BIM-Schnittstelle Connection zu Detail – Verankerung mit zwei Schraubentypen (EN)

Bitte beachten Sie, dass dieses reale Design eine optimierte Geometrie verwendet, die Standard-EN-Detaillierungswarnungen auslösen kann. Wir behalten die ursprünglichen Parameter der Authentizität halber bei. Siehe die Abbildung unten.

Wenn Sie das Verbindungsdesign überspringen und direkt zur Detail 3D-Analyse übergehen möchten, laden Sie die Detail 3D-Datei herunter und fahren Sie mit Kapitel 5 fort.

1 Neues Projekt

Starten Sie IDEA StatiCa Connection. Alles beginnt auf der Registerkarte Stahl. 

Passen Sie die Standardeinstellungen für Materialien an und klicken Sie dann auf Leeres Design erstellen.

2 Design

Ändern Sie nach dem Erstellen eines leeren Designs den Querschnitt eines Bauteils auf UB 610 x 305 x 238.

Fügen Sie nun einen weiteren Fertigungsvorgang hinzu und wählen Sie die Grundplatte.

Fahren Sie mit dem nächsten Vorgang fort und wählen Sie ein Schraubenraster oder Kontakt, um Kopfbolzen zu erzeugen.

Fügen Sie ein weiteres Schraubenraster oder Kontakt hinzu, um Bewehrungsanker zu erzeugen.

Ändern Sie die Rotation derBewehrung im Vorgang GRD2 durch Auswahl von Editor.

Fügen Sie eine Versteifungsplatte hinzu.

Schweißen Sie die Versteifungsplatte mit dem Vorgang Allgemeine Schweißnaht oder Kontakt an die Grundplatte.

Fügen Sie den Vorgang Bauteilschnitt hinzu.

Fügen Sie den letzten Vorgang in der Verbindung hinzu, Schraubenraster oder Kontakt.

Ändern wir den Parameter Kräfte in um die Position des Gelenks festzulegen.

Geben Sie die inneren Kräfte für die Verankerung ein.

• Hinweis: Wir verwenden für dieses Trägerdesign nur Schubbelastung. Um das Tutorial zu vereinfachen, wurde die Verbindungskraft aus der ULS-Bemessungssituation Außergewöhnlich, die im realen Projekt berücksichtigt wurde, ausgeschlossen.

3 Nachweis

Wechseln Sie zur Registerkarte Nachweis -> Berechnen. Der Normnachweis weist den Versagensmodus an den Ankern nach. Standardmäßig wird der Betonblock als gerissen angenommen.

Lassen Sie uns die Ergebnisse erkunden. Wählen Sie Äquivalente Spannung, Schraubenkraft, Netz, Verformt und Anker.Im Allgemeinen zeigt die Tabelle, welche Anker zugelassen sind und welche nicht.

Lassen Sie uns nun die Details der nicht bestandenen Anker überprüfen, um festzustellen, welche Normnachweise zufriedenstellend und welche nicht zufriedenstellend sind.

Grund für das Versagen des Ankernachweises: 

• Gemäß EN 1992-4, Abschn. 1.2(4) liegt die Bemessung von Ankergruppen mit unterschiedlichen Ankertypen außerhalb des Anwendungsbereichs der Norm. Folglich schlägt der Normnachweis standardmäßig fehl. Um diese Konfiguration ordnungsgemäß zu überprüfen, ist eine detaillierte Analyse mit dem Modul 3D Detail erforderlich.
• Diese Einschränkung lässt sich in Detail 3D leicht beheben, das auf der CSFM-Methode basiert und die vereinfachte analytische Bewertung in Connection durch eine rigorose 3D-Spannungs-Dehnungs-Analyse ersetzt.

