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Exemplarische Vorgehensweise eines Verbundträgerentwurfs

Hope you have gone through our earlier blog AS2327 Composite-Designbeispiel which gives an overall idea about the Composite Design Model. If you have done so already, I would request you to please go through it and come back here. For those who have visited the same, please read on.

For today, let’s have a walkthrough to understand the process of designing a composite beam and the step by step calculations obtained using SkyCiv’s Composite Beam design program.

Determination of effective section of concrete portion (effective width)

The first step in defining a composite beam cross section is to access the width of concrete flange available to act compositely with the steel section. Die effektiven Breiten werden in Bezug auf die Spannweite des Trägers ausgedrückt. Der konstante Wert der effektiven Breite wird als L/4 genommen.

Bestimmung des wirksamen Stahlquerschnitts:

Wenn der Stahlträger unter Druck steht, sein Querschnitt wird geknickt, wenn er nicht kompakt oder schlank ist. In diesem Fall, only effective area is considered in the design. Dafür, der Abschnitt muss in die Kategorie nämlich klassifiziert werden. Kompakt/nicht kompakt/schlank.

Kompakte Abschnitte werden gegenüber den nicht kompakten Abschnitten bevorzugt. Falls eines der Elemente in die Kategorie des nicht kompakten Abschnitts fällt, sein effektiver Anteil muss in weiteren Berechnungen durch die Berechnung reduzierter Breiten berücksichtigt werden. Für Compact-Abschnitte, der gesamte Querschnitt wird ohne Abminderungen als wirksam angenommen. Querschnitt mit schlank Element soll nicht be used.

Die effektive Breite der Stahlplatte wird gemäß AS4100 bestimmt, was zur Berechnung der Elementschlankheit aufgrund von lokalem Beulen führt. Der Elementschlankheitsgrad für örtliches Beulen ist wie folgt nachzuweisen:

Design des Strahls für Stärke

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.

    • Die Momentenkapazität wird unter Berücksichtigung berechnet voll scherende Verbindung (FSC) d.h.. β = 1,0
    • Als Teil von FSC, 3 Verschiedene Fälle für die Plastic Neutral Axis (PNA) Positionierung werden für die Bewertung der Momentenkapazität berücksichtigt.
    • Wenn die Betonplatte stärker ist als die Stahlträger, das PNA wird innerhalb der liegen Betonplatte wie in Abb (1). Für diesen Fall, the ultimate flexural strength is determined from a simple couple force.

Feige(1) : PNA lies in concrete slab

    • Wenn der Stahlträger stärker ist als die Betonplatte, Die plastische neutrale Faser wird innerhalb des Stahlträgers liegen, wie in Abb (2). Für diesen Fall, Die Momentenstärke kann durch Summieren von Momenten um den Schwerpunkt der Zugkraft erhalten werden. Es kann zwei Unterfälle in dieser Kategorie geben, nämlich. PNA liegt im oberen Flansch des Stahlträgers Feige (2-ein)oder PNA liegt im Netz Feige (2-b).

Feige(2-ein) : PNA lies in Top Flange of Steel Beam Feige(2-b) : PNA lies in Top Flange of Steel Beam

    • Wenn sich unter der Betonplatte ein Wellblechboden befindet, Das Widerstandsmoment für FSC wird in ähnlicher Weise berechnet 3 Möglichkeiten der PNA-Position. Die Deckausrichtungen werden auch bei der Bewertung des Widerstandsmoments berücksichtigt, nämlich. Deck ist parallel zur Spannweite des Trägers (θ=0), Deck steht senkrecht zur Spannweite des Trägers (θ = 90) oder jeder Winkel, der durch die Terrasse mit einer Trägerspannweite im Bereich von gebildet wird 0 zu 90(0<θ<90)
    • Mehr dazu, die Momententragfähigkeit wird unter Berücksichtigung berechnet partielle Schubverbindung (PSC) d.h.. für Wert von β = 0,1 bis 0.9
    • Das Programm schätzt auch die Momentenkapazität nur des Stahlträgerabschnitts, d. h. der Fall, wo es KEINE ZUSAMMENGESETZTE AKTION gibt. Dies ist der Fall, wo β=0 und somit, die Betonplatte im Querschnitt spielt bei der Biegebemessung keine Rolle. Dies kann während der Bauphase für sehr kurze Zeit der Fall sein.
    • Wie in AS vorgeschrieben:2327, die Beziehung zwischen dem Grad der Schubverbindung b und das Moment des Widerstandsverhältnisses (d.h.. Verhältnis des Moments, das dem spezifischen Wert von β entspricht, zu dem Moment, das β = 1 entspricht) for various values of β ranging from 0 zu 1.0 sind geplottet.
    • Der Benutzer kann sich eine Vorstellung von der Momententragfähigkeit für einen bestimmten Schubverbindungsgrad für die angegebenen Querschnittsabmessungen und Schubverbinder machen. Die Anzahl der Versuche für Kopfbolzen in Bezug auf Größe und Abstand kann mit dem Programm und dem Diagramm durchgeführt werden.

