Κατασκευές Οπλισμένου Σκυροδέματος

Λόγω των ευρύτατων εφαρμογών του, το οπλισμένο σκυρόδεμα θεωρείται σήμερα ένα από τα πιο διαδεδομένα δομικά υλικά. Πολλοί δομοστατικοί μηχανικοί στην Ευρώπη, αλλά και σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούν το AxisVM σε καθημερινή βάση για τον σχεδιασμό κτιρίων, γεφυρών, γηπέδων, βιομηχανικών και γεωτεχνικών κατασκευών. Το AxisVM διαθέτει πολυάριθμα εργαλεία για τον σχεδιασμό κατασκευών από οπλισμένο σκυρόδεμα που καλύπτουν θεμελιώσεις, τοιχώματα, πυρήνες, πλάκες, υποστυλώματα και δοκούς, συμπεριλαμβανομένων των ελέγχων διάτρησης και της μοντελοποίησης μετεντεταμένων πλακών και δοκών.

Πλάκες (RC1)

Δοκοί/Στύλοι (RC2)

Διάτρηση πλακών (RC3)

Πέδιλα (RC4)

Πυρήνες (RC5)

Διατομές Ο/Σ (RC6)

Μετένταση (PC1)

RC1 - Σχεδιασμός πλακών, κελύφων, κοιτοστρώσεων

Η ενότητα RC1 αφορά τον σχεδιασμό επιφανειακών στοιχείων Ο/Σ (πλάκες, μεμβράνες και κελύφη) με ορθογωνικό ή λοξό οπλισμό. Με βάση τον απαιτούμενο οπλισμό, μπορεί να προστεθεί o πραγματικός τοποθετούμενος οπλισμός σε πολλαπλά επίπεδα, ο οποίος στην συνέχεια λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό του εύρους των ρωγμών καθώς και των μη γραμμικών βυθίσεων.

Λοξός οπλισμός

Ο Λοξός οπλισμός αποτελείται από ένα πλέγμα οπλισμών τοποθετούμενο σε διευθύνσεις διάφορες των τοπικών αξόνων x και y. Για τον υπολογισμό του, χρησιμοποιείται ένα μοντέλο στρώσεων λοξών επιπέδων οπλισμού. Προς εύρεση του βέλτιστου εμβαδού οπλισμού τα πάχη των στρώσεων προσδιορίζονται με δοκιμές.

Εύρος ρωγμών

Εφόσον εισαχθεί ο πραγματικά τοποθετούμενος οπλισμός στις πλάκες, το AxisVM υπολογίζει το εύρος και την διεύθυνση των ρωγμών, τις οποίες στην συνέχεια σχεδιάζει!

 

Επιπλέον μπορεί να υπολογιστεί ό απαιτούμενος οπλισμός ώστε να επιτευχθούν τα όρια ρωγμών που έχει ορίσει ο χρήστης στις άνω και κάτω επιφάνειες.

Μη-γραμμική βύθιση

Όταν εκτελείται γραμμική στατική ανάλυση, οι παραμορφώσεις υπολογίζονται με βάση αυτή την γραμμική θεωρία, ωστόσο, οι επιφανειακοί φορείς οπλισμένου σκυροδέματος συμπεριφέρονται μη γραμμικά κυρίως λόγω της ρηγμάτωσης. Στο AxisVM, οι παραμορφώσεις των επιφανειών οπλισμένου σκυροδέματος μπορούν να προσδιοριστούν με μεγαλύτερη ακρίβεια χρησιμοποιώντας μη γραμμική στατική ανάλυση που λαμβάνει υπόψη τη ρηγμάτωση και τον πραγματικά τοποθετούμενο οπλισμό στο στοιχείο. Οι εσωτερικές δυνάμεις που είναι συμβατές με τις αντίστοιχες παραμορφώσεις υπολογίζονται με αριθμητική ολοκλήρωση των τάσεων των ινών στα σημεία ολοκλήρωσης Gauss με βάση τις μεμβρανικές παραμορφώσεις εx, εy, εxy και τις καμπυλότητες κx, κy, κxy.

