Σχεδιασμός Σύνθετων Μελών σύμφωνα με το AS2327: 2017

Σε αυτό το άρθρο, θα σας καθοδηγήσουμε σε διάφορες πτυχές της ενότητας Composite Design πριν από την κυκλοφορία του νέου μας λογισμικού Composite Design – μια ολοκληρωμένη λύση για ανάλυση και σχεδιασμό σύνθετων υποστυλωμάτων και συστημάτων δαπέδου.

Η μονάδα έχει την ικανότητα να εκτελεί υπολογισμούς σχεδιασμού για σύνθετες στήλες, δοκάρια, και πλάκα σύμφωνα με το AS2327:2017. Η ενότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αυτόνομη εφαρμογή ή ως ολοκληρωμένη πλατφόρμα μετά την εκτέλεση της ανάλυσης Δομικά 3D.

Χαρακτηριστικά της ενότητας:

• Σχεδιασμός στηλών, δοκάρια και πλάκες κάτω από ΜΟΝΗ ΣΤΕΓΗ κατά Αντοχή (ULS) & Κριτήρια λειτουργικότητας (SLS)
• Πολλαπλές δοκοί και κολώνες μπορούν να χειριστούν και να σχεδιαστούν σε μία μόνο διαδρομή
• Ο σχεδιασμός υποστηρίζει διάφορους τύπους δοκών και υποστυλωμάτων είναι διαθέσιμα
• Η σχέση μεταξύ της Ροπής αντίστασης μιας δοκού και του βαθμού διατμητικής σύνδεσης μπορεί να εκτιμηθεί γραφικά στην περίπτωση των σύνθετων δοκών για πλήρη καθώς και για μερικό βαθμό διατμητικής σύνδεσης
• Διαγράμματα αλληλεπίδρασης που παρουσιάζονται στην περίπτωση στηλών ως μέρος των υπολογισμών χωρητικότητας ροπής
• Δυνατότητα συμπερίληψης ή εξαίρεσης της συνεισφοράς από την πλάκα σε υπολογισμούς ροπής και διατμητικής ικανότητας στο αρχικό και σύνθετο στάδιο
• Διάφοροι προσανατολισμοί των προφίλ καταστρώματος που κυμαίνονται από 0 προς το 90 μπορεί να δοκιμαστεί σύμφωνα με τους κατασκευαστές καταστρώματος’ Προδιαγραφές
• Οι χρήστες μπορούν επίσης να ελέγξουν τον αντίκτυπο στη χωρητικότητα της ροπής εισάγοντας διάφορες θέσεις τοποθέτησης όσον αφορά την ενσωμάτωση της φλάντζας σε μια πλάκα σκυροδέματος.
• Έλεγχοι ικανότητας συντήρησης για βραχυπρόθεσμες καθώς και μακροπρόθεσμες συνθήκες φόρτωσης που περιλαμβάνουν ερπυσμό και συρρίκνωση
• Ο χρόνος ερπυσμού μπορεί να είναι σύμφωνα με την είσοδο του χρήστη και μπορεί να αξιολογήσει τους υπολογισμούς εκτροπής που μπορούν να φτάσουν σε διάφορες διάρκεια ζωής του μέλους
• Έλεγχοι διαμήκους και εγκάρσιας διάτμησης υποστυλωμάτων καθώς και δοκών
• Συνδυασμένοι έλεγχοι αλληλεπίδρασης ροπής και διάτμησης για υποστυλώματα και δοκούς
• Κάλυψε τη βάση δεδομένων των αυστραλιανών χαλύβδινων σωλήνων και προφίλ σχήματος
• Διάφορες περιβαλλοντικές συνθήκες π.χ. ξερός, εσωτερικό

Σύνθετες Στήλες:

Οι σύνθετες κολώνες είναι χαλύβδινες κολώνες των οποίων η αντοχή έχει ενισχυθεί με το περίβλημά τους/γεμίσεις με οπλισμένο σκυρόδεμα. Έχουν αποδεδειγμένη αντισεισμική αντίσταση πάνω από τις συνηθισμένες κολώνες.

