Verbundträgerdesign
nach ANSI/AISC 360-16

Wenn es um mehrstöckige Gebäudestrukturen für Nichtwohnzwecke geht, Verbundkonstruktionen werden gegenüber reinen Stahl- oder RCC-Konstruktionen bevorzugt. Der Effizienzschlüssel der Verbundkonstruktion gegenüber anderen Konstruktionen lässt sich auf einfache Weise ausdrücken. Stahl ist gut unter Spannung und Beton ist gut unter Druck. Diese werden so genutzt, dass sie zu leichten Trägern führen. Das Composite Design Module / Programm von SkyCiv ermöglicht es dem Benutzer, die Verbundträger effizient zu entwerfen, die den amerikanischen Bestimmungen entsprechen,Europäische und australische Standards.

In diesem Artikel, Wir führen Sie durch das Composite Beam Design unter Berücksichtigung von ANSI/AISC 360-16 Design-Code.

 

Wichtige Punkte

• Unterstützung für ASD & LRFD

Das Verbundträgerprogramm unterstützt beide AISC-Methoden, nämlich ASD & LRFD. Der Benutzer kann die Methode auf der Benutzeroberfläche als Eingabe auswählen und den Träger entsprechend gestalten.

• Balkendesign mit beliebiger Decksausrichtung.

Das Modul führt die Bemessung von Verbundträgern entweder mit Deck oder ohne Deck durch. Die Terrassenausrichtung mit Terrassenwinkel >20 Grad gilt als “Balken mit senkrechtem Deck” während der Winkel < 20 Grad gilt als “Träger mit parallelem Deck”.

Terrassenwinkel 45°

Terrassenwinkel 0°

• Momentenkapazität

Das Programm berücksichtigt sowohl den Fall des Durchhängens als auch die Abschätzung der Tragfähigkeit des Biegemoments.
Diese Kapazitäten sind für verschiedene mögliche Optionen verfügbar, wie unten aufgeführt:
Verschiedene Decklayouts sind möglich:

1. Kein Deck
2. Beschnittene Pfanne parallel zum Träger
4. Geklipste Pfanne senkrecht zum Träger
5. Gewellter offener Trog parallel zum Träger
6. Gewellte offene Rinne senkrecht zum Träger
7. Wiedereintritt Wellpappe parallel zum Träger
8. Wiedereintritt Wellpappe senkrecht zum Träger

 

• Stress-Blockdiagramme

Spannungsblockparameter werden vom Programm für verschiedene Grade der Scherverbindung in Bezug auf die PNA-Position intelligent berechnet, um zum endgültigen Widerstandsmoment des gegebenen Abschnitts zu gelangen. Sie werden tabellarisch dargestellt. Siehe Abb. unten

Momentenwiderstand für unterschiedliche Grade zusammengesetzter Einwirkungen

3 Mögliche Fälle der PNA-Position für einen Fall von Balken ohne Deck werden nämlich gezeigt

ich) PNA liegt in BETONPLATTE

 

ii) PNA liegt im STAHLFLANSCH

iii) PNA liegt in STEEL WEB

• Beziehung zwischen Grad der Scherverbindung sowie Moment-Widerstandsverhältnis

Die Berechnung der Biegemomentkapazität wird für verschiedene Grade der Scherverbindung über EINZIGARTIGE DIAGRAMM angezeigt, damit der Benutzer dies tun kann:
ich) Bewerten Sie die Momententragfähigkeit für den aktuellen Zustand des Verbundankers
ii) Prognostizieren Sie die Momententragfähigkeit für einen anderen Satz von Verbundankerdaten
Siehe Abb. unten

 

Beziehung zwischen dem Grad der Schubverbindung und dem Momentenwiderstandsverhältnis

 

So verwenden Sie die Aktion „Graph and Table of Partial Composite“.?

Siehe Spezifikationen der Scherbolzen, d.h., Durchmesser & Abstand von Stud aus dem SkyCiv-Bericht, den Sie erhalten, nachdem Sie das Programm verwendet und den Design Check ausgeführt haben. Beispiel-Snapshot der Spezifikation ist wie unten gezeigt.

 

• • Wählen Sie den Wert von „Grad der zusammengesetzten Aktion“ auf der X-Achse aus.
  • Holen Sie sich den entsprechenden Wert des Momentenwiderstandsverhältnisses auf der Y-Achse des Diagramms.
  • Holen Sie sich den Wert des Momentwiderstands für den jeweiligen Grad der Verbundwirkung aus Abb. 2.

