Je hoeft niet langer te worstelen met het verankeringsontwerp

Volgens een onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift New Civil Engineer, dat meer dan 100 praktiserende civiel ingenieurs ondervroeg, gaf 55% aan tot 4 uur te besteden aan het ontwerpen van een typische staal-betonverbinding en het genereren van het bijbehorende rapport. Dat is nogal wat, als je bedenkt wat er allemaal bij het project komt kijken.

Als jij zo iemand bent die moeite heeft met details, let dan goed op. IDEA StatiCa is de brenger van goed nieuws. Deze strijd is nu voorbij, want we introduceren de gecombineerde kracht van IDEA StatiCa Detail en IDEA StatiCa Connection, de ultieme tool voor verankeringsontwerp. Dit maakt verankeringsontwerp eenvoudig en kost een fractie van de tijd die het vroeger kostte.

Waarom is het ontwerpen van verankeringen zo lastig voor de meesten van ons?

Laten we, voordat we verder kijken naar onze opties, eerst eens definiëren hoe de dingen tot nu toe zijn gedaan. En denk er even over na.

Of we ons nu richten op de Eurocode, AISC of een andere standaard of specificatie voor het ontwerp van verankeringen, ze zijn het allemaal eens over een paar belangrijke principes voor het omgaan met staal-betonverbindingen.

• Ten eerste specificeren ze verschillende faalwijzen voor ankers en betonnen voetstukken, die verder worden gecategoriseerd op basis van het type belasting. Elke toestand wordt afzonderlijk geëvalueerd.

Afbeelding 1: Schema van faalwijzen - afbeelding uit Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II

• Vervolgens stellen ze een oplossing voor door gebruik te maken van de componentenmethode, waarbij de verbinding moet worden opgedeeld in individuele configuraties en componenten en één voor één moet worden beoordeeld.

Afbeelding 2: Componentenmodellen - afbeelding uit Design of Steel-to-Concrete Joints Design Manual II

• Om de zaken nog ingewikkelder te maken, ontbreekt in sommige normen een goede procedure voor het beoordelen van beton of wordt een te conservatief ontwerp aanbevolen, waarbij beugels en extra wapening worden voorgesteld zonder te vertrouwen op een precieze berekening voor de specifieke verbinding. In plaats daarvan wordt het vaak vervangen door een reeks detailleringsregels.

Er is niets mis met de bovengenoemde aanpak. Het heeft zich in de loop der jaren in de praktijk bewezen, maar er zijn een paar "maars":

1. Het ontwerpen van zelfs eenvoudigere soorten verankeringen kan relatief veel tijd in beslag nemen.
2. Een conservatieve aanpak kan een behoorlijke uitdaging worden (indien mogelijk) als het gaat om minder typische of geheel niet-standaard verankeringen.
3. Hetzelfde geldt voor specialiteiten, zoals verankering in de buurt van de rand of afschuiving met behulp van afschuifnokken, enz.

Afbeelding 3: Casestudie - Verankeringsontwerp van stalen bolvormige opslagtanks, Canada

Dit leidt tot overmatig materiaalverlies, aanzienlijk tijdverlies of zelfs het vermijden van een geval. Maar waarom als het niet absoluut noodzakelijk is? We hebben hier al een paar jaar FE-methoden en de ontwikkeling ervan gaat nog steeds door. Bij IDEA StatiCa gebruiken we CBFEM en CSFM methoden, die sommigen misschien innovatief noemen, maar in werkelijkheid bestaan ze al een tijdje en zijn ze gebaseerd op aannames of methoden die al tientallen jaren effectief zijn.

Door ze te gebruiken in de snelle omgeving van vandaag, waar het ontwerpproces onder druk staat, kunnen we een ongelooflijk voordeel behalen. We kunnen tijd besparen en tegelijkertijd nauwkeurigere resultaten behalen. Dit zorgt niet alleen voor gemoedsrust, maar stelt ons ook in staat om materialen aanzienlijk te optimaliseren, wat leidt tot kostenbesparingen. Wat bieden de nieuwste tools ons?