Ergänzende Bewehrung (EN 1992-4 – 7.2.1.9; 7.2.2.6):

• Der analytische Normnachweis schlägt für den Betonkegel fehl und erfordert eine ergänzende Bewehrung, um die gesamten Zug- (356,3 kN) und Schublasten (400,0 kN) zu übertragen. Dies ist aufgrund der „gemischten" Ankerkonfiguration von entscheidender Bedeutung.
• Diese Einschränkung lässt sich in Detail 3D leicht beheben, um die Effizienz der Bewehrung zu bestätigen. Bei manueller Überprüfung ist von einer Betonkapazität von null auszugehen und sicherzustellen, dass die Bewehrungsfläche die gesamten gemeldeten Kräfte abdeckt.

Verankerungstiefe (EN 1992-1-1 – Gleichung 8.6)

• Die Warnung bezüglich unzureichender Verankerungstiefe erscheint, weil dieses Tutorial ein reales Beispiel mit einer dünnen Wand und flachen Ankern darstellt. Die strukturelle Integrität des Designs wird in der Detail-App weiter nachgewiesen.

4 Export

Voraussetzungen für den Export: 

• Das Modell muss berechnet sein und die Ergebnisse müssen enthalten sein.

Gehen Sie zur Registerkarte Nachweis -> RC-Nachweis -> Speichern.

Der Export ist nur für die Verankerungstopologie zulässig. Der Export ermöglicht die Übertragung von:

• Dem Betonblock
• Ankern
• Der Grundplatte
• Lasten

Zusätzliche Informationen und Parameter, die gemäß den entsprechenden Einstellungen in Connection festgelegt werden:

• Schubübertragung (durch Anker, Schubnocken und Reibung) 
• Material
• Verankerungstyp: Nachträglich eingebaut (Klebstoff) / Einbetoniert
• Verankerungstyp am Ende: Unterlegscheibe / Gerade / Haken / Kopfbolzen
• Reibungskoeffizient
  

5 Design

In diesem Abschnitt können Sie Bauteile, Lager, Lasten & Kombinationen ändern und eine Bewehrungsanordnung hinzufügen.

Lager

In diesem Beispiel ist die Verbindung an einer Wand verankert, die auf allen Seiten durchgehend ist. Für solche Teilmodelle verwenden wir starre Lager mit durchgehender Bewehrung. Diese Einrichtung simuliert die Kontinuität der Wand und ermöglicht die Zugkraftübertragung trotz der Einstellungen für ausschließlich Druckkräfte, ohne komplexe Steifigkeitsdefinitionen zu erfordern.

 Lassen Sie uns die Lager auf das Modell anwenden:

Übertragungselemente

Die Anker werden aus IDEA StatiCa Connection importiert. Da das Design zwei verschiedene Ankertypen verwendet, werden wir die Lastübertragung trennen, um ein sicheres und vorhersehbares Verhalten zu gewährleisten. Dieser Ansatz entspricht der gängigen britischen Ingenieurpraxis zur Lösung der Einschränkung von EN 1992-4 (Abschn. 1.2(4)), die gemischte Ankergruppen vom Anwendungsbereich der Norm ausschließt.Durch die Zuweisung von Schub- und Zugkräften zu bestimmten Ankergruppen erstellen wir einen verifizierten Lastpfad, der den Sicherheitsanforderungen entspricht.

Anker SF1 – SF6: Aktivieren Sie Aktiv für Schubkraftübertragung und deaktivieren Sie Aktiv für Axialkraftübertragung.

Bewehrungsanker SF7 – SF10: Machen Sie das Gegenteil – deaktivieren Sie Aktiv für Schubkraftübertragung und aktivieren Sie Aktiv für Axialkraftübertragung

Wenn Sie ein Fundament von Grund auf in der Detail-Anwendung bemessen würden, wären beide Optionen standardmäßig aktiviert. Bei der Schubkraftübertragung müssen Sie bestimmen, welche Anker die Kraft aufnehmen, und diese entsprechend auswählen. Dies entspricht den EN-Anforderungen, die festlegen, dass Schubkräfte nur den Ankern zugewiesen werden sollten, die für den Betonkantenbruch-Nachweis maßgebend sind.

Bewehrungen

Erhöhen wir die Höhe und Breite des Betonblocks. Dies bietet eine bessere Übersicht über das Modell und ermöglicht es uns, das vollständige Spannungsprofil entlang der Bewehrungsstäbe zu beobachten.