Η ενότητα καλύπτει 3 τύποι σχεδίασης σύνθετων στηλών, δηλαδή. Εγκιβωτισμένο, Τετράγωνος/Ορθογώνιος κοίλος σωλήνας γεμάτος με σκυρόδεμα και Κυκλικός κοίλος σωλήνας γεμάτος με σκυρόδεμα

Τύπος-1: Σχηματίζω Εγκλωβισμένο σε μπετόν

 

Τύπος-2:Τετράγωνος κοίλος σωλήνας γεμάτος σκυρόδεμα (SHCFT)

 

Τύπος-3:Κυκλικός κοίλος σωλήνας γεμάτος σκυρόδεμα (CHCFT)

• Οι στήλες από χαλύβδινο σωλήνα με πλήρωση από σκυρόδεμα αποτρέπουν αποτελεσματικά τον τοπικό λυγισμό του χαλύβδινου σωλήνα προς τα μέσα, με αποτέλεσμα υψηλότερη τοπική αντοχή λυγισμού από σωληνοειδείς στήλες υψηλότερου κοίλου χάλυβα. Η πλευρική πίεση στους χαλύβδινους σωλήνες προκαλεί περιοριστική επίδραση στο σκυρόδεμα, ενισχύοντας έτσι την αντοχή και την ολκιμότητα.
• Συντελεστής συμβολής χάλυβα (Κλ. 4.1.1.5)αξιολογείται ως το πρώτο πράγμα με το οποίο μπορεί να εξακριβωθεί εάν η στήλη με τις δεδομένες εισόδους πρόκειται να λειτουργήσει ως Σύνθετο ή μόνο ως Σκυρόδεμα ή Μόνο ως Χάλυβας.
• Το πρόγραμμα θα σχεδιάσει αυτόματα τη στήλη ως σύνθετη στήλη όταν ο συντελεστής συνεισφοράς χάλυβα είναι στην περιοχή του 0.2 προς το 0.9.
• Οι απόλυτοι έλεγχοι αντοχής σχεδιασμού αποτελούνται από τα ακόλουθα:
  • Ικανότητα αξονικού φορτίου-Αντοχή διατομής (Κλ. 4.1.2)
  • Χωρητικότητα αξονικού φορτίου-Αντοχή μέλους (Κλ. 4.1.3)
  • Συνδυασμοί φορτίου αντοχής και λειτουργικότητας (Κλ. 4.1.2.4)
  • Συνδυασμένη αξονική συν μονοαξονική κάμψη (Κλ. 4.2.2)
  • Συνδυασμένη αξονική συν διαξονική κάμψη (Κλ. 4.2.3)
  • Έλεγχος διαμήκους διάτμησης (Κλ. 4.1.2) & EN1994-1-1:2004
  • Έλεγχος εγκάρσιας διάτμησης (Κλ. 4.1.2)
• Η επίδραση του τοπικού λυγισμού ελέγχεται σύμφωνα με το Cl. 4.1.1.6 Για SHCFT & RHCFT
• Οι αναλυτικές προβλέψεις καλύπτονται με την εμφάνιση των υπολογισμών της ελάχιστης ενίσχυσης, την ελάχιστη απαιτούμενη απόσταση, και διάμετρος ράβδου για διαμήκη και διατμητική ενίσχυση σύμφωνα με το Cl.4.3
• Οι υπολογισμοί χωρητικότητας ροπής είναι διαθέσιμοι για την πρώτη τάξη καθώς και για τη γραμμική ελαστική ανάλυση Δεύτερης τάξης. Ο λεπτομερής υπολογισμός βήμα προς βήμα και το διάγραμμα αλληλεπίδρασης για ανάλυση δεύτερης τάξης σύμφωνα με το Cl. 4.5 μπορεί να ληφθεί ως έξοδος.
• Ατέλειες μελών, αποτελεσματική καμπτική ακαμψία (ΟΧΙ)_εφ,ΙΙ, μείωση της χωρητικότητας ροπής λόγω λεπτότητας/λυγισμού, και τα λοιπά. θεωρούνται υπό ανάλυση δεύτερης τάξης.

