Verbinding met detailintegratie: Ingegoten plaat met gemengde ankers (EN)

Houd er rekening mee dat dit ontwerp uit de praktijk gebruikmaakt van geoptimaliseerde geometrie die standaard EN-detaileringswaarschu­wingen kan activeren. We behouden de originele parameters voor authenticiteit. Zie de onderstaande figuur.

Als u de verbindingsontwerp wilt overslaan en direct wilt doorgaan naar de Detail 3D-analyse, download dan het bestand.

1 Nieuw project

Start IDEA StatiCa Connection. Alles begint op het tabblad Staal. 

Pas de standaardinstellingen aan voor Materialen, klik vervolgens op Maak een leeg ontwerp.

2 Ontwerp

Na het aanmaken van een leeg ontwerp, wijzigt u de doorsnede van een staaf naar UB 610 x 305 x 238.

Voeg nu een andere fabricagebewerking toe en selecteer de Voetplaat.

Ga verder met de volgende bewerking en kies een Bevestigingsraster of Contact om kopbouten te produceren.

Voeg een ander Bevestigingsraster of Contact toe om wapeningsankers te produceren.

Wijzig de rotatie van de wapening in bewerking GRD2 door Editor te selecteren.

Voeg een verstijvingsplaat toe.

Las de verstijvingsplaat aan de voetplaat met behulp van de bewerking Algemene las of contact.

Voeg de bewerking Afsnijden van staaf toe.

Voeg de laatste bewerking toe aan de verbinding, Bevestigingsraster of Contact.

Laten we de parameter Krachten in wijzigen om de positie van het scharnier in te stellen.

Voer de interne krachten in voor verankering.

• Opmerking: We gebruiken alleen afschuifbelasting voor dit balkontwerp. Om de tutorial te vereenvoudigen is de trekkracht uit de UGT-accidentele combinatie, die in het echte project was meegenomen, buiten beschouwing gelaten.

3 Controle

Schakel over naar het tabblad Controle -> Berekenen. De normcontrole toont het bezwijkmechanisme op de ankers. Standaard wordt aangenomen dat het betonblok gescheurd is.

Laten we de resultaten verkennen. Selecteer Equivalente spanning, Boutskracht, Maas, Vervormd en Ankers. In het algemeen toont de tabel welke ankers zijn goedgekeurd en welke niet.

Laten we nu de details van de falende ankers bekijken om te bepalen welke normcontroles bevredigend zijn en welke niet.

Reden voor het mislukken van de ankercontrole: 

• Volgens EN 1992-4, Cl. 1.2(4) valt het ontwerp van ankergroepen met verschillende ankertypes buiten het toepassingsgebied van de norm. Bijgevolg mislukt de normcontrole standaard. Om deze configuratie correct te verifiëren, is een gedetailleerde analyse met behulp van de module 3D Detail vereist.
• Deze beperking kan eenvoudig worden opgelost in Detail 3D, aangedreven door de CSFM-methode, die de vereenvoudigde analytische beoordeling in Verbinding vervangt door een rigoureuze 3D spanning-rek analyse.

Aanvullende wapening (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):

• De analytische normcontrole mislukt voor de betonkegel, waarvoor aanvullende wapening nodig is om de volledige trek- (356,3 kN) en afschuifbelasting (400,0 kN) over te dragen. Dit is kritisch vanwege de "gemengde" ankerconfiguratie.
• Deze beperking kan eenvoudig worden opgelost in Detail 3D om de wapeningsefficiëntie te bevestigen. Bij handmatige controle dient u uit te gaan van nul betoncapaciteit en ervoor te zorgen dat het wapeningsoppervlak de totaal gerapporteerde krachten dekt.

Inbeddelingsdiepte (EN 1992-1-1 – Vergelijking 8.6)

• De waarschuwing over onvoldoende inbeddelingsdiepte verschijnt omdat deze tutorial een praktijkvoorbeeld vertegenwoordigt met een dunne wand en ondiepe ankers. De constructieve integriteit van het ontwerp wordt verder bewezen in de Detail-applicatie.

4 Exporteren

Vereisten voor exporteren: 

• Het model moet berekend zijn en de resultaten moeten zijn opgenomen.

Ga naar het tabblad Controle -> RC-controle -> Opslaan.

De export is alleen toegestaan voor de verankeringstopologie. De export maakt de overdracht mogelijk van:

• Het betonblok
• Ankers
• De voetplaat
• Belastingen

Aanvullende informatie en parameters die worden ingesteld volgens de bijbehorende instellingen in de Verbinding:

• Afschuifoverdracht (via Ankers, Afschuifnokken en Wrijving) 
• Materiaal
• Verankeringstype: Naderhand geïnstalleerd (Lijm) / Ingestort
• Verankeringstype aan het uiteinde: Sluitring / Recht / Haak / Kopbout
• Wrijvingscoëfficiënt

5 Ontwerp

In dit gedeelte kunt u Staven, Ondersteuningen, Belastingen & Combinaties aanpassen en een Wapeningssamenstelling toevoegen.