Πραγματικός 3D οπλισμός

Ο πραγματικά τοποθετούμενος οπλισμός  επιφανειακών στοιχείων μπορεί να εμφανιστεί σε μια ρεαλιστική προβολή, βοηθώντας στον έλεγχο του σχεδιασμού και στον εντοπισμό σφαλμάτων μοντελοποίησης.

RC2 - Σχεδιασμός δοκών, υποστυλωμάτων

Η ενότητα RC2 παρέχει τη δυνατότητα σχεδιασμού και ελέγχου δοκών και υποστυλωμάτων από οπλισμένο σκυρόδεμα τόσο στην οριακή κατάσταση αντοχής (ULS) όσο και στην οριακή κατάσταση λειτουργικότητας (SLS). Στην περίπτωση των υποστυλωμάτων, οι έλεγχοι ULS μπορούν να πραγματοποιηθούν τόσο για διαξονική κάμψη με ή χωρίς αξονική δύναμη, λαμβάνοντας υπόψη το φαινόμενο του λυγισμού, καθώς και για διάτμηση και στρέψη, τόσο με σταθερή όσο και με μεταβλητή απόσταση συνδετήρων. Για τις δοκούς, ο προσδιορισμός του οπλισμού κάμψης επίσης ικανοποιεί τις απαιτήσεις ULS ή SLS. Διατίθεται επίσης έλεγχος του πραγματικά τοποθετούμενου οπλισμού σε κάμψης ή/και διάτμησης και λεπτομερής τεκμηρίωση των υπολογισμών σχεδιασμού. Τόσο για τα υποστυλώματα όσο και για τις δοκούς, το AxisVM υποστηρίζει τον ικανοτικό σχεδιασμό σε περιπτώσεις αντισεισμικού σχεδιασμού.

Ικανοτικός σχεδιασμός

Στην περίπτωση σχεδιασμού πλάστιμων κατασκευών με Μέσο & Υψηλό επίπεδο πλαστιμότητας (DCM ή DCΗ), προκειμένου να αποφευχθεί η διατμητική αστοχία, οι τιμές σχεδιασμού των διατμητικών δυνάμεων καθορίζονται σύμφωνα με την μεθοδολογία του ικανοτικού σχεδιασμού. Οι λεπτομέρειες όπλισης όπως και ο πραγματικά τοποθετούμενος οπλισμός στις περιοχές των πλαστικών αρθρώσεων, μπορούν να καθορίζονται από τον χρήστη. Κατά τη διαδικασία του ελέγχου, λαμβάνονται υπόψη οι κανόνες λεπτομερειών που καθορίζονται από τους ισχύοντες αντισεισμικούς κανονισμούς.

Πραγματικός 3D οπλισμός

Ο πραγματικός οπλισμός των υποστυλωμάτων και των δοκών μπορεί να εμφανιστεί σε ρεαλιστική προβολή. Αυτός ο οπλισμός λαμβάνεται υπόψη τόσο κατά τον υπολογισμό του εύρους ρωγμών για τις δοκούς, όσο και κατά τον υπολογισμό της δυσκαμψίας στη μη γραμμική ανάλυση τόσο για τις δοκούς όσο και για τα υποστυλώματα, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση της ρηγμάτωσης, του ερπυσμού και της συστολής ξήρανσης του σκυροδέματος.

Σύμμεικτα υποστύλωματα

Υποστηρίζεται ο έλεγχος ULS σύμμεικτων υποστυλωμάτων υπό διαξονική κάμψη, με ή χωρίς αξονική δύναμη, συμπεριλαμβανομένου του φαινομένου του λυγισμού, σύμφωνα με τις διατάξες είτε του Ευρωκώδικα είτε του Ελβετικού κανονισμό (SIA). Υποστηρίζονται τόσο κυκλικές και ορθογωνικές κοίλες διατομές γεμάτες με σκυρόδεμα, με ή χωρίς εγκιβωτισμένο χαλύβδινο προφίλ, όσο και κυκλικές ή ορθογωνικές διατομές σκυροδέματος με εγκιβωτισμένα χαλύβδινα προφίλ.