IDEA StatiCa als complete oplossing voor een complex probleem

IDEA StatiCa gaat vooruit naarmate de toepassingen zich verder ontwikkelen en begint bijna alle gevallen van details af te dekken. Er is niet langer behoefte aan een tool voor staalverbindingen, het toevoegen van handmatige berekeningen, of een andere tool voor beton. We kunnen nu alles aan en de workflow efficiënt verbinden. Hoe?

Vóór versie 24.1 konden we in IDEA StatiCa Connection stalen onderdelen evalueren met een paar beperkingen en basisbeoordelingen van betonnen voetstukken (alleen gewoon beton). Aanvullende handmatige berekeningen waren nodig, evenals volledige berekeningen bij gebruik van gewapend beton. Onvoldoende beoordelingen zijn voornamelijk te wijten aan het betonblok, wat hoofdpijn veroorzaakte voor meer dan één ingenieur.

Dit verandert met de release van de volledige versie van IDEA StatiCa 3D Detail, specifiek bijgewerkt met volledige functies en functionaliteiten, zoals afschuiving door ankers of afschuifnokken, ontworpen voor verankeringsgevallen. Voor iedereen die wordt geconfronteerd met problemen zoals pull-out of betonconusfalen en gefrustreerd is door het onvermogen om wapening op te nemen in Connection, kun je nu eenvoudig de wapening modelleren en een analyse uitvoeren in 3D Detail. Het gebruik van wapening dekt deze faalwijzen die anders zouden optreden in gewoon beton. Vanuit 3D Detail kunnen we resultaten ontvangen voor een controle van de uiterste grenstoestand voor beton, wapening en ankers in spanning.

Afbeelding 4: Gedekte faalwijzen in IDEA StatiCa Connection en 3D Detail

Vervolgens kun je in Connection doorgaan met het evalueren van ankers, afschuifogen, voetplaat, etc., nou ja, gewoon alle stalen componenten zoals voorheen. Hoewel beide toepassingen onafhankelijk van elkaar werken, komt het echte voordeel voor degenen die de kracht van Connection en Detail combineren. De toepassingen vullen elkaar aan en alleen samen bieden ze een uitgebreid pakket van beoordelingen.

Een heel nieuw scala aan mogelijkheden

Maar genoeg gepraat. Laten we eens kijken naar enkele praktijkvoorbeelden die geschikt zijn voor onze oplossing en ontdekken wat er nu beschikbaar is:

Afbeelding 5: (1) Stalen balk aan betonnen balk (2) Stalen kolom aan betonnen kolom (3) Zware verankering met afschuifnokken (4) Verankering in gewapende muren

Het beste van twee werelden

Geweldige tools zouden nutteloos zijn zonder een eenvoudige workflow. Niemand wil tijd besteden aan het twee keer modelleren van hetzelfde detail. Het koppelen van Detail en Connection was dus een absolute noodzaak voor ons. Met één klik is het model, inclusief de ladingen, geïmporteerd. De enige extra stap die gedaan moet worden is het toevoegen van wapening, en het model is klaar voor de uiteindelijke berekening. Het hele proces kan in slechts een paar minuten worden voltooid, kijk zelf maar:

Meer over het importeren zelf kun je vinden in het artikel in de release note: Importeren van verankeringen van Verbinding naar Detail.

Conclusie

Wat te zeggen in deze conclusie? Als het ontwerpen van verbindingen een strijd voor je is en je onredelijk veel tijd kost, dan is dit misschien het juiste moment om er iets aan te doen. Download de nieuwe versie, probeer hem uit en laat ons weten of we op de goede weg zijn. Iets zegt ons - misschien die duizenden tevreden klanten - dat we dat al zijn.

Opmerking..: Voor een goed begrip raad ik je aan om de Bekende beperkingen voor 3D Detailte lezen en je te verdiepen in de Theoretische achtergrond of een meer praktische beschrijving van de functionaliteiten voor een dieper inzicht.