Posuzujte kotvení s ohledem na skutečnou výztuž

Podle výzkumu zveřejněného v časopise New Civil Engineer, který se dotazoval více než 100 praktikujících stavebních inženýrů, 55 % z nich uvedlo, že stráví až 4 hodiny návrhem kotvení a vytvořením příslušného posudku. To je poměrně dlouhá doba, když vezmeme v úvahu množství těchto detailů.

Pokud patříte k těm, kteří někdy bojují s návrhem kotvení, pak zpozorněte - máme pro vás řešení. Představujeme kombinovanou sílu IDEA StatiCa Detail a IDEA StatiCa Connection, díky kterým posoudíte jakékoliv kotvení v řádu minut.

Proč je navrhování kotvení často otravné?

Než se podíváme dále na naše možnosti, definujme si, jak se věci dělaly doposud. A na chvíli se nad tím zamysleme. 

Ať už se zaměříme na Eurokód, AISC nebo jakoukoli jinou normu či specifikaci pro navrhování kotvení, všechny vychází z několika klíčových principů: 

• Nejprve se specifikuje několik způsobů porušení pro kotvy a betonové patky, které jsou dále kategorizovány podle typu zatížení. Každá podmínka je hodnocena samostatně. 

Obrázek 1: Schéma způsobů porušení – obrázek z Příručky pro navrhování přípojů ocel-beton II

• Poté se pomocí metody komponent kotvení rozdělí na dílčí komponenty, které se vyhodnocují samostatně.

Obrázek 2: Modely komponent – obrázek z Příručky pro navrhování přípojů ocel-beton II

• Aby to bylo ještě komplikovanější, některé normy buď zcela postrádají postup pro posouzení vyztuženého betonu, nebo doporučují příliš konzervativní návrh třmínků a přídavné výztuže dle konstrukčních zásad.

Na výše uvedeném přístupu principiálně není nic špatného, vše je ověřeno léty praxe. Existuje zde však několik "ale":

1. Návrh i jednodušších typů kotvení může trvat poměrně dlouho.
2. Konzervativní přístup se může stát poměrně náročným (pokud je vůbec možný), pokud se jedná o méně typická nebo zcela nestandardní kotvení.
3. To samé platí i pro poměrně časté případy, jako je kotvení blízko okraji nebo přenos smyku pomocí smykových zarážek apod. 

Obrázek 3: Případová studie – Návrh kotvení ocelových kulových zásobníků

Tyto situace mohou vést k nadměrnému plýtvání materiálem, nejistotám při návrhu nebo celkovým koncepčním změnám návrhu.  MKP metody tu máme už řadu let a jejich vývoj jde stále kupředu. V IDEA StatiCa používáme metody CBFEM a CSFM, které by někdo mohl označit za inovativní, ale jsou založeny na předpokladech nebo metodách, které jsou známé již desítky let.

Díky nim získáváme v dnešním rychle se měnícím prostředí neuvěřitelnou výhodu. Při návrhu můžeme ušetřit spoustu času, materiálu a zároveň dosáhnout přesnějších výsledků. Máme tak jistotu, že každý návrh kotvení vyhoví dle platných norem a nemusíme zbytečně přidávat výztuž tam, kde není třeba. Co nám tedy nejnovější nástroje nabízejí?

IDEA StatiCa jako ucelené řešení komplexního problému

Před verzí 24.1 jsme v IDEA StatiCa Connection uměli vyhodnocovat ocelové části a betonové patky z prostého betonu. Nešlo zohlednit skutečné vyztužení betonu. Díky tomu poměrně často posudek nevyhovoval kvůli porušení betonu.

To se mění s vydáním plné verze IDEA StatiCa 3D Detail, která zohledňuje skutečné vyztužení betonu. Obsahuje funkce pro přesný návrh kotvení - přenos smyku pomocí kotev, třením nebo smykovou zarážkou. Posuzuje jak předem zabetonovanou výztuž, tak lepené závitové tyče. Díky zohlednění soudržnosti posoudíte jak vytržení tyče, tak i selhání betonového kužele.  S uvažováním skutečného vyztužení není již tento způsob porušení v mnoha situacích rozhodující.

Obrázek 4: Uvažované způsoby porušení v IDEA StatiCa Connection a 3D Detail

Zcela nová škála možností 

Pojďme se podívat na několik praktických příkladů - Přípoj ocelového nosníku na betonový nosník (1), Ocelový sloup na betonový sloup (2), Těžké kotvení pomocí smykových zarážek (3), Kotvení do vyztužených stěn (4). Tohle jsou situace, kdy návrh bez uvážení výztuže, je komplikovaný.

Obrázek 5: Praktické případy

Získání toho nejlepšího z obou světů

Skvělé nástroje by byly k ničemu bez jednoduchého pracovního postupu. Nikdo nechce trávit čas modelováním stejného detailu dvakrát. V aplikaci Connection můžete nadále pokračovat ve vyhodnocování kotev, smykových zarážek, patní desky a dalších komponent. I když obě aplikace fungují nezávisle, můžete nevyhovující posudek v Connection jednoduše exportovat do Detailu včetně zatížení a posoudit s přidanou výztuží.  Vše zabere jen pár minut:

Více o samotném importu naleznete v článku s novinkami o nové verzi: Export kotvení z Connection do Detailu.

Závěr

Pokud vám chyběla možnost zahrnout skutečnou výztuž u posudku kotvení, nyní je správný čas s tím něco udělat. Stáhněte si novou verzi, vyzkoušejte ji a dejte nám vědět, jak se vám tato nová možnost líbí.

Poznámka.: Pro správné pochopení doporučuji přečíst si Známá omezení pro 3D detail, stejně jako se ponořit do teoretických základů nebo praktičtějšího popisu funkcí pro hlubší vhled.