Μη-γραμμική παραμόρφωση

Εάν ο πραγματικός τοποθετούμενος οπλισμός εισαχθεί σε στοιχεία υποστυλωμάτων ή δοκών κατά τη μη γραμμική στατική ανάλυση, τότε η πραγματική μη-γραμμική συμπεριφορά του τοποθετούμενου οπλισμού και του σκυροδέματος (συμπεριλαμβανομένης και της ρηγμάτωσης της διατομής) μπορούν να ληφθούν υπόψη. Τότε, οι εσωτερικές δυνάμεις υπολογίζονται με απευθείας ολοκλήρωση των ανηγμένων παραμορφώσεων ε και καμπυλοτήτων κy και κz. Υποστηρίζεται η συνεκτίμηση του ερπυσμού και της συστολής ξήρανσης στη μη γραμμική στατική ανάλυση. Στην περίπτωση της συστολής ξήρανσης, υπολογίζονται δύο πρόσθετες καμπυλότητες κy και κz με βάση τη δεδομένη τάση συρρίκνωσης καθώς και την διάταξη και την ποσότητα του οπλισμού.

RC3 - Σχεδιασμός διάτρησης, διάτμησης πλακών

Συχνά, οι πλάκες Ο/Σ στηρίζονται απευθείας σε υποστυλώματα ή τοιχώματα και πρέπει να ελέγχονται έναντι διάτρησης γύρω από τις περιοχές των στηρίξεων λόγω καταπόνησης από υψηλές τοπικές διατμητικές δυνάμεις. Με τα εργαλεία της ενότητας RC3, ο έλεγχος διάτρησης των πλακών μπορεί να πραγματοποιηθεί σε θέσεις στήριξης επί υποστυλωμάτων, καθώς και γωνίες και άκρα τοίχωμάτων. Η διατμητική δύναμη σχεδιασμού υπολογίζεται με την ολοκλήρωση των διατμητικών τάσεων στην πλάκα και ο υπολογισμός λαμβάνει υπόψη την επιρροή των ανοιγμάτων ή την αντίδραση του εδάφους στην περίπτωση των πλακών κοιτόστρωσης, σε απόσταση 6·d από το περίγραμμα του υποστυλώματος.
Με ενότητα RC3 είναι επίσης διαθέσιμος και ο έλεγχος σε διάτμηση πλακών και κελυφών. Το AxisVM υπολογίζει τη διατμητική αντίσταση της διατομής σκυροδέματος χωρίς διατμητικό οπλισμό, τον απαιτούμενο διατμητικό οπλισμό (asw) και τη μέγιστη διατμητική αντίσταση που σχετίζεται με την αστοχία των θλιπτήρων σκυροδέματος.

Ανοίγματα

Η ενότητα RC3 εντοπίζει αυτόματα τις ακμές του περιγράμματος της πλάκας όσο και τα ανοίγματα που βρίσκονται σε απόσταση μικρότερη από 6·d στο επιλεγμένο άκρο του τοιχώματος/υποστυλώματος και εκεί το AxisVM υπολογίζει το πραγματικό τμήμα της περιμέτρου διάτρησης σε σχέση με τις εξεταζόμενες ακμές του περιγράμματος της πλάκας και τα τυχόν ανοίγματα.

Ολοκλήρωση τάσεων

Στην περίπτωση των υποστυλωμάτων, από προεπιλογή, η δύναμη διάτρησης υπολογίζεται από τη διαφορά των αξονικών δυνάμεων των συνδεδεμένων υποστυλωμάτων. Προαιρετικά, ο υπολογισμός των διατμητικών δυνάμεων στην πλάκα μπορεί να γίνει με ολοκλήρωση των διατμητικών τάσεων. Στις περιπτώσεις άκρων ή γωνιών τοιχωμάτων, η δύναμη διάτρησης υπολογίζεται με ολοκλήρωση σε κάθε περίπτωση.