Design of Beam for Shear

    • Der Schernachweis wird sowohl für Vertikalschub als auch für Längsschub berechnet.
    • Der Längsschub wird an der Schnittstelle zwischen Betonplatte und Stahlträger bewertet.
    • Für die angegebene Größe und den Abstand (oder Zahlen) von Verbundankern, die Längsschubtragfähigkeit wird bewertet. So, Der Benutzer erhält den bereitgestellten Wert von b für die Schubverbindung. The minimum required value of β is calculated by the program as per Cl. 3.5.8.3. The required value of β für das gewünschte Widerstandsmoment kann aus obiger Grafik entnommen werden.
    • Die obige Auswertung kann den Anwender bei der Optimierung von Verbundankern nach den Kriterien der Längsschubtragfähigkeit anleiten.
    • Die vertikale Schubkraft, der der gegebene Querschnitt standhält, wird basierend auf dem Beitrag der Platte bewertet (gemäß AS2327), Baustahl (gemäß AS4100) und die Verbundanker (gemäß AS2327).
    • Der Benutzer kann angeben, ob der Schubbeitrag der Betonplatte in den Berechnungen der Schubtragfähigkeit berücksichtigt oder ignoriert werden soll.
    • Zwei Arten von Kopfbolzen werden vom Programm unterstützt, nämlich. Kopfbolzen und Konstruktionsschrauben.
    • Die Programmausgabe liefert dem Benutzer die Information über die detaillierten Bestimmungen von Kopfbolzendübeln, nämlich. Mindestens Tag. des Steckers, minimal und maximal zulässiger Abstand, Randabstände, Anzahl Reihen usw.

Design of Beam for Serviceability

    • Die Gebrauchstauglichkeitsberechnungen umfassen die Abschätzung der Durchbiegung in den folgenden Fällen:
      • Bauphase (Nur Stahlträger)
      • Servicephase – kurzfristige Auswirkungen (zusammengesetzter Abschnitt)
      • Service Stage-Langzeiteffekte durch Schrumpfung (zusammengesetzter Abschnitt)
      • Betriebsphasen-Langzeiteffekte durch Kriechen (zusammengesetzter Abschnitt)
    • Das Programm ist in der Lage, die Durchbiegung für die oben genannten Fälle basierend auf der Theorie entweder des UNGERISSENEN Abschnitts oder des RISSENDEN Abschnitts zu berechnen. Dem Benutzer wird die Wahl gegeben, den Abschnittstyp zu spezifizieren, nämlich. gerissen oder ungerissen.
    • Im Falle einer Analyse basierend auf einem ungerissenen Abschnitt, die in Baustahl transformierte Fläche des Betons wird vom Programm ausgewertet und anschließend die weiteren Querschnittseigenschaften, die für die Durchbiegungsberechnung benötigt werden.
    • Die Rissquerschnittsanalyse basiert auf der Annahme, dass Beton im Verbundquerschnitt ignoriert wird.
    • Für die oben genannten Fälle wird die Gesamtdurchbiegung berechnet, die als zulässige Durchbiegung für den gegebenen Querschnitt betrachtet und mit der tatsächlichen Durchbiegung verglichen wird.

Bitte achten Sie auf diesen Bereich für den nächsten Blog mit einer ähnlichen exemplarischen Vorgehensweise für die zusammengesetzten Säulen.

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