Detail 3D – fondazioni in calcestruzzo armato (BETA)

IDEA StatiCa introduce Detail (3D Beta) per la risoluzione di casi 3D come l'ancoraggio in blocchi di calcestruzzo. La soluzione consente di eseguire la progettazione senza semplificare eccessivamente e di ottenere verifiche basate sullo Stato Limite Ultimo (SLU). Il metodo implementato in IDEA Statica Detail (3D Beta) si basa sul già collaudato Compatible Stress Field Method, che è stato adattato per essere in grado di risolvere problemi 3D (tensioni triassiale). Inoltre, l'elemento di base viene modificato nella terza dimensione. Il blocco pieno è l'elemento base che rappresenta il calcestruzzo e può essere deformato in tutte e tre le direzioni. Per rendere possibile la creazione di un modello complesso per le fondazioni, sono state implementate entità quali il supporto di superficie, la piastra di base, gli ancoraggi e molto altro ancora. Tutte queste entità sono descritte, così come le loro funzionalità, nel seguente articolo.

La forma del blocco pieno

Il blocco di calcestruzzo può essere modellato grazie al tipo di elemento chiamato "Blocco pieno", la cui geometria può essere definita in due modi:

• Forma rettangolare – Questa opzione è adatta per definire il basamento con base rettangolare e altezza costante. La definizione di offset per tutti i lati del blocco consente inoltre di modellare i plinti inclinati.

• Base poligonale con un'altezza definita : la seconda opzione per definire una forma della fondazione è la definizione della forma di base come poligono generale. Tuttavia, non è possibile creare una fondazione inclinata come descritto nell'opzione precedente.

Supporti di superficie

Il supporto di superficie è l'unico tipo di supporto possibile che può essere definito per il modello solido. Sono disponibili due opzioni per la definizione della forma: può essere definita per l'intera superficie o come area generale il cui contorno è determinato dalla polilinea.

Il vantaggio del supporto di superficie è la possibilità di definire la rigidezza e impostare un comportamento non lineare che simula il contatto con il terreno. I supporti definiti da una forma generale (polilinea) possono essere utilizzati per simulare i pali.

Dispositivi di trasferimento del carico

In particolare per l'ancoraggio sono state sviluppate due entità per il trasferimento dei carichi:

• Piastra di base – La forma della piastra di base può essere definita come un rettangolo o una polilinea generale. La piastra di base può essere modellata con la parte del pilastro (opzione "Trasferimento carico – Pilastro") o senza la colonna (opzione "Trasferimento carico – Forze"). Se si seleziona  l'opzione "Trasferimento carico – Forze", il carico definito viene applicato direttamente alla piastra di base. Quando la colonna in acciaio è definita (in base alla sezione trasversale e alla lunghezza), il carico viene applicato alla parte superiore della colonna e la sua rigidità aiuta a distribuire correttamente la sollecitazione alla piastra di base.

• Ancoraggio singolo - Un ancoraggio singolo è un elemento 1D che consente il trasferimento del carico assiale. L'ancoraggio può essere collegato automaticamente con la piastra di base o può essere caricato direttamente dal carico puntuale*.

*Ci sono diverse limitazioni per gli ancoraggi in BETA. 

L'ancoraggio trasmette solo compressione e trazione. Il taglio, se importato da Connection, viene trasferito per attrito tra il blocco di calcestruzzo e la piastra di base.  Può essere applicata all'ancoraggio solo la forza assiale. 

Nell'app Detail sono disponibili due diversi tipi di ancoraggi:

• Gettato in opera – Armatura
• Ancoraggio chimico

Per l'ancoraggio chimico, c'è un altro parametro che entra nell'analisi: la forza di adesione. Questo valore è impostato per impostazione predefinita su 2 MPa e deve essere regolato dall'utente in base alle informazioni della scheda tecnica del produttore dell'ancoraggio.

Carichi

L'aggiunta di un gruppo di forze e carico superficiale è essenziale per facilità d'uso. In totale, supportiamo tre tipi di carico:

• Carico superficiale – Il carico superficiale può essere applicato a qualsiasi superficie in calcestruzzo. Può essere applicato su tutta la superficie o solo sulla sua parte su una certa area, che è determinata dal suo contorno (polilinea).
• Carico concentrato
• Gruppo di forze – Un gruppo di forze è un'entità che definisce diversi carichi puntuali che agiscono come un gruppo. Può essere applicato sulla piastra di base o sulla superficie in calcestruzzo. Questo tipo di carico può essere utilizzato per simulare le forze nelle saldature che trasferiscono le sollecitazioni dal pilastro alla piastra di base.