Τυπικό διάγραμμα αλληλεπίδρασης για στήλη

• Το πρόγραμμα αξιολογεί τη χωρητικότητα ροπής για τον κύριο καθώς και τον δευτερεύοντα άξονα της στήλης και τα αποτελέσματα παρουσιάζονται με τη μορφή γραφήματος αλληλεπίδρασης.
• Η παραπάνω εικόνα δείχνει την καμπύλη αλληλεπίδρασης για σύνθετες στήλες που υπόκεινται σε συνδυασμένη αξονική δύναμη και κάμψη. Για απλοποίηση, η καμπύλη αντικαθίσταται από ένα πολυγωνικό διάγραμμα που ορίζεται χρησιμοποιώντας ορισμένα κρίσιμα σημεία. Αυτά τα ΤΕΣΣΕΡΑ Τα κρίσιμα σημεία στο διάγραμμα αλληλεπίδρασης ορίζονται και επεξηγούνται παρακάτω.
  • Σημείο Α: Αξονική δύναμη μόνο N_ΕΝΑ = Ν_ΜΑΣ
  • Σημείο Β: Μόνο Ροπή Κάμψης =M_{παρακαλώ}
  • Σημείο Γ:Ν_ντο = Α_ντοφά_CD, Μ_ντο = Μ_{παρακαλώ}
  • Σημείο Δ: Ν_ρε = 0,5Ν_ντο, Μ_ρε = Μ_{Μέγιστη}
• Ακολουθεί η έξοδος δείγματος για ένα διάγραμμα αλληλεπίδρασης που δείχνει καμπύλες τόσο για τη χωρητικότητα τομής όσο και για τη χωρητικότητα του μέλους για το τμήμα δοκιμαστικής στήλης με βάση το Cl.4.2

Διάγραμμα αλληλεπίδρασης για στήλη που λήφθηκε με τη χρήση της ενότητας Composite Design

Σύνθετα Δοκάρια:

Οι σύνθετες δοκοί είναι τμήματα θερμής έλασης που δρουν σύνθετα με την πλάκα. Η σύνθετη αλληλεπίδραση επιτυγχάνεται με την προσάρτηση συνδετήρων διάτμησης συγκολλημένων στην επάνω φλάντζα της χαλύβδινης δοκού. Οι διατμητικές συνδέσεις παρέχουν τη διαμήκη διατμητική σύνδεση μεταξύ της πλάκας σκυροδέματος και της δοκού.

Το SkyCiv Composite Design Module καλύπτει 2 βασικοί τύποι δοκών δηλαδή. με metal deck και χωρίς metal deck:

Δοκός με συμπαγή πλάκα (χωρίς μεταλλικό κατάστρωμα)

Δοκός με μεταλλικό κατάστρωμα

Οι χρήστες μπορούν επίσης να επιλέξουν τους διάφορους τύπους προφίλ καταστρώματος, δηλαδή. Ανοιχτή γούρνα, Επανεισαγωγή και κομμένο τηγάνι σύμφωνα με την απαίτηση. Δες παρακάτω:

Δοκός με μεταλλικό κατάστρωμα τύπου ανοιχτής γούρνας

Δοκός με μεταλλικό ντεκ τύπου κουμπωμένο ταψί

Δοκός με μεταλλικό κατάστρωμα τύπου επανεισόδου

Οι χρήστες μπορούν να παρέχουν οποιονδήποτε επιθυμητό προσανατολισμό για το προφίλ καταστρώματος, π.χ. τη γωνία που δημιουργούν οι νευρώσεις του καταστρώματος με το άνοιγμα της δοκού όπως υποδεικνύεται παρακάτω. Είναι ένα σημαντικό στοιχείο για το σχεδιασμό σύνθετης δοκού ως γωνία προσανατολισμού (θ) υπαγορεύει τη συμβολή του σκυροδέματος στη σκιασμένη περιοχή για την εκτίμηση του πραγματικού βάθους της πλάκας. τελικά, οι υπολογισμοί της ροπής αντίστασης διέπονται από τη γωνία προσανατολισμού του καταστρώματος. Όταν η γωνία προσανατολισμού είναι στην περιοχή του 0<θ<15, ο Η ροπή αντίστασης υπολογίζεται με βάση το συνολικό πάχος του σκυροδέματος δηλ. Το σκυρόδεμα στο τμήμα νευρώσεων λαμβάνεται υπόψη στον υπολογισμό. Όταν η γωνία προσανατολισμού είναι στην περιοχή 15<θ<90, το σκυρόδεμα στο τμήμα νευρώσεων (σκιασμένη περιοχή όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα) αγνοείται στους υπολογισμούς.

