Hoe een staal-betonverbinding te modelleren
De eerste optie is het modelleren van de verankering met behulp van onze templates.
De tweede manier om een voetstuk te modelleren is met de voetplaatbewerking. Deze benadering is specifiek bedoeld voor scenario's waarbij de voetplaat loodrecht op het verankerde element staat. Bij gebruik van deze functie worden ankers automatisch gegenereerd. Bovendien kan de vorm van de voetplaat worden aangepast in de Editor, waardoor aanpassingen mogelijk zijn zoals het maken van voetplaten met ronde randen om aan specifieke ontwerpwensen te voldoen en het specificeren van sleufgaten voor ankers.
Voor situaties waarbij de voetplaat niet loodrecht op het verankerde element staat, vereist het modelleerproces een andere aanpak. In deze gevallen moet je de Stiffening plate functie gebruiken om de basisplaat te modelleren en de Fastener grid functie om de ankers te definiëren. De verstijvingsplaat wordt in de vereiste hoek en locatie geplaatst en het bevestigingsraster moet worden aangepast aan het type Anker. Vervolgens wordt het aantal verbonden items gewijzigd in één en wordt de verstijvingsplaat gedefinieerd als het geselecteerde item.
Als de verbinding al is gemodelleerd in CAD-software, kunt u het verankeringsontwerp importeren met behulp van BIM-links.
Voorbeeld van algemene verankering met de verstijvingsplaat
Bekijk de opname om te leren hoe je een aangepaste verticale voetplaat van een balkonreling in een betonnen balk ontwerpt.
Betonblok
De betonnen fundering is beperkt tot een rechthoekige vorm, maar de afmetingen kunnen worden aangepast met behulp van offset-waarden voor elke rand. Het invoeren van een enkele waarde creëert een uniforme offset rond de omtrek van de verankerde doorsnede. Het invoeren van twee waarden past symmetrische offsets toe in twee richtingen. Bij het invoeren van vier waarden worden de offsets voor elke rand afzonderlijk toegepast om gemakkelijk een asymmetrische verankering te verkrijgen.
Met de offsetbewerking kun je een rechthoekig betonblok, een funderingsbalk, een betonnen wand, een kolom, een vloer of een schuin element maken.
Je kunt ook een gedeeltelijk ondersteunde voetplaat maken door verschillende offsetwaarden in te voeren. Hierdoor kan bijvoorbeeld een stalen ligger op een betonblok rusten met slechts een deel van de flens in contact.
Je kunt ook negatieve waarden invoeren voor de offset van het betonblok om een blok te maken dat kleiner is dan de voetplaat of de verankerde plaat van het element.
Typen ankers
In IDEA StatiCa kunnen verschillende typen ankerbouten worden ontworpen. Je kunt kiezen uit rechte ankers, ankerbouten (met ronde of rechthoekige ankerplaten) en haakankers. De lengte, diameter en het materiaal van de bevestigingsmiddelen kan worden aangepast.
Rechte ankers worden automatisch als achteraf-geïnstalleerd beschouwd en ankers met volgplaten of haakankers worden als vooraf-ingestort beschouwd, wat een verschil maakt voor de vereiste normcontroles.
Om ankers van Hilti te ontwerpen kun je de Hilti PROFIS plugin in Checkbot gebruiken. Dit maakt gegevensoverdracht mogelijk van ondersteunde FEA- en CAD-software van derden naar Hilti PROFIS Engineering Suite via de gratis Checkbot applicatie. Leer hoe u de Hilti PROFIS Engineering Suite plugin gebruikt.
Afschuifkrachten
Er zijn drie opties voor het overbrengen van de afschuiving van het verankerde element naar het funderingsblok: wrijving, ankers, of een kluft. De overdracht van de afschuiving gebeurt altijd uitsluitend via een van de opties en kan niet worden gecombineerd.
De standaardoptie is het overbrengen van de afschuiving via wrijving tussen de voetplaat en het beton, weergegeven door de wrijvingscoëfficiënt die kan worden aangepast aan het type beton of mortel in Projectinstellingen. De wrijvingscoëfficiënt beïnvloedt de ontwerpwrijvingsweerstand.
Een andere mogelijkheid om afschuiving over te brengen is via een kluft of afschuifdeuvel. Dit element bestaat uit een algemeen stalen profiel dat aan de onderkant van de bodemplaat is gelast. De normcontrole van de afschuifkluft wordt uitgevoerd voor de spanningen en rekken in het staal en de betonnen draagweerstand.
