BIM link Connection to Detail - Verankering met twee typen ankers (EN)

Houd er rekening mee dat dit praktijkontwerp gebruikmaakt van geoptimaliseerde geometrie die standaard EN detailleringswaarschuwingen kan activeren. We behouden de originele parameters voor authenticiteit. Zie de onderstaande figuur.

Als u het Connection ontwerp wilt overslaan en direct wilt doorgaan naar de Detail 3D analyse, download dan het Detail 3D bestand en ga verder naar Hoofdstuk 5.

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, wijzig de dwarsdoorsnede van een staaf naar UB 610 x 305 x 238.

Voeg nu een andere productiebewerking toe en selecteer de Voetplaat.

Ga verder met de volgende bewerking en kies een Bevestigingsmiddelraster of Contact om kopdouvels te produceren.

Voeg nog een Bevestigingsmiddelraster 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 Snede van staaf toe.

Voeg de laatste bewerking toe in de verbinding, Bevestigingsmiddelraster of Contact.

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

Voer de inwendige krachten in voor de verankering.

• Opmerking: We gebruiken alleen afschuivingsbelasting voor dit liggerontwerp. Om de tutorial te vereenvoudigen is de trekkracht uit de UGT Accidentele combinatie, die in het werkelijke project was meegenomen, buiten beschouwing gelaten.

3 Normtoetsing

Schakel over naar het tabblad, Normtoetsing -> Berekenen. De normtoetsing toont de bezwijkvorm op de ankers. Standaard wordt aangenomen dat het betonblok gescheurd is.

Laten we de resultaten verkennen. Selecteer Equivalente spanning, Boutskracht, Mesh, 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 normtoetsingen bevredigend zijn en welke niet.

Reden voor het falen van de ankertoetsing: 

• Volgens EN 1992-4, Cl. 1.2(4) valt het ontwerp van ankergroepen met verschillende ankertypes buiten het toepassingsgebied van de norm. Bijgevolg faalt de normtoetsing standaard. Om deze configuratie correct te verifiëren, is een gedetailleerde analyse met 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 Connection vervangt door een rigoureuze 3D spanning-rek analyse.

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

• De analytische normtoetsing faalt voor de betonkegel, waardoor aanvullende wapening vereist is om de volledige trek (356,3 kN) en afschuivingsbelasting (400,0 kN) over te dragen. Dit is kritisch vanwege de "gemengde" ankerconfiguratie.
• Deze beperking kan eenvoudig worden opgelost in Detail 3D om de efficiëntie van de wapening te bevestigen. Bij handmatige toetsing wordt aangenomen dat de betoncapaciteit nul is en dient het wapeningsoppervlak de totaal gerapporteerde krachten te dekken.

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

• De waarschuwing over onvoldoende inbeddelingsdiepte verschijnt omdat dit 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 Export

Vereisten voor export: 

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

Ga naar het tabblad Normtoetsing -> RC toetsing -> 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 op basis van de overeenkomstige instellingen in de verbinding:

• Afschuivingsoverdracht (via ankers, afschuif deuvels en wrijving) 
• Materiaal
• Verankeringstype: Achteraf aangebracht (Lijm) / Ingestorte
• Verankeringstype aan het uiteinde: Ankerplaat/ Recht/ Haak/ Kopdeuvel
• 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 opzet simuleert de continuïteit van de wand, waardoor trekoverdrachtmogelijk is ondanks de druk-alleen 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 belastingsoverdracht scheiden om een veilig en voorspelbaar gedrag te waarborgen. 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 belastingpad dat voldoet aan de veiligheidseisen.

Ankers SF1 – SF6: Activeer Actief voor afschuivingsoverdracht en deactiveer Actief voor overdracht van axiale krachten.

Wapeningsankers SF7 – SF10: Doe het omgekeerde – deactiveer Actief voor afschuivingsoverdracht en activeer Actief voor overdracht van axiale krachten

Als u een fundering vanaf het begin ontwerpt in de Detail applicatie, zouden beide opties standaard geactiveerd 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 specificeren dat afschuiving alleen moet worden toegewezen aan ankers die effectief zijn voor de toetsing van het bezwijken van de betonrand.

Wapeningen

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

Stel de Betondekking 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 weergave overzichtelijk blijft.

Voeg vervolgens een nieuwe Groep staven 3D in (of kopieer de bestaande) om de doorgaande langse horizontale wapening te creëren (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 afschuivingswapening buiten de afschuivingsomtrek niet vereist.Daarom richten de volgende stappen zich uitsluitend op het aanmaken van de afschuivingswapening binnen de afschuivingsomtrek 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 afschuivingswapening 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 afschuivingsomtrek.

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.

Tenslotte kopieert u bewerking GB3D9 en werkt u de laatste wapeningsopties bij.

Laten we nu deconstructieve afschuivingswapening definiëren. Hoewel dit niet vereist is door de constructieve berekening—omdat het beton alleen de afschuivingscapaciteitstoetsing doorstaat in dit specifieke geval—moeten we toch voldoen aan de standaard detailleringsregels. 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 vermeld in Kaufmann's boek over CSFM.

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

Kopieer bewerking GB3D12 en wijzig de opties.

Tenslotte kopieert u bewerking GB3D13 en werkt u de laatste wapeningsopties bij.

Belastingen en combinaties

Combinaties worden overgenomen van 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 Normtoetsing

Voordat u de analyse uitvoert, raden we sterk aan de Mesh vermenigvuldiger 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 Mesh vermenigvuldiger terugzetten naar 1 voor de eindresultaten.

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 spanning berekend 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 Sneden aan 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 benutte staven worden geïdentificeerd via een kleurschaal. Gedetailleerde waarden voor spanning, rek en benuttingsgraad 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 aanhechting tussen de wapening en het beton. Het zorgt ervoor dat de aangebrachte verankeringslengte voldoende is om de krachten over te dragen. De toetsing vergelijkt de werkelijke aanhechtingsspanning (τ_b) met de uiterste aanhechtingssterkte (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 de 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 ten slotte 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 ontwerptoetsing uitgevoerd conform 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.