 

• Materialqualitäten:
  Das Programm kann das Design für verschiedene Materialqualitäten auswerten, wie unten gezeigt.

 

• Klassifizierung von Stahlprofilen

Die Berechnung der Momententragfähigkeit des Verbundträgers hängt von der Klassifizierung des Stahlträger-Querschnittselements ab.

ein. Berechnen Sie das Verhältnis h/tw

wo,

h = der lichte Stegabstand zwischen den Flanschen
tw = Dicke der Bahn

Vergleichen Sie das Verhältnis mit den Werten in Kapitel B, Tabelle B4.1b

c. Bestimmen Sie die Klassifizierung des Stahlprofilelements.

d. Es ist nur darauf hinzuweisen Kompakt und nicht kompakt Stahlprofile verwendet werden. Querschnitte mit schlanken Elementen werden in Verbundträgern vermieden.

 

• Momentenkapazität:

Die Auslegung des Verbundträgers nach Festigkeitskriterien beinhaltet die Berechnung der Momententragfähigkeit. Das Modul ist in der Lage, die Durchhangmomentkapazität eines Trägers als Fall eines einfach unterstützten Trägers zu bewerten. Es gibt drei Möglichkeiten, die bei der Konstruktion des Verbundträgers berücksichtigt werden müssen. Das Programm berücksichtigt alle drei Möglichkeiten und liefert die detaillierten Berechnungen für jeden der Fälle.

• • Vollständige zusammengesetzte Aktion (Vollständige Scherverbindungen)

Die Momententragfähigkeit wird unter Berücksichtigung der Tatsache berechnet, dass die gesamte horizontale Schubkraft von den Verbundankern übertragen wird.

 

• • Keine zusammengesetzte Aktion (Keine Scherverbindungen)

Nur für diesen Fall wird die Momententragfähigkeit für den Stahlträger berechnet. Dieser Fall tritt während einer kurzen Zeit während der Bauphase auf.

 

 

• • Teilweise zusammengesetzte Aktion (Teilscherverbindungen)

Die Momententragfähigkeit wird unter Berücksichtigung der teilweisen Übertragung der horizontalen Querkraft durch Verbundbolzen berechnet. Die geeignete Auswahl des Grads der Schubverbindung kann die hocheffiziente Nutzung der Stahl- und Betoneigenschaften ermöglichen.

 

 

• Scherkapazität:

Die Scherkapazität wird sowohl für den Querschub als auch für den Längsschub berechnet.

 

Längsscherung:

1. 1. Es wird davon ausgegangen, dass der gesamte Längsschub an der Schnittstelle zwischen Betonplatte und Stahlträger für einfach gelagerte Träger von den Stahlkopfbolzen oder Stahlschienenankern übertragen wird.
   2. Die Schritte zur Bewertung der partiellen Verbundwirkung können den Benutzer bei der Optimierung von Stahlankern basierend auf den Kriterien der horizontalen Scherfestigkeit anleiten.

Die Schritt-für-Schritt-Berechnungen geben auch die erforderliche und bereitgestellte Anzahl von Kopfbolzen zusammen mit den Kontrollen gegen sie mit der richtigen Meldung an den Benutzer, wie unten gezeigt

 

 

Querschere:

Der vertikale Schub, dem der gegebene Querschnitt standhält, wird nur auf der Grundlage des Beitrags des Baustahls bewertet (gemäß AISC 360-16). Die detaillierten Berechnungen ergeben die Querscherfestigkeit sowie den Vergleich derselben mit den Eingaben zur Bestimmung des Nutzenverhältnisses und des Status, wie unten gezeigt.

 

 

• Testen und Validieren:

Wir haben die Ausgänge aus unserem Programm für die übernommen 9 verschiedene Fälle und validierte sie mit den auf dem Markt erhältlichen Werkzeugen für die Verbundträgerbemessung.

Hier ist die Liste, die alle Fälle abdeckt:

Hier ist der Vergleich der Ergebnisse in grafischer Form dargestellt:

 

 

Die Prüfung dient der Verifizierung der getroffenen technischen Überlegungen, anwendbare Abschnitte/Klauseln, Berechnungen durchgeführt. Unten sind die Momentaufnahmen des Vergleichs der Ergebnisse von SkyCiv und anderen Tools.