Introduzione
All'inizio di questo testo definiamo a cosa serve l'applicazione. Nella versione attuale, abbiamo sviluppato strumenti e verificato la soluzione solo per l'ancoraggio di strutture in acciaio in semplici blocchi di cemento armato.
Il testo che segue è diviso in due parti: limitazioni dell'applicazione e del metodo stesso e limitazioni dell'importazione da IDEA StatiCa Connection.
Limitazioni dell'applicazione
Calcestruzzo armato
Il CSFM 3D non è progettato per il calcestruzzo semplice o leggermente armato. In questo caso, il risultato del calcolo può portare a risultati fuorvianti o a divergenze del calcolo non lineare.
Per saperne di più, si veda la sezione "Background teorico".
Il motivo principale per cui nell'applicazione è necessario modellare solo elementi in calcestruzzo armato è che la resistenza a trazione del calcestruzzo è trascurabile. Tutte le sollecitazioni di trazione devono quindi essere trasferite tramite armatura.
Il secondo motivo è che in IDEA StatiCa Detail 3D non viene utilizzata la meccanica della frattura. Il modello non simula la propagazione esplicita delle fessure, né utilizza i parametri della meccanica della frattura del calcestruzzo (G_f, K_IC, forma della superficie di frattura). Il calcestruzzo è modellato come un materiale duttile con un ramo plastico orizzontale in compressione - una volta raggiunta la tensione di compressione limite, la tensione rimane costante e solo le deformazioni continuano ad aumentare fino a un limite prescritto. Di conseguenza, Detail 3D è in grado di catturare la ridistribuzione plastica delle tensioni e delle deformazioni nelle regioni D, ma non modella esplicitamente i meccanismi di rottura fragile governati dalla meccanica della frattura (ad esempio, la rottura a taglio puro del calcestruzzo semplice, la propagazione instabile di una singola fessura dominante, ecc.)
Per concludere, i tuoi modelli devono essere conformi alla definizione di calcestruzzo armato presentata nelle norme internazionali. Segui le regole di dettaglio e otterrete risultati corretti.
Stato limite ultimo
Tutti i calcoli e le verifiche del codice sono implementati solo per lo SLU. La definizione dei materiali e il metodo di calcolo stesso devono essere diversi per lo SLE. Questa differenza è visibile nel Detail 2D.
Softening in compressione
Per prima cosa, definiamo cosa sia il softening in compressione: Il calcestruzzo in compressione perde resistenza e rigidità quando è contemporaneamente fortemente fessurato in trazione, cioè quando sono presenti grandi sforzi trasversali di trazione.
Nei casi in cui la resistenza è governata da un puntone di compressione (diagonale di compressione) che attraversa il calcestruzzo fortemente fessurato, il Detail 3D tende a sovrastimare la capacità (cioè ad essere leggermente non conservativo) se il risultato viene interpretato direttamente come la capacità ultima effettiva.
Per questi motivi, il modulo 3D è adatto solo per verificare la resistenza degli ancoraggi in semplici blocchi di calcestruzzo armato.
Sebbene sia possibile modellare, ad esempio, una pila utilizzando appoggi su un'area ridotta, la verifica non è affidabile perché l'effetto di softening diventa significativo, in particolare nei problemi di punzonamento. La stessa situazione può verificarsi nel caso di una soletta sottile su cui poggia una colonna e in altri casi simili.
Per queste situazioni è necessario implementare il softening del calcestruzzo, che attualmente è disponibile solo nel modulo 2D. Pertanto, il modulo 3D può essere utilizzato solo per verificare i cedimenti in cui questo effetto non ha alcuna influenza.
Verifica degli ancoraggi
L'elemento dell'ancoraggio è definito come in grado di trasferire forze normali di trazione o compressione, nonché forze di taglio, considerando anche la rigidezza flessionale, come descritto nella sezione "Contesto teorico".
Supportiamo le verifiche basate sul codice secondo le norme pertinenti(solo EN), quindi IDEA StatiCa Detail può essere utilizzato indipendentemente per la valutazione degli ancoraggi (ancoraggi, armature, calcestruzzo).
Codici implementati: EN 1992-4, EN 1993-1-8, EN 1994-1-1
Per la verifica di altri componenti del giunto (saldature, piastre, ecc.), è necessario utilizzare IDEA StatiCa Connection, dove è possibile eseguire anche la verifica completa degli ancoraggi per il calcestruzzo semplice. L'ancoraggio in Connection, insieme alle forze applicate, può essere esportato in Detail per la progettazione aggiuntiva delle armature.
Per i codici ACI e Australiano le verifiche degli ancoraggi a taglio e a trazione non sono ancora state implementate, pertanto è sempre necessario utilizzare entrambe le applicazioni per una verifica completa degli ancoraggi.
Ribaltamento
Se l'input di carico causa il ribaltamento del modello, il modello calcolerà fino alla divergenza o al raggiungimento di un criterio. Ciò richiede solitamente molto tempo e si ottiene il seguente risultato:
Viene visualizzata la percentuale del carico trasferito. Inoltre, nei risultati ausiliari viene mostrata la deformazione estrema.
Soluzione: Si consiglia di calcolare qualsiasi modello prima con il moltiplicatore delle dimensioni predefinite della mesh impostato su un valore elevato (4-5). Questo moltiplicatore si trova in Impostazioni -> Impostazioni mesh. Il calcolo sarà rapido e si potrà vedere se il problema è il ribaltamento o meno.