Ondersteuning

In dit voorbeeld is de verbinding verankerd aan een wand die aan alle zijden doorloopt. Voor dergelijke submodellen gebruiken we stijve ondersteuningen met doorgaande wapening. Deze opstelling simuleert de continuïteit van de wand, waardoor trekoverdrachtmogelijk is ondanks de druk-enkel instellingen, zonder complexe stijfheidsdefinities te vereisen.

 Laten we de ondersteuningen op het model toepassen:

Overdrachtsmiddelen

De ankers worden geïmporteerd vanuit IDEA StatiCa Connection. Omdat het ontwerp twee verschillende ankertypes gebruikt, zullen we de lastoverdracht scheiden om een veilig en voorspelbaar gedrag te garanderen. Deze aanpak sluit aan bij de standaard Britse ingenieurspraktijk om de beperking van EN 1992-4 (Cl. 1.2(4)) op te lossen, die gemengde ankergroepen uitsluit van het standaard toepassingsgebied. Door afschuiving en trek toe te wijzen aan specifieke ankergroepen, creëren we een geverifieerd lastpad dat voldoet aan de veiligheidseisen.

Ankers SF1 – SF6: Schakel Actief voor afschuifoverdracht in en schakel Actief voor overdracht van axiale krachten uit.

Wapeningsankers SF7 – SF10: Doe het omgekeerde – schakel Actief voor afschuifoverdracht uit en schakel Actief voor overdracht van axiale krachten in.

Als u een fundering vanaf het begin zou ontwerpen in de Detail-applicatie, zouden beide opties standaard ingeschakeld zijn. Bij het overdragen van afschuiving moet u bepalen welke ankers de kracht zullen weerstaan en deze dienovereenkomstig selecteren. Dit sluit aan bij de EN-vereisten, die specificerendat afschuiving alleen mag worden toegewezen aan ankers die effectief zijn voor de controle op betonrandbreuk.

Wapeningen

Laten we de hoogte en breedte van het betonblok vergroten. Dit biedt een duidelijker beeld van het model en stelt ons in staat het volledige spanningsprofiel langs de wapeningsstaven te observeren.

Stel de Betonbedekking in op 30 mm; dit zal dienen als de standaardwaarde voor de wapening. Stel daarnaast het standaard Verankeringstype in voor langsstaven en beugels.

Deactiveer vóór het definiëren van de wapening de knop Wapeningsstaven. Dit zorgt ervoor dat alleen de specifieke staafgroep die u momenteel selecteert zichtbaar is, waardoor het overzicht overzichtelijk blijft.

Voeg vervolgens een nieuwe Groep staven 3D in (of kopieer de bestaande) om de doorgaande langse horizontale wapening te maken (hoofdwapening aan beide oppervlakken).

Dupliceer de bewerking om de doorgaande verticale wapening aan beide oppervlakken toe te voegen en pas de instellingen aan zoals hieronder weergegeven.

Volgens de constructieve berekeningen is aanvullende afschuifwapening buiten de afschuifomtrek niet vereist. Daarom richten de volgende stappen zich uitsluitend op het aanmaken van de afschuifwapening binnen de afschuifomtrek op basis van het oorspronkelijke ontwerp.

Voeg een ander item toe door opnieuw Wapeningssamenstelling > Groep staven 3D te selecteren en pas de eigenschappen aan.

Dupliceer bewerking GB3D3 en werk de onderstaande opties bij om de afschuifwapening te definiëren.

Ga verder door bewerking GB3D4 te kopiëren en de parameters te wijzigen.

Kopieer nu bewerking GB3D5 en pas de instellingen aan om te voldoen aan de vereisten van de afschuifomtrek.

Hergebruik bewerking GB3D3 door deze te kopiëren en de waarden aan te passen.

Kopieer bewerking GB3D7 en wijzig de opties.

Maak nog een kopie van bewerking GB3D5 en pas de onderstaande wijzigingen toe.

Kopieer tot slot bewerking GB3D9 en werk de definitieve wapeningsopties bij.

Laten we nu de constructieve afschuifwapening definiëren. Hoewel dit niet vereist is door de constructieve berekening—omdat het beton alleen de afschuifcapaciteitscontrole doorstaat in dit specifieke geval—moeten we toch voldoen aan de standaard detaileringsregels. Bovendien vereist IDEA StatiCa Detail dat het model de werkelijke wapeningsindeling nauwkeurig weergeeft.