Γωνία Προσανατολισμού Καταστρώματος θ

• Η χαλύβδινη δοκός ελέγχεται για λεπτότητα. Το πρόγραμμα μπορεί να παρέχει τους υπολογισμούς σύνθετης σχεδίασης για COMPACT καθώς και για ΜΗ ΣΥΜΠΙΠΕΣ χαλύβδινες διατομές. Ετσι, η μείωση του «μη συμπαγούς’ Τα στοιχεία θα λαμβάνονται αυτόματα υπόψη από το πρόγραμμα μετά την ταξινόμηση των τμημάτων.
• Στη μονάδα υποστηρίζονται δύο τύποι συνδετήρων διάτμησης, δηλαδή. μπουλόνια με κεφαλή και δομικά μπουλόνια
• Η επιλογή δίνεται στον χρήστη να συμπεριλάβει/εξαιρέσει τη διατμητική αντίσταση που προσφέρει η πλάκα μαζί με τη δοκό.
• Η συμβολή της πλάκας για έλεγχο διατμητικής ικανότητας είναι προαιρετική και λαμβάνεται υπόψη με βάση την επιλογή που καθορίζεται από τον χρήστη.
• Απόλυτη σχεδιαστική δύναμη (ULS) ελέγχους που αποτελούνται από τα ακόλουθα:
  • Ταξινόμηση τμημάτων (Πλαστικό / Συμπαγές / Λεπτό): Κλ.3.4.3
  • Δυνατότητα ροπής σχεδίασης για σύνδεση πλήρους και μερικής διάτμησης: Κλ. 3.5.4
  • Κατακόρυφη διατμητική ικανότητα της πλάκας, χαλύβδινη δοκός: Κλ. 3.5.5
  • Διαμήκης διατμητική ικανότητα: Κλ. 3.6.3
  • Σχεδιασμός συνδετήρων διάτμησης: Κλ. 3.6 & Κλ. 3.5.8
  • Λεπτομερείς διατάξεις για συνδετήρες διάτμησης: Κλ. 3.6.4
  • Έλεγχος συνδυασμένης αλληλεπίδρασης για Ροπή και Διάτμηση: Κλ. 3.5.6
• Σχεδιασμός δυνατότητας συντήρησης (SLS) ελέγχους που αποτελούνται από τα ακόλουθα:
  • Υπολογισμός της τάσης συρρίκνωσης στο σκυρόδεμα για μια δεδομένη περιβαλλοντική κατάσταση και για μια καθορισμένη από τον χρήστη ηλικία σκυροδέματος που κυμαίνεται από 1 έτος έως 30 χρόνια: Κλ.3.1.7, AS3600-2018
  • βραχυπρόθεσμη παραμόρφωση μόνο της χαλύβδινης δοκού (Στάδιο κατασκευής): Κλ. 3.10.3
  • βραχυπρόθεσμη εκτροπή μιας σύνθετης δοκού υπό βραχυπρόθεσμη φόρτιση για ραγισμένα και μη ραγισμένα τμήματα: Κλ. 3.10.3
  • εκτροπή λόγω ερπυσμού: Κλ. 3.10.3.3
  • μακροπρόθεσμη εκτροπή λόγω συρρίκνωσης: Κλ. 3.10.3.4
• Η έξοδος αυτού του προγράμματος παρέχει αλληλεπίδραση της χωρητικότητας της στιγμής (Mrd) μιας δοκού με διάφορους βαθμούς διατμητικές συνδέσεις (β) σε παρόμοια μορφή όπως περιγράφεται στο AS2327-Εικ-3.5.4.3(σι)

