Co zmieniło się w zakresie wymiarowania na przebicie w wersji 2021 Advance Design

Tematykę przebicia stropów żelbetowych w Advance Design poruszałem już przy okazji zeszłorocznej serii artykułów. Ten artykuł ma stanowić jego uzupełnienie w zakresie praktycznym (wykorzystania narzędzi w programie) z uwagi na pewne zmiany zarówno w zakresie działania jak i samego wymiarowania w wersji Advance Design 2021.

Postaram się opisać dokładnie każdy obszar, w którym nastąpiły zmiany. Oczywiście są to zmiany „na lepsze”, dające użytkownikowi nowe, rozszerzone możliwości w wymiarowaniu stropów żelbetowych.

 

Podstawowe zmiany w Advance Design 2021

Pomijając sam zakres wymiarowania i doboru zbrojenia na przebicie zmianie uległ też nieco sposób przeprowadzania analizy.

Zwiększa się między innymi zakres możliwych miejsc do sprawdzenia przebicia. Dotychczas weryfikacja odbywała się przy przebiciu elementami liniowymi (słupy), a obecnie może być dodatkowo przeprowadzona dla sił skupionych i podpór węzłowych.

Rys. 1. Miejsca weryfikacji stropu na przebicie

Każdy z elementów może mieć zdefiniowany gabaryt – dla słupa jest to oczywiście jego przekrój, dla podpór węzłowych jest to ta sama wielkość, która służy definicji fundamentów do wymiarowania, a dla sił skupionych jest to ich powierzchnia wpływu określana przez użytkownika. Ponadto każdy z tych elementów w swojej definicji będzie posiadał współczynnik β związany z położeniem słupa, który zwiększa siłę przebijająca wynikającą z nierównomiernego rozkładu naprężeń przy zginaniu. Współczynnik ten jest określany zgodnie z rysunkiem 6.21N PN-EN 1992, ale może być też wymuszony przez użytkownika.

Rys. 2. Współczynnik β wg EC2

Program przy definicji Auto zdefiniuje ten współczynnik sam, a odbywa się to na podstawie kształtu obwodu kontrolnego u1. Jeżeli nie jest obcięty przez żadną z krawędzi płyty to słup traktowany jest jak wewnętrzny o wsp. 1,15, jeżeli obcina go jedna krawędź to jest to słup krawędziowy wsp. 1,4. Zaś gdy obcina go więcej niż 1 krawędź to traktowany jest jak narożny o wsp. 1,5.

Rys. 3. Rozpoznanie pozycji na podstawie obwodu kontrolnego w nietypowych sytuacjach

Ponadto użytkownik może zdefiniować pozycję samemu, wybierając ją z listy. Wtedy narzuca zarówno kształt obwodu jak i jego współczynnik – więc jest to de facto sytuacja kompletnie odwrotna do wykrywania automatycznego.

Rys. 4. Wymuszenie pozycji użytkownika z narzuceniem obwodów teoretycznych

Współczynnik wymuszony zostawi natomiast obwód jak dla Auto, ale pozwoli zmienić wartość β. Ostatecznie można określić pozycję na Brak dzięki czemu przebicie na tym elemencie nie będzie w ogóle sprawdzane.

Kolejnym miejscem z punktu widzenia użycia modułu jest lokalizacja i zakres parametrów możliwych do ustawienia przez projektanta. Dotychczas te parametry były w globalnych założeniach do wymiarowania żelbetu. Teraz zostają one przeniesione do właściwości wymiarowania elementów żelbetowych (płyty) do zakładki Przebicie.

Rys. 5. Parametry do wymiarowania na przebicie płyty

Zmiany w wymiarowaniu nośności betonu i zbrojenia

W pierwszej kolejności możemy wybrać czy element jest w ogóle sprawdzany na przebicie czy nie. Metoda pozwala wybrać czy weryfikacja nośności betonu (VRd,c) na przebicie ma być przeprowadzona ze zbrojeniem podłużnym płyty czy bez.

Rys. 6. Stopień zbrojenia podłużnego wg EC2

Zgodnie z Eurokodem stopień tego zbrojenia nie powinien być uwzględniany w mocy większej niż 2%. Advance Design respektuje ten warunek i gdy zbrojenia podłużnego zastosowano więcej ograniczy się tylko do tej wartości. Obszar, z którego zbrojenie jest przyjęte do obliczeń ma zasięg 3d od krawędzi słupa wraz z obszarem wewnątrz gabarytu słupa, co również podyktowane jest przepisami normy.

Jeżeli nośność betonu jest przekroczona projektant może (o ile uwzględnia zbrojenie podłużne w nośności na przebicie) poprosić program o zwiększenie tego zbrojenia opcją Korekta zbrojenia podłużnego. Oczywiście tak jak wcześniej maksymalnie do wartości 2%. Jeżeli nie zagwarantuje to nośności betonu to dodatkowe zbrojenie jest anulowane, a wyznaczane jest zbrojenie na przebicie.

Tutaj użytkownik ustala czy chce wyznaczyć to zbrojenie oraz pod jakim kątem jest stosowane (domyślnie 90 st. czyli zbrojenie pionowe).

Istotną zmianą jest wprowadzenie poprawki A1:2014 do Eurokodu, którą w Polsce wprowadza uznana wersja angielska z marca 2015.

