fbpx
 
Partner logo
 

Calculul planșeelor de tip dală

Cum se poate utiliza Advance Design pentru calculul planșeelor de tip dală

 

Ipoteze generale

Utilizarea planșeeleor de tip dală este din ce în ce mai întâlnită în practica curentă, în deosebi datorită avantajelor referitoare la flexibilitatea arhitecturală a structurilor sau a proiectării instalațiilor adiacente.  Cu toate acestea, acest tipuri de planșee au și anumite particularități de proiectare, ce nu sunt întâlnite în cazul structurilor în cadre (spre ex. efectul forței tăietoare ce apare în dreptul stâlpilor).

Câteva dintre avantajele utilizării acestui tip de elemente structurale:

  •   Manoperă redusă pentru montajul cofrajelor
  •   Suprafețe reduse ale elementelor de cofraj
  •   Suprafețe drepte ce ajută arhitecții și inginerii de instalații

 

Model analitic din Advance Design

 

Advance Design - Diagrame de momente încovoietoare în elementul plan (planșeu dală), după doua direcții

Analiza structurală

Crearea modelului analitic al unui planșeu dală poate să pară un proces simplu. Totuși, există anumite particularități al căror efect trebuie surprins în modelul FEM și anume rezemarea plăcii pe capătul superior al stâlpului și considerarea efectului de rezemare pe o suprafață plană care să imite secțiunea stâlpului.

În modelarea clasică, prin simplificare (utilizând elemente liniare 1D și plane 2D) se poate pierde efectul de interacțiune dintre stâlp și placă. Placa este rezemată punctual, conectată de stâlp prin intermediul unui nod în care se pot dezvolta concentrări de eforturi.

Discretizare implicită cu noduri de element finit, la extremitatea superioară a unui stâlp (nodul superior marcat în culoarea roșie)           Diagrame de momente încovoietoare pe elementul plan analizat în Advance Design

Pentru o reprezentare grafică intuitivă a fenomenului, în imaginea de sus sunt reprezentate diagramele de moment sub formă de grafice, afișate în modelul analitic FEM.  Densitatea nodurilor de element finit a fost dublată în dreptul stâlpului, prin urmare se crează o concentrare a forțelor în dreptul nodului de element finit.

În plus, metoda de analiză FEM sub-evaluează rigiditatea nodului comun stâlp-placă. În realitate, placa este rezemată pe o suprafată de rezemare similară cu secțiunea stâlpului și nu este supusă unui fenoment de încovoiere similar rezemării pe un reazem punctual. While for panel spans omitting this stiffness leads to safe results, in the case of flat-slabs, the bending moment transmitted from the slab to the columns can be significantly underestimated.

Literature offers many solutions to this phenomenon. Usually, thickening the slab near the columns provides an increase of stiffness and shear strength, and also increases the perimeter of the critical section. De facto, it increases the support zone beyond the area of one FEM node with the simultaneous omission of these thickened panels in the analysis, which leads to the interpretation of forces from the edge of the column. However, this is a very labour-intensive method; in addition, it is very sensitive to any changes in the design.

GRAITEC Advance Design smooths the results over the column area by automatically generating rigid constraints, which simulates the high rigidity of the column’s connection with the slab.

 

Bending moment distribution above the inner column – modified colour scale

 

Using the built-in tool of Advance Design - "Dynamic Contouring”, the maximum values of the bending moments within the cross-section of the column are excluded. The moment for reinforcement design really oscillates around 300 kNm.

Moments in the area of the column using the Dynamic Contour tool of Advance Design

 

For later comparison, the bending moment diagrams for the corresponding direction on the columns are presented (envelope). The model was prepared as a separate story – columns are fixed at their ends, but on the top TZ is released. In the current situation, the column supports the slab with one node, which leads to underestimation of stiffness.

The envelope of bending moments on a column with respect to the direction of the bending moments in the shell

 

Advance Design deals automatically with all issues related to the point support of slabs by columns or by nodal supports.

 

 

This tool uses a rigid node connection, connecting the main column node with the adjacent FEM mesh nodes. The area in which the mesh nodes will be connected is controlled by the thickness of the slab. For linear elements, such as columns, nodes are connected at a distance from the edge of the column. Thanks to this, we can generate connections practically on the edge of the column. Very important, this tool automatically adapts the FEM mesh to its correct operation - that is, although originally the nodes on the edge of the column did not exist, the module prepares them.

The column can have any ratio of dimensions - the mesh will be generated correctly in every case, because it is not described on the radius but defined by the size of the linear element.

Automatic generation of FEM mesh nodes at the column edge

 

In addition, these nodes are connected by rigid connections - this operation is also automatic. They guarantee reduction of moments in the column area and additional stiffening of this connection.

Automatic node connections in Advance Design

 

Maps of bending moments in the plate (and graph in intersection) using a combination of nodes

 

As you can see on the bending moments diagram, forces in the column area are practically zeroed - they are not significant from the point of reinforcement design. The moment at the edge of the column is greater than the one in the original model.

It can be concluded that manual reading of the moment from the edge of the column in the case of support with one FEM node leads to an underestimation of bending moments above the support in the slab - and thus also in the column.

Underestimating bending moments in the slab can lead to redistributions or cracking, however underestimating the moments in the column can have catastrophic consequences. As you can see, the moments in the column almost doubled.

Moments in the column

 

In conclusion, FEM modelling of building structures poses many difficulties for engineers. Depending on the structure, there will be different issues that require certain steps to analytically simulate what is happening in reality as closely as possible. Designers have often underestimated this effect or used all kinds of simplifications, mainly due to the time-consuming nature of known solutions. The Advance Design tools allow us to solve these issues automatically.

 

Bibliography:

  1. Włodzimierz Starosolski - Reinforced concrete structures according to PN-B-03264: 2002 and Eurocode 2 - Volume II, edition 11, 2008
  2. Włodzimierz Starosolski - Selected problems of computer modelling of engineering structures, 2003
  3. EN 1992-1-1 Eurocode 2 - Design of concrete structures, part 1-1: General rules and provisions for buildings, September 2008
Articole tehnice Advance Design

Aflaţi mai multe detalii despre funcţionalităţile Advance Design citind aceste articole:

Alte produse care v-ar putea interesa

Autodesk® Revit®

Autodesk® Revit®

Software BIM multidisciplinar pentru modele coordonate de calitate superioară

PowerPack for Revit®

PowerPack for Revit®

Pachet de aplicaţii software centrat pe nevoile utilizatorilor Autodesk Revit®

Autodesk® Advance Steel®

Autodesk® Advance Steel®

Software de modelare 3D pentru detalierea, proiectarea, fabricarea și construcția structurilor metalice

PowerPack for Advance Steel

PowerPack for Advance Steel

Pachet de aplicaţii software centrat pe nevoile utilizatorului, cu instrumente de lucru unice, template-uri și tipuri de îmbinări

GRAITEC Youtube playlist  Advance Design - Prezentări video

Dacă aveți idei de instrumente ce v-ar putea ajuta să vă desfășurați mai ușor activitatea, împărtășiți-le cu noi!

Advance Design - Feedback

 

Contactați-ne

Graitec Group 2022 | Am actualizat notificarea de confidențialitate. Faceți click aici pentru a afla mai multe despre cum colectăm, stocăm și prelucrăm informațiile dvs. personale și care sunt drepturile dvs.