Armatura

È stato sviluppato un nuovo tipo di rinforzo, che consente di rinforzare sufficientemente il rinforzo di un basamento. Un Gruppo di armature fornisce diverse opzioni per la definizione delle barre d'armatura:

• Di due punti
• Sul bordo della superficie – Sul bordo della superficie – viene creato uno strato di armatura parallelo alla superficie selezionata. L'utente definisce diverse barre in un livello e un numero di livelli paralleli alla superficie selezionata.

• Sul bordo della superficie o su più bordi – Sul bordo della superficie o su più bordi consente la modellazione di strati di barre d'armatura con una forma complessa (curva piana correlata a qualsiasi superficie in calcestruzzo). Il layer è, quindi, determinato da una sola armatura. Tuttavia, è possibile definire diversi livelli paralleli. Il copriferro può essere definito in modo indipendente per ogni spigolo. Questa è l'opzione migliore per modellare le staffe.

• Su polilinea

Risultati

All'interno della scheda dei risultati, scoprirai tre valutazioni fondamentali in conformità con lo SLU (Stato Limite Ultimo).

I risultati delle sollecitazioni e delle deformazioni nel calcestruzzo e nell'armatura sono presentati nella sezione "Resistenza". La sollecitazione di legame e i relativi valori si trovano nel controllo "Ancoraggio". Un valore molto importante della deformazione non lineare è presentato nel controllo "Ausiliario".

Limitazioni della versione 3D BETA

L'obiettivo della versione BETA rilasciata è quello di dare ai nostri utenti l'opportunità di familiarizzare con essa, testare la soluzione e darci un feedback. Per chiarire le aspettative della versione BETA di 3D Detail, ci sono alcune limitazioni nella versione attuale:

• Non c'è trasferimento della forza di taglio negli ancoraggi: il taglio viene trasferito solo dall'attrito tra la piastra di base e la superficie del blocco di calcestruzzo.
• I risultati dell'analisi e delle verifiche secondo codice sono limitati allo stato limite ultimo (SLU)
• Il tempo di calcolo di un singolo modello di un blocco di calcestruzzo e di una piastra di base con una griglia di ancoraggio può richiedere fino a 10 minuti
• Le sezioni per la visualizzazione dei risultati saranno disponibili in BETA 2
• Il peso proprio degli elementi del modello non viene preso in considerazione
• Nel modello può essere utilizzato un solo blocco pieno di calcestruzzo

La soluzione 3D per Detail è in fase di sviluppo intensivo e di processo di verifica. Con la versione 24.0 viene rilasciata la prima BETA di 3D Detail, la BETA 2 è prevista per luglio 2024 con miglioramenti nell'interpretazione dei risultati, riducendo l'attuale elenco di limitazioni e introducendo funzionalità aggiuntive. La BETA di 3D Detail verrà trasferita alla versione ALPHA dopo aver completato un accurato processo di verifica e rilasciata con la versione 24.1.

Descrizione del modello e verifiche

Per saperne di più sul modello analitico 3D Detail, leggi l'articolo di background teorico:

• Modello del materiale calcestruzzo per dettaglio 3D

Inoltre, le prime verifiche del modello 3D Detail e dei risultati sono stati pubblicati nei seguenti articoli:

• Verifica Detail 3D: Simple Bend Test
• Verifica Detail 3D: Test ancoraggio
• Verifica Detail 3D: Test in travi a taglio con bassa quantità di staffe

Inoltre, è possibile fare riferimento agli articoli di base teorici di dettaglio che sono sia per i modelli 2D che 3D per quanto riguarda gli elementi finiti e l'interpretazione dei risultati SLU:

• Tipi di elementi finiti
• Descrizione generale dei risultati dello nell'applicazione Detail

Ti diamo l'accesso in anteprima a questa versione Beta per provarla tu stesso mentre continuiamo a metterla alla prova nel nostro rigoroso processo di verifica. Questa è accessibile agli utenti che utilizzano l'ultima versione e hanno una manutenzione valida. Se soddisfi i prerequisiti, puoi richiedere l'accesso gratuito facendo clic sull'icona Beta Detail nella barra multifunzione dell'app Connection, che ti aprirà questa pagina dove potrai compilare il modulo e richiedere di partecipare al programma Beta e ottenere l'accesso gratuito a Detail 3D.

Nota: Le verifiche normative in 3D Detail sono attualmente solo per l'Eurocodice (EN).