Zbrojenie, zakotwienia i stożek betonowy – jedno narzędzie do prostych obliczeń
Zbrojenie, zakotwienia i stożek betonowy – jedno narzędzie do prostych obliczeń
Projektowanie zakotwień odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu stabilności i bezpieczeństwa konstrukcji. Mimo to wielu inżynierów uważa je za skomplikowany i wymagający proces. Dowiedz się, jak można uprościć ten etap projektowania.
Według badań opublikowanych w magazynie New Civil Engineer, w których wzięło udział ponad 100 praktykujących inżynierów budownictwa, 55% z nich zgłosiło, że poświęcają do 4 godzin na projektowanie standardowego połączenia stalowo-betonowego oraz wygenerowanie powiązanego raportu. To zdecydowanie dużo czasu, jak na tak stosunkowo niewielki zakres opracowania.
Jeśli jesteś jedną z osób, które mają trudności z detalami, mamy dobrą wiadomość! IDEA StatiCa rozwiązuje ten problem, wprowadzając połączoną moc IDEA StatiCa Detail oraz IDEA StatiCa Connection, czyli kompleksowego narzędzia do projektowania zakotwień. Dzięki temu projektowanie zakotwień staje się prostsze i bardziej efektywne!
Dlaczego projektowanie zakotwień jest dla większości z nas tak uciążliwe?
Zanim przyjrzymy się dostępnym opcjom, określmy, jak do tej pory wyglądał ten proces. Zastanów się przez chwilę.
Niezależnie od tego, czy opieramy się na normach europejskich, AISC czy innych standardach dotyczących projektowania zakotwień, wszystkie zgadzają się co do kilku kluczowych zasad dotyczących połączeń stalowo-betonowych.
- Po pierwsze, określają kilka postaci zniszczenia kotew oraz fundamentów betonowych, które są dalej klasyfikowane według rodzaju obciążenia. Każdy przypadek jest oceniany osobno.
Rysunek 1: Postacie zniszczenia – ilustracja z Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II
- Następnie proponują rozwiązanie przy użyciu metody komponentowej, w której połączenie musi zostać podzielone na indywidualne konfiguracje i komponenty, a następnie oceniane pojedynczo.
Rysunek 2: Modele komponentowe – ilustracja z Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II
- Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawę, niektóre normy albo całkowicie nie zawierają odpowiedniej procedury oceny betonu, albo zalecają zbyt konserwatywne podejście projektowe, sugerując zastosowanie strzemion i dodatkowego zbrojenia bez opierania się na dokładnych obliczeniach dla danego połączenia. Zamiast tego często zastępuje się to zestawem zasad dotyczących detali konstrukcyjnych.
Nie ma nic złego w wyżej wspomnianym podejściu. Jego skuteczność została udowodniona przez lata praktyki, jednak istnieje kilka „ale”:
- Nawet projektowanie prostszych typów zakotwień może zająć stosunkowo dużo czasu.
- Konserwatywne podejście może stać się dość problematyczne (o ile w ogóle możliwe), gdy mamy do czynienia z mniej typowymi lub całkowicie niestandardowymi rozwiązaniami zakotwień.
- To samo dotyczy specyficznych przypadków, takich jak kotwienie blisko krawędzi czy przenoszenie sił poprzecznych za pomocą ostrogi, itp.
Rysunek 3: Studium przypadku – Projektowanie zakotwień stalowych kulistych zbiorników magazynowych, Kanada
To prowadzi do nadmiernego zużycia materiału, znacznych strat czasu, a nawet rezygnacji z realizacji projektu. Ale dlaczego, jeśli nie jest to absolutnie konieczne? Metody MES są z nami od kilku lat, a ich rozwój nadal postępuje. W IDEA StatiCa wykorzystujemy metody CBFEM i CSFM, które niektórzy mogą uznać za innowacyjne, ale w rzeczywistości istnieją one już od dłuższego czasu i opierają się na założeniach lub metodach skutecznych od dziesięcioleci.
Wykorzystując je w dzisiejszym dynamicznym środowisku projektowym, gdzie proces projektowania jest pod presją, możemy zyskać ogromną przewagę. Możemy zaoszczędzić czas i jednocześnie uzyskać bardziej precyzyjne wyniki. To nie tylko daje nam spokój ducha, ale także pozwala na znaczne zoptymalizowanie zużycia materiałów, co prowadzi do oszczędności. Jakie narzędzia oferują nam najnowsze technologie?
