Úvod
Na začátku tohoto textu je potřeba definovat, k čemu je aplikace určena. V současné verzi jsou vyvinuty nástroje a je ověřeno řešení pouze pro kotvení ocelových konstrukcí v jednoduchých blocích z vyztuženého betonu.
Následující text je rozdělen do dvou částí: omezení aplikace a metody 3D CSFM samotné a omezení importu z IDEA StatiCa Connection.
Omezení aplikace Detail 3D
Železobeton
Metoda 3D CSFM není určena pro prostý nebo slabě vyztužený beton. V takovém případě může výpočet vést k zavádějícím výsledkům nebo divergenci nelineárního výpočtu.
Více se dočtete v Teoretických základech.
Hlavní důvod, proč je potřeba modelovat pouze vyztužený beton, je zanedbání tahové pevnosti betonu v použité výpočetní metodě 3D CSFM. Všechna tahová napětí tedy musí být přenesena výztuží.
Dalším důvodem je, že v aplikaci IDEA StatiCa Detail 3D nejsou použity principy lomové mechaniky. Model nesimuluje explicitní šíření trhlin ani nevyužívá parametry betonu definované v lomové mechanice (G_f, K_IC, tvar lomové plochy). Beton je modelován jako tvárný materiál s vodorovnou plastickou větví v tlaku – jakmile je dosaženo mezního tlakového napětí, napětí zůstává konstantní a pouze deformace se dále zvyšují až do předepsané meze. V důsledku toho dokáže Detail 3D zachytit plastické přerozdělení napětí a deformací v D-oblastech, ale explicitně nemodeluje mechanismy křehkého porušení řízené lomovou mechanikou (např. čisté smykové porušení prostého betonu, nestabilní šíření jediné dominantní trhliny atd.).
Závěrem lze říci, že modely musí splňovat definici železobetonu uvedenou v mezinárodních normách. Pokud dodržíte konstrukční definované v normách, obdržíte správné výsledky.
Mezní stav únosnosti
Všechny výpočty a posudky jsou implementovány pouze pro MSÚ. Definice materiálových modelů a způsob samotného výpočtu musí být u MSP odlišný. Tento rozdíl můžete vidět v Detailu ve 2D.
Tlakové změkčení (tzv. Compression softening)
Nejprve si definujme, co je to tlakové změkčení: Beton v tlaku ztrácí pevnost a tuhost, když je současně silně potrhaný v tahu, tj. když jsou přítomna velká příčná tahová napětí.
V případech, kdy je únosnost určena tlačenou vzpěrou procházející silně potrhaným betonem, má Detail 3D tendenci nadhodnocovat únosnost (tj. být mírně nekonzervativní), pokud je výsledek interpretován přímo jako skutečná mezní únosnost.
Z těchto důvodů je 3D modul zatím vhodný pouze pro posouzení únosnosti kotvení v jednoduchých železobetonových blocích.
I když je možné modelovat například pilotové založení s využitím podpor na malé ploše, ověření není spolehlivé, protože změkčující efekt se stává významným, zejména u detailů souvisejících s protlačením. Stejná situace může nastat v případě tenké desky s na ní umístěným sloupem a v dalších podobných případech, kdy není prvek dostatečně vyztužen svislou výztuží.
Pro tyto situace je nutné implementovat změkčení betonu, které je v současnosti dostupné pouze v 2D modulu. Proto lze 3D modul použít pouze pro kontrolu porušení kolem kotev, kde tento efekt nemá vliv.
Posouzení kotev
Prvek kotvy je definován tak, že je schopný přenášet osové tahové/tlakové síly stejně jako smykové síly, přičemž je zohledněna ohybová tuhost kotvy, jak je popsáno v Teoretických základech.
Podporujeme posudky dle příslušných norem (pouze EN), proto lze IDEA StatiCa Detail použít samostatně pro posouzení kotvení jako celku (kotvy, výztuž, beton).
Implementované normy: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1.
Pro posouzení dalších komponent styčníku (svarů, plechů atd.) je potřeba použít IDEA StatiCa Connection, kde můžete provést i kompletní posouzení kotev pro prostý beton. Kotvení v Connection – spolu s aplikovanými silami – lze exportovat do Detailu pro další návrh výztuže.
Pro ACI a australskou normu nejsou dosud implementovány normové posudky kotev ve smyku a ve smyku + tahu, proto je vždy nutné pro komplexní normové posudky kotev použít obě aplikace.
Překlopení
Pokud zadané zatížení způsobí překlopení modelu, model bude počítat až do divergence nebo dosažení kritéria. To obvykle trvá dlouho s následujícím výsledkem:
Zobrazuje se procento přeneseného zatížení před ztrátou stability modelu. V Doplňkových výsledcích je možné zobrazit extrémní deformace.
Alternativní řešení: Doporučuje se nejprve vypočítat jakýkoli model s Násobkem výchozí velikosti sítě nastaveným na vysokou hodnotu (4-5). Tento násobek lze najít v Nastavení -> Nastavení sítě. Výpočet proběhne rychle a vy budete moci zjistit, zda je problém v překlopení modelu nebo ne.