• Opmerking: Vanuit een rekenkundig perspectief is het definiëren van deze wapening in de Detail-applicatie essentieel. Zoals vermeld in de Theoretische achtergrond van de CSFM-methode, en ook genoemd in het boek van Kaufmann over CSFM.

Maak nog een kopie van bewerking GB3D11 en pas de onderstaande wijzigingen toe.

Kopieer bewerking GB3D12 en wijzig de opties.

Kopieer tot slot bewerking GB3D13 en werk de definitieve wapeningsopties bij.

Belastingen en combinaties

Combinaties worden overgenomen vanuit IDEA StatiCa Connection. Alle gevolgen van de import worden vermeld
in dit artikel.

Laten we het Eigen gewicht toevoegen:

Maak een combinatie met Eigen gewicht en voeg de coëfficiënt voor eigen gewicht = 1,35 toe volgens de norm 
EN 1991-1-1

6 Controle

Voordat u de analyse uitvoert, raden we sterk aan de Maasverveelvoudiger in te stellen op 2 of 3 om de berekening te versnellen. Hoewel deze stap niet verplicht is, vermindert het de rekentijd aanzienlijk en helpt het potentiële divergentieproblemen vroegtijdig op te sporen. Als de analyse soepel verloopt, kunt u de Maasverveelvoudiger terugzetten op 1 voor de definitieve resultaten.

Resultaten

Equivalente hoofdspanning

De equivalente hoofdspanning (EPS) in beton wordt bepaald op basis van het drieassig gedrag van het betonblok. De gebieden met de hoogste belastingen worden geïdentificeerd en gemarkeerd. Om inzicht te geven in het effect van insluiting in vergelijking met eenassige druk, wordt de equivalente spanningberekend met behulp van de kappa-factor. 

Plastische rek

Om het interne gedrag van het betonblok te inspecteren, schakelt u over naar de weergave Plastische rek (ε_pl). Gebruik de knop + Nieuw om Doorsneden te maken en pas hun Vlakdefinitie (positie en rotatie) aan in het eigenschappenvenster om door kritieke gebieden te snijden. Dit markeert waar het beton plastische vervorming ondergaat. U kunt deze weergaven opslaan in de Galerij voor uw definitieve Rapport. Meer informatie is beschikbaar in dit artikel.

Spanning in wapeningsstaven

De resultaten tonen de verhouding σ_s / σ_{s; vloei} (spanning ten opzichte van vloeigrens), waarbij de meest belaste staven worden geïdentificeerd via een kleurschaal. Gedetailleerde waarden voor spanning, rek en benutting voor alle staafgroepen worden vermeld op het tabblad Wapening.

Vergelijkbare gedetailleerde resultaten zijn ook beschikbaar voor Ankers.

Verankering

Controleer de Verankeringsinstellingen nogmaals en activeer de Totale kracht in ankers (F_tot). De krachten in de ankers kunnen enigszins variëren vanwege verschillen in de berekeningsmethoden voor het betonblok. De verschillen zijn echter niet significant. 

Het tabblad Verankering verifieert de hechtsterkteverbinding tussen de wapening en het beton. Het zorgt ervoor dat de aangebrachte verankeringslengte voldoende is om de krachten over te dragen. De controle vergelijkt de werkelijke hechspanning (τ_b) met de uiterste hechtsterkte (f_bd) om uittrekfalen te voorkomen. U kunt deze resultaten afzonderlijk weergeven voor Wapening en Ankers.

Vervormingen

Schakel over naar het tabblad Hulp en schakel Vervorming in. Hoewel vervormingslimieten niet zijn voorgeschreven voor UGT (Uiterste Grenstoestand), is het beoordelen van de vervormde vorm een cruciale plausibiliteitscontrole. Het zorgt ervoor dat het model stabiel is en geen onrealistische verplaatsingen of rotaties ondergaat (bijv. door niet-verbonden elementen). Deze visuele inspectie helpt snel eventuele modelleringsproblemen te identificeren.

7 Rapport

Ga tot slot naar Rapport -> Gedetailleerd -> Genereren. IDEA StatiCa biedt een volledig aanpasbaar rapport om af te drukken of op te slaan in een bewerkbaar formaat.

U heeft een volledige ontwerpcontrole uitgevoerd volgens EN 1993-1-8 (staalverbindingen), EN 1992-4 (ankers) en EN 1992-1-1 (betonconstructies). De staalverbinding en verankering zijn geverifieerd in IDEA StatiCa Connection, terwijl de integriteit van het betonblok en de wapening zijn geanalyseerd in IDEA StatiCa Detail met behulp van de CSFM-methode conform EN 1992-1-1.