Setzen Sie die Betondeckung auf 30 mm; dies dient als Standardwert für die Bewehrung. Legen Sie außerdem den Standard-Verankerungstyp für Längsstäbe und Bügel fest.

Deaktivieren Sie vor der Definition der Bewehrung die Schaltfläche Bewehrungsstäbe. Dadurch wird sichergestellt, dass nur die spezifische Stabgruppe, die Sie gerade auswählen, sichtbar ist, was die Ansicht übersichtlich hält.

Fügen Sie als nächstes eine neue Stabgruppe 3D ein (oder kopieren Sie die vorhandene), um die durchgehende horizontale Längsbewehrung (Hauptbewehrung an beiden Oberflächen) zu erstellen.

Duplizieren Sie den Vorgang, um die durchgehende vertikale Bewehrung an beiden Oberflächen hinzuzufügen, und passen Sie die Einstellungen wie unten gezeigt an.

Gemäß den statischen Berechnungen ist außerhalb des Schubumfangs keine zusätzliche Schubbewehrung erforderlich.Daher konzentrieren sich die folgenden Schritte ausschließlich auf die Erstellung der Schubbewehrung innerhalb des Schubumfangs basierend auf dem ursprünglichen Design.

Fügen Sie ein weiteres Element hinzu, indem Sie erneut Bewehrungsanordnung > Stabgruppe 3D auswählen, und ändern Sie die Eigenschaften.

Duplizieren Sie den Vorgang GB3D3 und aktualisieren Sie die folgenden Optionen, um die Schubbewehrung zu definieren.

Fahren Sie fort, indem Sie den Vorgang GB3D4 kopieren und die Parameter ändern.

Kopieren Sie nun den Vorgang GB3D5 und ändern Sie seine Einstellungen, um die Anforderungen des Schubumfangs zu erfüllen.

Verwenden Sie den Vorgang GB3D3 erneut, indem Sie ihn kopieren und die Werte anpassen.

Kopieren Sie den Vorgang GB3D7 und ändern Sie die Optionen.

Erstellen Sie eine weitere Kopie des Vorgangs GB3D5 und wenden Sie die folgenden Änderungen an.

Abschließend kopieren Sie den Vorgang GB3D9 und aktualisieren Sie die finalen Bewehrungsoptionen.

Lassen Sie uns nun die konstruktive Schubbewehrung definieren. Obwohl sie gemäß der statischen Berechnung nicht erforderlich ist – da der Beton allein den Schubkapazitätsnachweis in diesem speziellen Fall besteht – müssen wir dennoch die standardmäßigen Konstruktionsregeln einhalten. Darüber hinaus erfordert IDEA StatiCa Detail, dass das Modell die reale Bewehrungsanordnung genau widerspiegelt.

• Hinweis: Aus rechnerischer Sicht ist die Definition dieser Bewehrung in der Detail-Anwendung unerlässlich. Wie im Theoretischen Hintergrund der CSFM-Methode angegeben und auch in Kaufmanns Buch über CSFM erwähnt.

Erstellen Sie eine weitere Kopie des Vorgangs GB3D11 und wenden Sie die folgenden Änderungen an.

Kopieren Sie den Vorgang GB3D12 und ändern Sie die Optionen.

Abschließend kopieren Sie den Vorgang GB3D13 und aktualisieren Sie die finalen Bewehrungsoptionen.

Lasten und Kombinationen

Kombinationen werden aus IDEA StatiCa Connection übernommen. Alle Konsequenzen des Imports sind
in diesem Artikel erwähnt.

Lassen Sie uns das Eigengewicht hinzufügen:

Erstellen Sie eine Kombination mit Eigengewicht und fügen Sie den Koeffizienten für das Eigengewicht = 1,35 gemäß derNorm 
EN 1991-1-1 hinzu

6 Nachweis

Vor der Durchführung der Analyse empfehlen wir dringend, den Netzvervielfältiger auf 2 oder 3 zu ändern, um die Berechnung zu beschleunigen. Obwohl dieser Schritt nicht zwingend erforderlich ist, reduziert er die Rechenzeit erheblich und hilft, potenzielle Divergenzprobleme frühzeitig zu erkennen.Wenn die Analyse reibungslos verläuft, können Sie den Netzvervielfältiger wieder auf 1 zurücksetzen, um die endgültigen Ergebnisse zu erhalten.