Je potřeba zkontrolovat, zda je v zatížení zadána vlastní tíha betonového bloku, která případnému překlopení modelu může zabránit. Pozor, importem z aplikace Connection není vlastní tíha do modelu zadána automaticky, viz text dále.
Omezení importu z aplikace Connection
Kontakty
Obecně není podporován import sil působících na základovou desku prostřednictvím kontaktu s jinou ocelovou deskou. To platí jak pro kontakt hrana-plocha, tak pro typy kontaktů plocha-plocha. Více si přečtěte v tomto článku.
Kotvení bez patní desky
Pouze modely kotvené přes patní desku mohou být správně importovány do aplikace Detail. Pro modely, kde jsou prvky připojeny k betonovým blokům přímo (např. přes spodní pásnici), je plech prvku s kotvami importován bez zatížení, tj. nejsou importovány silové účinky ze svarů.
Vlastní tíha není přidána automaticky
Vlastní tíha není v importovaných zatěžovacích stavech automaticky zahrnuta, musí být dodatečně přidána uživatelem. To může hlavně ovlivnit případy kotvení k základovým patkám, kde neuvážení vlastní tíhy může vést ke ztrátě stability a k překlopení základu, jak je zmíněno v odstavci výše.
Nepodporované typy kotvení pro export do Detailu
Kotvy s hákem nejsou v Detailu podporovány. V exportovaném souboru bude místo nich použita kotva s podložkou.
Podložka je modelována jako deskostěnový prvek přímo připojený k dříku kotvy a přenášející zatížení na beton výhradně prostřednictvím tlakového kontaktu. Podložka je modelována lineárně, bez plasticity, a není podrobena posudkům únosnosti. Vzhledem k tomu, že podél dříku je nulová pevnost v soudržnosti, veškeré zatížení se přenáší do betonu prostřednictvím podložky. Více o typech kotev naleznete v článku Jednotlivé kotvy v Detailu.
Nepodporované kombinace kotev
Aplikace Detail nepodporuje kombinování spřahovacích trnů nebo výztuže s jinými typy kotev. Tyto typy kotev nebudou zahrnuty do výstupu. Více informací o možnostech kotevních desek naleznete v článku Možnosti zadání kotevní desky.
Kombinace importovaných zatížení a zatížení zadaných uživatelem
Importovaná zatížení a zatížení zadaná uživatelem nelze kombinovat v rámci jednoho modelu. Z důvodů popsaných v Teoretických základech. Kotvy se do Detailu naimportují tak, že nejsou s patní deskou propojené na osovou sílu (propojení na smyk je řízeno způsobem přenosu smyku). Pokud v Detailu vytvoříte zatížení aplikované na patní desku, je zřejmé, že zatížení z patní desky nebude do kotev přeneseno.
Alternativní řešení: Zkopírujte importovanou Položku projektu, odstraňte všechna importovaná zatížení, propojte všechny kotvy s patní deskou na osovou sílu a poté můžete zadat nové zatížení.
Více betonových bloků
V aplikaci Detail je podporován pouze jeden betonový blok. Nicméně betonový blok může být upraven pomocí Negativního tělesa, Roviny řezu a operace Řez. Díky tomu je možné modelovat složitější tvary jako jsou podstavce, rozšíření základových pásů, kotvení v blízkosti otvorů atd.
Je také možné importovat dva nezávislé betonové bloky z aplikace Connection, které se importují do aplikace Detail jako dvě položky modelu, jež lze dále upravovat pomocí operace Řez.
Více než jedna kotevní deska v bloku
Export více kotevních desek je podporován, ale nedoporučuje se importovat takzvané kotvení na hraně.
V aplikaci Connection je beton modelován zjednodušeným způsobem pomocí Winklerova podloží. Na druhou stranu je ocelová část nad betonovým blokem modelována podrobně se zohledněním plasticity materiálů. Pro detailnější posouzení železobetonu pod patní deskou je možné exportovat patní desku, kotvy a zatížení do aplikace Detail. Tam je beton modelován plasticky.
Kotvy jsou exportovány rozpojené pro přenos osové síly a zatížení mezi nimi je nahrazeno dvojicí sil stejné velikost, ale opačného směru (právě kvůli chybějící tuhosti ocelové části nad patní deskou). Proto není možné, aby se osové síly v kotvách změnily, pokud se krycí vrstva v rohu betonového bloku stane plastickou (odprýskne se). Obdobně jsou svary patních desek exportovány rozpojené, přičemž spojení je nahrazeno stejnými, ale opačnými silami. Proto nemůže dojít ke změně napětí na svaru v případě plastizace betonového rohu.
Z toho vyplývá, že po exportu, ačkoli jsou všechny síly působící na základní desky v rovnováze, nebudou splněny deformační podmínky.
Platí to pro současnou verzi 25.1.2. Může se lišit v předchozích verzích, protože postupně pracujeme na odstranění těchto omezení. Více informací o každé verzi najdete v novinkách k verzi.