Τυπική σχέση μεταξύ Ροπής Αντίστασης και βαθμού διατμητικής σύνδεσης

Ροπή Αντίστασης έναντι Βαθμού Διατμητικής Σύνδεσης που λαμβάνεται από τη Μονάδα

Η μονάδα μπορεί να αξιολογήσει τις διάφορες θέσεις του Πλαστικού Ουδέτερου Άξονα και τελικά τη στιγμή αντίστασης για μια περίπτωση όπου η άνω φλάντζα είναι εν μέρει ενσωματωμένη σε μια πλάκα σκυροδέματος. Αυτό είναι μερικές φορές το πρακτικό σενάριο κατασκευής που έχουμε καταγράψει και έτσι οι λεπτομερείς παράμετροι μπλοκ τάσης που απαιτούνται για την εκτίμηση του Mrd μπορούν να ληφθούν στην έξοδο του προγράμματος. Δείτε το παρακάτω στιγμιότυπο για λεπτομέρειες.

ένα) Ένα σενάριο όταν η φλάντζα δοκού ενσωματώνεται σε σκυρόδεμα β) Εξαρτήματα που λαμβάνονται υπόψη για υπολογισμούς μπλοκ καταπόνησης

Οι υπολογισμοί λειτουργικότητας είναι διαθέσιμοι είτε για ραγισμένο τμήμα ή μη ραγισμένο τμήμα σύμφωνα με τις απαιτήσεις του χρήστη.

Σύνθετες Πλάκες:

Χυτευμένο σκυρόδεμα, ενισχυτικό πλέγμα, και το προφίλ φύλλου είναι τα κύρια συστατικά που σχηματίζουν μια σύνθετη πλάκα.

Ο σχεδιασμός μιας σύνθετης πλάκας περιλαμβάνει την αξιολόγηση της χωρητικότητας καθενός από αυτά τα εξαρτήματα και την επαλήθευση της βιωσιμότητάς του υπολογίζοντας τη χρήση τους κάτω από ένα δεδομένο σύνολο φόρτισης.

Επί του παρόντος, το πρόγραμμα υπολογίζει τη θετική κάμψη στην περίπτωση του σχεδιασμού των πλακών. Δύο περιπτώσεις όσον αφορά τον Πλαστικό Ουδέτερο Άξονα (Π.Ν.Α) καλύπτονται σε αυτήν την κατηγορία, δηλαδή. Π.Ν.Α. βρίσκεται στην πλάκα πάνω από το φύλλο & Π.Ν.Α. βρίσκεται στη ζώνη του φύλλου/πλευράς. Η ροπή αντίστασης υπολογίζεται με βάση τη θέση του P.N.A όπως φαίνεται στα παρακάτω σκίτσα.

Περίπτωση-1: Πλαστικά Ν.Α. βρίσκεται σε πλάκα πάνω από το φύλλο

Περίπτωση-2: Πλαστικά Ν.Α. βρίσκεται στο σεντόνι

• Απόλυτη σχεδιαστική δύναμη (ULS) ελέγχους που αποτελούνται από τα ακόλουθα:
  • Ελάχιστο πάχος πλάκας: Κλ.2.2.1
  • Υπολογισμός χωρητικότητας ροπής: Κλ.2.7.2
  • Κατακόρυφη διατμητική ικανότητα: Κλ. 2.7.4
• Σχεδιασμός δυνατότητας συντήρησης (SLS) ελέγχους που αποτελούνται από τα ακόλουθα:
  • βραχυπρόθεσμη εκτροπή σύνθετης πλάκας για Ρηγματωμένη και μη ραγισμένη τομή: Κλ. 2.8.3.2
  • εκτροπή λόγω ερπυσμού: Κλ. 2.8.3.3
  • μακροπρόθεσμη εκτροπή λόγω συρρίκνωσης: Κλ. 2.8.3.4

Καλά, ήταν ένα υπέροχο ταξίδι για μένα. Μέχρι τώρα, Είχα την εμπειρία να σχεδιάζω κάθε στοιχείο ξεχωριστά. Αλλά, το να τα έχεις όλα κάτω από ΜΙΑ στέγη είναι μια ανταποδοτική εμπειρία. Ελπίζω, θα νιώσεις κι εσύ το ίδιο…

Σχεδιασμός Σύνθετων Κατασκευών – Εγγραφείτε στο SkyCiv για να αποκτήσετε πρόσβαση στη Σύνθετη Μονάδα Σχεδιασμού SkyCiv σήμερα!