Rys. 7. Nowy wzór dla nośności zbrojenia na przebicie (VRd,cs) według poprawki A1 PN-EN 1992-1-1

Wartością zalecaną dla współczynnika kmax jest 1,5. Powoduje to, że nośność zbrojenia na przebicie jest ograniczona i przy wyjątkowo dużym wytężeniu dokładanie zbrojenia na przebicie nie powoduje zwiększenia nośności. Porównując z lewą stroną równani (0,75VRd,c) dochodzimy do wniosku, że połowę nośności ma stanowić nośność betonu. Od wersji 2021 program Advance Design sprawdza ten warunek i poinformuje projektanta w momencie gdy nie jest spełniony.

 

Jak prezentowane są wyniki z wymiarowania na przebicie?

Kolejne zmiany pojawiają się w obszarze rezultatów. Obecnie raport podzielony jest na 3 tabele, które zawierają więcej kluczowych informacji niż dotychczas.

Pierwszą z tabel jest Sprawdzenie przebicia, która informuje nas o weryfikacji betonu i ewentualnej konieczności doboru zbrojenia.

Rys. 8. Tabela rezultatów weryfikacji na przebicie płyty

Znajdziemy w niej informacje takie jak nr elementu płytowego i nr elementu przebijającego oraz jego typ. Ponadto wyznaczone dla słupów obwody u0 i u1 oraz pozycję definiowaną przez współczynnik β. Następnie stopień zbrojenia (w mojej sytuacji weryfikacja była przeprowadzona bez uwzględniania zbrojenia podłużnego dlatego stopień wynosi 0%) i siła przebijająca w decydującej kombinacji obciążeń SGN. Tak jak widać nośność krzyżulców przy zmiażdżeniu jest zachowana na obwodzie podstawowym u0, ale już na obwodzie kontrolnym u1 nie zachowano nośności betonu na przebicie w żadnym z analizowanych słupów. W związku z tym wymagane jest zbrojenie na przebicie, którego obliczenia przedstawione są w kolejnej tabeli Zbrojenie na przebicie.

Rys. 9. Tabela rezultatów zbrojenia na przebicie

W tej tabeli program określa ilość obwodów oraz ich rozstaw i moc zbrojenia w każdym obwodzie, tak aby zachować nośność i jednocześnie osiągnąć obwód zewnętrzny poza którym zbrojenie nie jest wymagane (uout). W tej sytuacji dla 3 miejsc nie da się dobrać zbrojenia na przebicie, z uwagi, że nie spełnia ono warunku wzoru 6.52 wg A1:2014 EC2 – to znaczy nośność przyjętego zbrojenia przekraczałaby kmax*VRd,c. Program zastosował maksymalne zbrojenie spełniające ten warunek i poinformował, że jego nośność nie jest wystarczająca przy przebiciu.

Ostatnią tabelą, która jest zupełnie nowa w porównaniu z poprzednimi wersjami programu jest tabela zbrojenia rzeczywistego nazwana Zbrojenie na przebicie według obwodów. Określa ona bardziej szczegółowo instrukcję stosowania obliczonego zbrojenia.

Rys. 10. Tabela zbrojenia na przebicie według obwodów

Określa ona dla każdej podpory pozycję każdego z wymaganych obwodów zbrojenia oraz liczbę prętów i rozstaw tych prętów w obwodzie. Ostatnia kolumna określa wskaźnik nośności czyli stosunek wymaganego zbrojenia w obwodzie do zbrojenia zastosowanego. Zdarza się, że jest on znacznie większy niż 1.0 (100%) z uwagi, że tabela ta respektuje również warunki konstrukcyjne rozstawu prętów w obwodzie określone normą EC2. Użytkownik może sterować w pewien sposób tym zbrojeniem za pomocą właściwości płyty przy przebiciu.

Rys. 11. Sterowanie zbrojeniem rzeczywistym

Możemy ustalić czy zakładamy rozstaw a wyznaczamy średnicę i liczbę prętów, czy narzucamy średnicę a wyznaczamy rozstaw i liczbę. Ja preferuję opcję drugą z narzuconą średnicą.

Istotną uwagą jest to, że w tej tabeli prezentowane jest zbrojenie w oparciu o wyliczone zbrojenie na przebicie z tabeli 2. Zatem każdorazowo trzeba te dwie tabele oglądać wspólnie, by określić czy zbrojenie spełnia warunek 6.52 EC2 A1.

 

Podsumowanie

Zmiany w zakresie wymiarowania płyt na przebicie w wersji 2021 Advance Design dają projektantowi łatwą możliwość weryfikacji stropu na przebicie, ale co najistotniejsze dają bardzo jasną instrukcję dla zbrojenia na przebicie co w poprzedniej wersji nie było tak oczywiste. Rozpoznawanie kształtu obwodu i pozycji słupa również zostało ulepszone, a dodatkowo pojawiła się możliwość weryfikacji w oparciu o siły i podpory węzłowe.

 

Praktyczne przedstawienie opisanych zagadnień zostanie przestawiona na webinarium w ramach „Graitec Summer Academy” – serdecznie zapraszam!

—————————————————————————————————————————————————————

Dołącz do Graitec Summer Academy

Więcej na temat przedstawionego zagadnienia dowiesz się z naszego materiału video opublikowanego w ramach w ramach „Graitec Summer Academy” – sedecznie zapraszam!

Zapisz się już dziś i korzystaj z dostępu do niepublikowanych wcześniej materiałów oraz sesji LIVE z naszymi inżynierami.

Kliknij poniżej