Η ολοκλήρωση των τάσεων επιτρέπει την ανάλυση ειδικών καταστάσεων που δεν είναι δυνατόν να αντιμετωπιστούν αλλιώς (π.χ. μεγάλες συγκεντρωμένες δυνάμεις κοντά στο περίγραμμα του υποστυλώματος).

Λεπτομερές τεύχος

Η λεπτομερής τεκμηρίωση των υπολογισμών σχεδιασμού μπορεί να δημιουργηθεί και να επισυναφθεί στο συνολικότερο τεύχος με ένα απλό κλικ.

RC4 - Σχεδιασμός θεμελιώσεων

Η ενότητα RC4 επιτρέπει το σχεδιασμό πέδιλων και πεδιλοδοκών. Υποστηρίζονται απλά τετραγωνικά, βαθμιδωτά ή και μεταβλητά πέδιλα με ορθογωνική ή κυκλική κάτοψη. Οι πεδιλοδοκοί μπορούν επίσης να είναι απλές, βαθμιδωτές ή μεταβλητής διατομής. Το λογισμικό υπολογίζει όλα τα απαιτούμενα μεγέθη, τις καθιζήσεις και τον οπλισμό κάμψης/διάτμησης των στοιχείων θεμελίωσης. Υποστηρίζεται ο υπολογισμός της φέρουσας ικανότητας του εδάφους, ο έλεγχος εκκεντρότητας και η επαλήθευση έναντι ολίσθησης και απώλειας ευστάθειας. Ο χρήστης μπορεί να καθορίσει λεπτομερή, πολυεπίπεδα προφίλ εδάφους και να χρησιμοποιήσει μια ολοκληρωμένη βάση δεδομένων εδάφους για την εύρεση των απαιτούμενων παραμέτρων.

Εδαφικό προφίλ

Ο χρήστης μπορεί να καθορίσει το εδαφικό προφίλ και τις ιδιότητες της επίχωσης. Μεταξύ άλλων, η θέση της ανώτερης επιφάνειας σε σχέση με το επίπεδο του φυσικού εδάφους, η πυκνότητα, η εσωτερική γωνία τριβής, το μέτρο ελαστικότητας του Young και η συνοχή μπορούν να καθοριστούν για κάθε στρώση. Μια ολοκληρωμένη βάση δεδομένων εδάφους βοηθά στην εύρεση των απαιτούμενων παραμέτρων. Τα εδαφικά προφίλ μπορούν να αποθηκευτούν για να επαναχρησιμοποιηθούν.

Υπολογισμός καθιζήσεων

Η προβλεπόμενη καθίζηση σε ένα δεδομένο βάθος υπολογίζεται ως το άθροισμα των μεταβολών του πάχους των υπερκείμενων στρωμάτων, πάνω από το εξεταζόμενο επίπεδο. Ο υπολογισμός των τάσεων βασίζεται σε τύπους που προκύπτουν από την θεώρηση ενός ομογενή ημιχώρου.

Προβολή αποτελεσμάτων

Η προτεινόμενη θεμελίωση εμφανίζεται αυτόματα μαζί με τις εδαφικές στρώσεις, τις γεωτρήσεις και τις γραμμές διαστάσεων. Παρέχει λεπτομερή επισκόπηση των αποτελεσμάτων του σχεδιασμού και το τρισδιάστατο μοντέλο μπορεί να μεγεθυνθεί και να σμικρυνθεί, να μετατοπιστεί και να περιστραφεί. Το σχέδιο μπορεί να αποθηκευτεί και να παρουσιαστεί στο συνολικό τεύχος.