Ergebnisse

Äquivalente Hauptspannung

Die äquivalente Hauptspannung (EPS) im Beton wird auf Basis des dreiaxialen Verhaltens des Betonblocks bestimmt. Die Bereiche mit den höchsten Belastungen werden identifiziert und hervorgehoben. Um einen Einblick in den Effekt der Einschnürung im Vergleich zur einachsigen Druckbeanspruchung zu geben, wird die äquivalente Spannung mithilfe des Kappa-Faktors berechnet. 

Plastische Dehnung

Um das innere Verhalten des Betonblocks zu untersuchen, wechseln Sie zur Ansicht Plastische Dehnung (ε_pl). Verwenden Sie die Schaltfläche + Neu, um Schnitte zu erstellen, und passen Sie deren Ebenendefinition (Position und Rotation) im Eigenschaftenfenster an, um kritische Bereiche zu schneiden. Dies hebt hervor, wo der Beton plastische Verformungen erfährt. Sie können diese Ansichten in der Galerie für Ihren abschließenden Bericht speichern. Weitere Informationen finden Sie in diesem Artikel.

Spannung in Bewehrungsstäben

Die Ergebnisse zeigen das Verhältnis σ_s / σ_{s; Streckgrenze} (Spannung zur Streckgrenze) und identifizieren die am stärksten ausgelasteten Stäbe über eine Farbskala. Detaillierte Werte für Spannung, Dehnung und Auslastung aller Stabgruppen sind auf der Registerkarte Bewehrung aufgeführt.

Ähnliche detaillierte Ergebnisse sind auch für Anker verfügbar.

Verankerung

Überprüfen Sie die Verankerungseinstellungen und aktivieren Sie die Gesamtkraft in Ankern (F_tot). Die Kräfte in den Ankern können aufgrund von Unterschieden in den Berechnungsansätzen für den Betonblock leicht variieren. Die Unterschiede sind jedoch nicht signifikant. 

Die Registerkarte Verankerung überprüft die Verbundstärke zwischen Bewehrung und Beton. Sie stellt sicher, dass die vorgesehene Verankerungslänge ausreicht, um die Kräfte zu übertragen. Der Nachweis vergleicht die tatsächliche Verbundspannung (τ_b) mit der Bemessungsverbundfestigkeit (f_bd), um ein Herausziehen zu verhindern. Sie können diese Ergebnisse separat für Bewehrung und Anker anzeigen.

Verformungen

Wechseln Sie zur Registerkarte Hilfsmittel und aktivieren Sie Verformung. Obwohl für den Grenzzustand der Tragfähigkeit (ULS) keine Verformungsgrenzwerte vorgeschrieben sind, ist die Überprüfung der verformten Form eine wichtige Plausibilitätsprüfung. Sie stellt sicher, dass das Modell stabil ist und keine unrealistischen Verschiebungen oder Rotationen aufweist (z. B. aufgrund von nicht verbundenen Elementen). Diese visuelle Überprüfung hilft, potenzielle Modellierungsprobleme schnell zu identifizieren.

7 Bericht

Gehen Sie abschließend zu Bericht -> Detailliert -> Generieren. IDEA StatiCa bietet einen vollständig anpassbaren Bericht zum Ausdrucken oder Speichern in einem bearbeitbaren Format.

Sie haben eine vollständige Bemessungsprüfung gemäß EN 1993-1-8 (Stahlverbindungen), EN 1992-4 (Anker) und EN 1992-1-1 (Betonkonstruktionen) durchgeführt.Die Stahlverbindung und Verankerung wurden in IDEA StatiCa Connection nachgewiesen, während die Integrität des Betonblocks und die Bewehrung in IDEA StatiCa Detail mit der CSFM-Methode gemäß EN 1992-1-1 analysiert wurden.