning van de spankabels, enz.

Verliezen op lange termijn

Verliezen op lange termijn treden op na het aanbrengen van de voorspanning en kunnen de constructie gedurende de hele levensduur beïnvloeden. De oorzaak van de verliezen op lange termijn kan worden beschouwd als kruip, krimp, ontspanning op lange termijn en elastische rek in beton veroorzaakt door de toepassing van een variabele belasting.

Geen gemakkelijke taak. Of toch wel?

Als u met dit alles rekening houdt (wat een absoluut vereiste is in het ontwerp!), kan dit leiden tot verschillende combinaties waarbij rekening wordt gehouden met verschillende voorspanningscoëfficiënten.

Hier treedt IDEA StatiCa Detail voor de tweede keer in de schijnwerpers. Dankzij de nieuwe functionaliteit genaamd Verliezen op lange termijn voor SLS-controle, hoeft u niet meer een heleboel combinaties te maken en uren met uw model door te brengen terwijl u zich afvraagt of u niet iets vergeten bent.

Het enige wat u in de Detail-app hoeft te doen, is één combinatie instellen, en u kunt de korte- en langetermijneffecten voor zowel voorgespannen als nagespannen kabels afdekken.

Bent u benieuwd hoe het werkt? Laten we het uitzoeken!

Het is belangrijk om de spanningsbeperkingscontrole te kennen en de resultaten voor korte- en langetermijneffecten in de Detail toepassing te verkrijgen, wij gebruiken een oneindig lineair spanning-rekdiagram.

We onderscheiden twee takken. Eén voor kortetermijneffecten met behulp van elasticiteitsmodulus E_cm. De andere is voor langetermijneffecten, waarbij de spanning in de spankabels wordt verminderd in stappen voor voorspanning en permanente belasting door de gedefinieerde waarde van langetermijnverliezen. De toename van variabele belasting houdt rekening met E_cm.

Hoe kan ik de waarde van langetermijnverliezen correct instellen? We kunnen u enkele standaardinstellingen geven; het hangt echter weer van de bouwkundige ingenieurs af welke waarde ze uiteindelijk voor de berekening zullen gebruiken.

Houd er rekening mee dat de waarde verschilt voor voorgespannen en nagespannen kabels. Dit heeft te maken met de exacte tijd waarvoor u de verlieswaarde moet instellen. Bekijk het artikel Implementatie van langetermijnverliezen in Detail, waar u een gedetailleerdere beschrijving van het onderwerp kunt vinden en, nog belangrijker, wat de juiste tijd is voor het instellen van de schatting van de langetermijnverliezen voor de berekening.

Als u geïnteresseerd bent in meer nieuwe functies van IDEA StatiCa 23.0 (misschien niet alleen voor beton, maar ook voor staal of BIM-koppelingen), bezoek dan onze Release notes pagina.

IDEA StatiCa Detail is een geweldig hulpmiddel om uw betonnen details en andere discontinuïteiten op te lossen. Meer informatie over de mogelijkheden vindt u in ons Support Center, waar u ook kunt leren hoe u het in de vele tutorials kunt gebruiken, onze productingenieurs in actie kunt zien tijdens een van onze webinars of een voorbeeldproject kunt downloaden.

Als u met de software begint of gewoon uw vaardigheden wilt verbeteren, bekijk dan onze Campus-cursussen  voor zelfstudie en kies de cursus die het beste bij uw behoeften past.

Als u nog meer geïnteresseerd bent in de theorie en de CSFM-methode achter de Detail-applicatie, ga dan naar de Theoretische achtergrond voor IDEA StatiCa Detail, en ga lekker studeren.