RC5 - Σχεδιασμός τοιχωμάτων και πυρήνων

Τα τοιχώματα και οι πυρήνες από οπλισμένο σκυρόδεμα υπόκεινται γενικά σε αξονικές και διατμητικές δυνάμεις, καθώς και σε καμπτικές και στρεπτικές ροπές λόγω της λειτουργίας τους, δηλαδή της παροχής πλευρικής ευστάθειας σε ολόκληρο το κτίριο και ταυτόχρονα την ανάληψη μέρους των φορτίων που επιβάλλονται από τις πλάκες. Με τη χρήση της ενότητας RC5, ο οπλισμός πυρήνων και τοιχωμάτων μπορεί να σχεδιαστεί υπό αξονικές και διατμητικές δυνάμεις ταυτόχρονα με κάμψη. Ο οπλισμός μπορεί να σχεδιαστεί, είτε με την χρήση εικονικών μελών, είτε με την χρήση εικονικών λωρίδων. Τα εικονικά μέλη μπορούν να χρησιμοποιηθούν για το σχεδιασμό πυρήνων οπλισμένου σκυροδέματος, ενώ τα ενισχυμένα άκρα τους καθώς και τμήματα τους, μπορούν να σχεδιαστούν με τη βοήθεια εικονικών λωρίδων λαμβάνοντας υπόψη πιθανές αστοχίες λυγισμού των τοιχωμάτων μεταξύ των ορόφων. Ορίζοντας ορόφους, μπορεί να σχεδιαστεί πιο οικονομικός και αποδοτικός οπλισμός που ακολουθεί τη μεταβολή των εσωτερικών δυνάμεων στην εικονική δοκό από όροφο σε όροφο.

Πραγματικός οπλισμός

Ο πραγματικός οπλισμός των τοιχωμάτων και των πυρήνων μπορεί να εμφανιστεί σε μια ρεαλιστική 3D προβολή, βοηθώντας στον έλεγχο του σχεδιασμού και στον εντοπισμό σφαλμάτων μοντελοποίησης.

Συνολική εξάντληση

Τα αποτελέσματα σχεδιασμού των πυρήνων οπλισμένου σκυροδέματος που υπολογίζονται με εικονικές δοκούς και τα αποτελέσματα σχεδιασμού των άκρων/τμημάτων τοίχων που υπολογίζονται με εικονικές λωρίδες μπορούν να αθροιστούν. Αυτό μπορεί να είναι απαραίτητο, δεδομένου ότι το διάγραμμα αλληλεπίδρασης αντοχής Nx-My-Mz των πυρήνων, δημιουργείται χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η απώλεια ευστάθειας των θλιβόμενων άκρων και των εσωτερικών τμημάτων τοίχων. Το πρόγραμμα υποστηρίζει τη χρήση διαφόρων κανόνων άθροισης για να καλύψει διάφορες περιπτώσεις.

Έλεγχος τοιχωμάτων σε διάτμηση

Το AxisVM υποστηρίζει τον έλεγχο σκελών τοιχωμάτων σε επίπεδη διάτμηση με τη βοήθεια εικονικ΄ών λωρίδων. Η διατμητική αντίσταση του ευθύγραμμου σκέλους υπολογίζεται με βάση την ποσότητα του οριζόντιου οπλισμού στον τοίχο. Έχει ενσωματωθεί επίσης ο έλεγχος διάτμησης ολίσθησης στον αρμό διακοπής. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται τόσο γραφικά όσο και πινακοποιημένα. Επιπλέον, η διατμητική εξάντληση των τοιχωμάτων είναι διαθέσιμη στα παρουσιαζόμενα αποτελέσματα.