Een andere optie voor het overbrengen van afschuiving in de IDEA StatiCa verbinding is via ankers.
De laatste optie is Sliding, dat een glijdend scharnier voorstelt dat alleen toepasbaar is voor berekeningen in IDEA StatiCa Member.
Stand-off
Er zijn 3 manieren om de verbinding van een voetplaat met een funderingsblok te modelleren. De eerste en tevens standaardoptie is een directe zonder ruimte tussen twee elementen. Een andere optie is een mortelvoeg (grout) met instelbare dikte. In deze gevallen moet je goed opletten dat je de werkelijke waarde van een wrijvingscoëfficiënt tussen de voetplaat, grout en betonnen voet instelt in Projectinstellingen. De standaardwaarde is 0,25. De laatste optie is een tussenruimte (stelruimte) om direct contact tussen de voetplaat en het betonblok te voorkomen. Dit kan bijvoorbeeld worden toegepast om corrosie te voorkomen of om de weerstand tijdens de constructiefase te controleren.
De krachten worden bepaald met behulp van een eindige-elementenanalyse. Het buigmoment van ankers met stand-off is afhankelijk van de stijfheidsverhouding van de ankers en de voetplaat.
Verstijvers
Voor extra sterkte kunnen verstijvers worden toegevoegd aan het verbonden element. Dit kan worden gedaan met de Rib-bewerking die geschikt is voor gevallen waarin verstijvers worden toegepast op een enkele plaat (lijf/flens). Als alternatief kun je met de Widener functie verstijvers toewijzen aan meerdere delen van de doorsnede.
Normcontrole ankers
Meer details over de toetsing van ankers vind je hieronder:
Niet alle normcontroles van ankers worden uitgevoerd in de IDEA StatiCa Connection-toepassing vanwege beperkingen die voortvloeien uit de configuratie van de ankers.
Normcontrole betonblok
Meer details over de toetsing van betonblokken vindt u hieronder:
Normcontrole gescheurd beton of ongescheurd beton
In de Code setup kan je de betoninstelling op ongescheurd zetten, wat de capaciteit voor ankercontroles verhoogt. Voor EN-normen heeft dit invloed op het zijdelings uitbreken van beton met parameter k5 en betonkegelbreuk met parameter k1. Voor AISC-normen beïnvloedt dit de betonnen uitbreeksterkte en parameter Ψc,N. Het beton is standaard ingesteld op gescheurd, maar kan worden gewijzigd in ongescheurd in de Projectinstellingen.
De controle op het uitbreken van de betonnen kegel (bij trek) uitschakelen
Speciale gevallen van het verankeren van stalen liggers of kolommen aan slanke betonblokken, zoals bij betonnen muurranden, vormen vooral een uitdaging bij de beoordeling van het uitbreken van de betonnen kegel. In deze scenario's is de betonnen kegel onvoldoende, waardoor een alternatieve aanpak nodig is.
In IDEA StatiCa Connection kun je de controle op de weerstand tegen betonuitbreekfalen uitschakelen in de Code setup en kiezen uit de volgende opties:
- Beide - Zowel trek- als dwarskrachten worden meegenomen in de codecontrole.
- Trek- Er wordt alleen rekening gehouden met trekkrachten en de dwarskrachten worden verondersteld te worden opgevangen door wapening.
- Afschuiving - Er wordt alleen rekening gehouden met afschuifkrachten en de trekkrachten worden verondersteld te worden opgevangen door wapening.
- Geen - Alle krachten worden verondersteld te worden opgevangen door wapening.
Voor alle opties behalve Beide, specificeert het rapport expliciet de krachten die moeten worden overgedragen door de wapening van het betonblok om een veilig ontwerp te bereiken.
Betoncontrole - geavanceerde methode
Volgens de vorige instelling kunnen de controles voor het betonblok niet volledig zijn zonder wapening. In dergelijke gevallen heb je de optie om de volledige verankering te exporteren naar de toepassing Detail voor verdere analyse en ontwerpaanpassingen. De 3D-module maakt een nauwkeurige analyse van zowel de aanvullende wapening als het betonblok mogelijk.
Meer algemene informatie over Detail als oplossing voor verankeringen is te vinden in het artikel 3D Detail uit Beta.