È necessario verificare se il peso proprio del blocco di calcestruzzo è incluso, in quanto può impedire il ribaltamento del modello. Si noti che quando si importa dall'applicazione Connection, l'autopeso non viene inserito automaticamente nel modello - si veda il testo seguente per i dettagli.
Limitazioni dell'importazione da Connection
Contatti
In generale, l'importazione delle forze che agiscono sulla piastra di base attraverso il contatto con un'altra piastra di acciaio non è supportata. Questo vale sia per i contatti bordo-superficie che per quelli superficie-superficie. Maggiori informazioni in questo articolo.
Ancoraggio per membratura
Solo i modelli ancorati tramite la piastra di base possono essere importati correttamente nell'applicazione Detail. Per i modelli in cui le membrature sono collegate direttamente ai blocchi di calcestruzzo, la piastra di collegamento della membratura con gli ancoraggi viene importata senza carichi.
Il peso proprio on viene aggiunto automaticamente
Il peso proprio non viene calcolato/aggiunto automaticamente. Deve essere inserito manualmente nel progetto del Detail. Questo può influire principalmente sulla verifica dell'ancoraggio alle fondazioni, dove la mancata considerazione del peso proprio potrebbe portare al ribaltamento della fondazione, come indicato nel paragrafo precedente.
Tipi di ancoraggio non supportati per l'esportazione
Gli ancoraggi a gancio non sono supportati nel Detail. Nel file esportato verrà invece utilizzata una rosetta.
La piastra della rondella è modellata come un elemento plate-shell direttamente collegato al gambo dell'ancoraggio, che trasferisce il carico al calcestruzzo esclusivamente attraverso il contatto di compressione. La piastra stessa è modellata linearmente, senza plasticità, e non è soggetta a verifiche di resistenza. Poiché il gambo ha una tensione di aderenza nulla, l'intero carico viene trasferito al calcestruzzo attraverso la piastra della rondella. Per ulteriori informazioni sui tipi di ancoraggio, consultare l'articolo: Definizione di ancoraggio singolo.
Combinazioni non supportate per i tipi di ancoraggio
L'applicazione Detail non supporta la combinazione di headed studs o armature con altri tipi di ancoraggio. Questi tipi di ancoraggio non saranno inclusi nell'output. Per ulteriori informazioni sulle opzioni delle piastre, consultare l'articolo: Opzioni delle piastre di ancoraggio.
Combinazione di carichi importati e carichi inseriti dall'utente
I carichi importati e i carichi inseriti dall'utente non possono essere combinati in un modello. Per i motivi descritti nella sezione "Contesto teorico". Gli ancoraggi vengono importati scollegati dalle piastre di base. Se si crea un caso di carico definito dall'utente, è ovvio che il carico non verrà trasferito correttamente.
Soluzione: Copiare l'elemento del progetto importato, eliminare tutti i carichi importati, interconnettere tutti gli ancoraggi con la piastra di base e quindi inserire il caso di carico definito dall'utente.
Altri blocchi di calcestruzzo
In Detail è supportato un solo blocco di calcestruzzo. Tuttavia, il blocco di calcestruzzo può essere modificato utilizzando il volume negativo, il piano di taglio e l'operazione di taglio. In questo modo è possibile modellare forme più complesse, come piedistalli, estensioni della striscia di fondazione, ancoraggi accanto ad aperture, ecc.
È inoltre possibile importare due blocchi di calcestruzzo indipendenti da Connection, che vengono importati in Detail come due entità di modello che possono essere ulteriormente modificate con l'operazione di taglio.
Più di una piastra di base in un blocco
È supportata l'esportazione di più piastre di base in un blocco, anche se non è consigliabile importare il cosiddetto ancoraggio dei bordi.
Nell'applicazione Connection, il calcestruzzo è modellato in modo semplificato utilizzando il sottosuolo alla Winkler. D'altra parte, il modello della parte in acciaio sopra il blocco di calcestruzzo è modellato in Detail, compresa la plasticità dei materiali. Per una verifica più dettagliata del calcestruzzo armato sotto la piastra di base, è possibile esportare la piastra di base, gli ancoraggi e i carichi nell'applicazione Detail. Qui il calcestruzzo viene modellato plasticamente.
Gli ancoraggi sono esportati assialmente scollegati e il carico tra di essi è sostituito da una coppia di forze uguali ma opposte (proprio a causa della mancanza di rigidezza della parte in acciaio sopra la piastra di base). Pertanto, non è possibile che le forze assiali negli ancoraggi cambino se lo strato di copertura nell'angolo del blocco di calcestruzzo diventa plastico. Allo stesso modo, le saldature delle piastre di base vengono esportate scollegate, con il collegamento sostituito da forze uguali ma opposte. Pertanto, in caso di plasticizzazione dell'angolo di calcestruzzo, la sollecitazione sulla saldatura non può subire variazioni.
Ne consegue che dopo l'esportazione, sebbene tutte le forze che agiscono sulle piastre di base siano in equilibrio, le condizioni di deformazione non saranno soddisfatte.
Si applica alla versione attuale 25.1.2. Potrebbe essere diverso nelle versioni precedenti, poiché stiamo gradualmente lavorando per rimuovere queste limitazioni. Per ulteriori informazioni su ciascuna versione, consultare le note di rilascio.