RC6 - Ανάλυση τάσεων/παραμορφώσεων για διατομές Ο/Σ

Κατά τους ελέγχους της οριακής κατάστασης λειτουργικότητας ή στην περίπτωση δομικών στοιχείων με προ/μετ-ένταση, οι θλιπτικές τάσεις στο σκυρόδεμα πρέπει να περιοριστούν. Επιπλέον, οι τάσεις και οι ανηγμένες παραμορφώσεις του σκυροδέματος ή των ράβδων οπλισμού πρέπει να είναι γνωστές σε αρκετές περιπτώσεις (π.χ. υπολογισμός εύρους ρωγμών, έλεγχοι κόπωσης). Με την ενότητα RC6, μπορεί να πραγματοποιηθεί ανάλυση τάσεων-παραμορφώσεων δοκών και υποστυλωμάτων οπλισμένου σκυροδέματος λαμβάνοντας υπόψη τις ροπές κάμψης (My, Mz) και την αξονική δύναμη (Nx) που προκύπτουν από την στατική ανάλυση ή ορίζονται από τον χρήστη. Η ανάλυση λαμβάνει υπόψη τη ρηγμάτωση της διατομής και τη μη γραμμική συμπεριφορά του σκυροδέματος και του χάλυβα.

Ολοκλήρωση τάσεων

Οι εσωτερικές δυνάμεις προσδιορίζονται με αριθμητική ολοκλήρωση των τάσεων που ικανοποιούν το συμβιβαστό τον ανηγμένων παραμορφώσεων ε, και τις καμπυλότητες κy και κz. Τόσο τα υλικά, όσο και οι μη-γραμμικοί νόμοι τάσεων-ανηγμένων παραμορφώσεων μπορούν να επιλεγούν από τον χρήστη.

Ευρετικός Αλγόριθμος

Ο στόχος της ανάλυσης τάσεων-παραμορφώσεων είναι να βρεθούν η ορθή παραμόρφωση ε, οι καμπυλότητες κy και κz για τις δεδομένες εσωτερικές δυνάμεις. Δεδομένου ότι το πρόβλημα αυτό είναι μη γραμμικό και όχι συνεχές, για την εύρεση της ισορροπίας χρησιμοποιείται ένας ευρετικός αλγόριθμος.

PS1 - Σχεδιασμός μετεντεταμένων δοκών & πλακών

Η εφαρμογή των τενόντων μπορεί να γίνει σε μια συνεχή επιλογή στοιχείων δοκού, νευρώσεων ή επιφανειών. Το λογισμικό προσδιορίζει την κατανομή των τάσεων στους τένοντες αμέσως μετά την αγκύρωση και προσδιορίζει τις χρονικά εξαρτώμενες από το χρόνο απώλειες. Το AxisVM υπολογίζει τα ισοδύναμα αντιφορτία που αντιστοιχούν στην επιλεγμένη διαδικασία τάνυσης, και έτσι μπορεί να ληφθεί υπόψη η επίδραση της μετέντασης στην ανάλυση. Με μια διαδικασία τάνυσης σε πολλαπλά βήματα, μπορούν να οριστούν πολύ πολύπλοκες χωρικές γεωμετρίες τενόντων, όπου η ένταση και η κατεύθυνση της τάνυσης μπορεί να ποικίλλει.

Διαδικασία τάνυσης

Εάν περισσότερα από ένα καλώδια συνδέονται με ένα δομικό στοιχείο, τότε αυτά τα καλώδια μπορούν να καταπονούνται σε διαφορετικές χρονικές στιγμές. Ως αποτέλεσμα, τα καλώδια αυτά έχουν διαφορετικές χρονικές απώλειες. Στη μονάδα PS1, το φαινόμενο αυτό μπορεί να ληφθεί πλήρως υπόψη.

Εισαγωγή σε επιφάνειες

Για να διευκολυνθεί ο ορισμός των τενόντων σε επιφάνειες, μπορεί να επιλεγεί το σύστημα συντεταγμένων της τροχιάς ή το τοπικό σύστημα συντεταγμένων της επιφάνειας. Κάθε τένοντας έχει το δικό του σ μοναδικό ύστημα συντεταγμένων.

Ρεαλιστική προβολή τενόντων

Οι τένοντες σε δοκούς, νευρώσεις και επιφάνειες μπορούν να προβληθούν σε μια ρεαλιστική 3D προβολή, βοηθώντας στον έλεγχο της τοποθέτησης και στον εντοπισμό σφαλμάτων μοντελοποίησης.

Θέλετε να μάθετε περισσότερα για όλες τις λειτουργίες του AxisVM?