IDEA StatiCa jako kompleksowe rozwiązanie dla złożonego problemu.
IDEA StatiCa wychodzi naprzeciw tym problemom rozwijając swoje aplikacje, co pozwala na rozwiązanie niemal wszystkich przypadków projektowania detali. Nie ma już potrzeby korzystania z oddzielnych narzędzi dla połączeń stalowych, ręcznych obliczeń czy osobnych narzędzi do betonu. Teraz możemy zarządzać wszystkim i efektywnie łączyć cały proces projektowy. Jak to działa?
Przed wersją 24.1, w IDEA StatiCa Connection mogliśmy oceniać elementy stalowe z pewnymi ograniczeniami oraz wykonywać podstawowe analizy fundamentów betonowych (tylko dla betonu niezbrojonego). Wymagane były dodatkowe obliczenia ręczne, a także pełne obliczenia dla betonu zbrojonego. Niezadowalające wyniki analizy wynikały głównie z wpływu bloku betonowego, co powodowało trudności dla wielu inżynierów.
To zmienia się wraz z pełnym wydaniem IDEA StatiCa 3D Detail, które zostało zaktualizowane o pełny zakres funkcji, takich jak przenoszenie sił poprzecznych przez kotwy czy ostrogi, specjalnie zaprojektowane do przypadków zakotwień. Jest to idealne rozwiązanie dla każdego, kto napotyka problemy związane z wyrwaniem kotwy lub zniszczeniem stożka betonowego i był sfrustrowany niemożnością uwzględnienia zbrojenia w Connection. Teraz można z łatwością modelować zbrojenie i przeprowadzać analizę w 3D Detail. Użycie zbrojenia pozwala uniknąć postaci zniszczeń, które występowałyby w przypadku betonu niezbrojonego. Dzięki 3D Detail możemy uzyskać wyniki weryfikacji stanu granicznego nośności dla betonu, zbrojenia oraz kotew poddanych naprężeniom rozciągającym.
Rysunek 4: Obsługiwane postacie zniszczenia w IDEA StatiCa Connection i 3D Detail
W module Connection możesz nadal analizować kotwy, ostrogi, blachy podstawy itp. – czyli wszystkie stalowe elementy, jak dotychczas. Chociaż oba moduły działają niezależnie, prawdziwą korzyść odnoszą ci, którzy łączą możliwości Connection i Detail. Aplikacje wzajemnie się uzupełniają i dopiero razem zapewniają kompleksowy pakiet.
Całkowicie nowe możliwości
Ale dość teorii! Przyjrzyjmy się kilku praktycznym przykładom, które można zaprojektować przy zastosowaniu naszego rozwiązania, i sprawdźmy, jakie możliwości są teraz dostępne:
Rysunek 5: (1) Belka stalowa do belki betonowej (2) Słup stalowy do słupa betonowego (3) Ciężkie zakotwienie z użyciem ostróg (4) Zakotwienie w ścianach zbrojonych
Łącząc to, co najlepsze z obu światów
Nawet najlepsze narzędzia nie spełnią swojej roli bez sprawnie zorganizowanego procesu pracy. Nikt nie chce tracić czasu na modelowanie tego samego detalu dwa razy. Dlatego połączenie modułów Detail i Connection było dla nas absolutną koniecznością.
Dzięki jednemu kliknięciu import modelu, łącznie z obciążeniami, jest gotowy. Jedynym dodatkowym krokiem jest dodanie zbrojenia, a model będzie przygotowany do końcowych obliczeń. Cały proces można zakończyć w ciągu kilku minut – zobacz sam:
Anchoring design in 3D with IDEA StatiCa
Więcej informacji na temat samego importu można znaleźć w artykule:
Import of anchoring from Connection to Detail
Podsumowanie
Co można powiedzieć w podsumowaniu? Jeśli projektowanie połączeń sprawia Ci trudności i zajmuje nieproporcjonalnie dużo czasu, teraz może być odpowiedni moment, aby coś z tym zrobić. Pobierz nową wersję, wypróbuj ją i daj nam znać, czy zmierzamy we właściwym kierunku. Coś nam podpowiada – może te tysiące zadowolonych klientów – że już tak jest.
Jest to rozwiązanie dla Ciebie?