ΣΦΑΙΡΙΚΗ ΕΙΚΟΝΑ

ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100:2020 Steel Structures uses the limit state method for the design of structural steel members. This method involves calculating factored loads and reduced capacities to account for variability in loading conditions and material properties. Για την τελική οριακή κατάσταση (ULS) σχεδιασμός για να είναι ικανοποιημένος, η παρακάτω σχέση πρέπει να είναι αληθινή:

\(ULS \;Παράγοντας * Φορτίο ≤ Μείωση \;Παράγοντας * Ικανότητα)

This document outlines the procedure for designing a steel member in accordance with AS 4100 SkyCiv Renderer API SkyCiv AS 4100:2020 Σχεδιασμός μελών χάλυβα μονάδα μέτρησης.

Περιεχόμενα

• Ιδιότητες υλικού
  • Κατασκεύασμα
  • Βαθμός χάλυβα
  • Αντοχή διαρροής
• Section Capacity
  • Κάμψη
  • Κουρεύω
  • Συμπίεση
  • Ενταση
• Member Capacity
  • Κάμψη
  • Συμπίεση

Ιδιότητες υλικού

Κατασκεύασμα

In Australia there are three typical forms of structural steel fabrication:

• Τμήματα θερμής έλασης: Steel billet (blocks) are heated, rolled through a mill into the desired shape, then cooled. Examples include Universal Beams/Columns, Παράλληλα κανάλια φλάντζας (PFC) and Angle sections.
• Ψυχρά Σχηματισμένα Τμήματα: Steel billet is pressed at room temperature into the desired shape. Examples include Rectangular Hollow Sections (RHS) and Circular Hollow Sections (CHS).
• Fabricated Sections: Multiple hot rolled flat plates are welded together to form a steel section. Examples include Welded Beams/Columns.

Βαθμός χάλυβα

Australia has numerous steel grades (δυνάμεις) that can be used for design in accordance with AS 4100:2020. Grade availabilities for different section types are outlined below.

Αντοχή διαρροής

The yield strength of a steel section is dependent on its Grade, with higher grades having higher yield stresses. The yield strength of Hot Rolled and Fabricated sections vary depending on the thickness of the section. Thicker steel sections typically have lower yield strengths than thinner sections of the same Grade.

Cold Formed Sections are the exception to this rule and have a consistent yield strength for each Steel Grade, regardless of section thickness. Section yield strength and ultimate (εντάσεως) strength values can be calculated using Table 2.1 in AS 4100:2020.

Selecting a Section in SkyCiv AS 4100 Σχεδιασμός μελών χάλυβα

ο SkyCiv AS 4100:2020 Σχεδιασμός μελών χάλυβα tool allows users to select a Standard section from the SkyCiv database or design a completely Custom section. When a Standard section is selected, flange and web yield strengths are automatically calculated based on the steel grade using AS 4100 Τραπέζι 2.1. When a Custom section is selected, the user must input values for flange and web yield strength. Standard sections can also be used with a Custom steel grade if specified by the user.

 

Δοκιμάστε το AS 4100 Αριθμομηχανή σχεδίασης χάλυβα

Section Capacity

Κάμψη

Χωρητικότητα ροπής κάμψης τμήματος

ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100:2020 υπολογίζει την ικανότητα ροπής κάμψης μιας χαλύβδινης διατομής ως εξής:

\(M_s = f_y*Z_e\)

Όπου στ_και είναι η τάση διαρροής του υλικού, και Ζ_μι είναι ο συντελεστής αποτελεσματικής διατομής. Ο συντελεστής τομής ενός σχήματος είναι μια γεωμετρική ιδιότητα που ποσοτικοποιεί την αντίσταση κάμψης ενός σχήματος. Στη δομική μηχανική χρησιμοποιούμε δύο τιμές συντελεστή τομής, ο ελαστικό (ΜΕ) και πλαστική ύλη (μικρό) συντελεστή ενότητας. Σημείωση, Τα πρότυπα σχεδιασμού σε άλλες περιοχές εναλλάσσουν μερικές φορές τα σύμβολα με το μέτρο ελαστικής και πλαστικής διατομής.

Ο συντελεστής ελαστικής διατομής λαμβάνει ολόκληρο το τμήμα (σχήμα) παραμένει ελαστικό υπό κάμψη, δηλ. κανένα τμήμα του τμήματος δεν υπερβαίνει την αντοχή διαρροής (φά_και) του υλικού. Αυτό συμβαίνει γενικά όταν οι ακραίες ίνες στο τμήμα (top/btm) φτάνουν υποχωρώντας. Ο συντελεστής ελαστικής διατομής μιας διατομής υπολογίζεται ως εξής:

\(Z = \frac{Εγώ}{και}\)

Όπου I είναι η δεύτερη ροπή του εμβαδού και y το γεωμετρικό κέντρο του σχήματος.

Ο συντελεστής πλαστικής διατομής προϋποθέτει ότι ολόκληρο το τμήμα φτάνει την αντοχή διαρροής του υλικού υπό κάμψη, πράγμα που σημαίνει ότι τμήματα του τμήματος θα υπερβούν την αντοχή διαρροής και θα παρουσιάσουν πλαστική παραμόρφωση. Ο συντελεστής πλαστικής διατομής μιας τομής υπολογίζεται ως εξής:

\(S = A_C*y_C + A_T*y_T \)

Όπου ο Α_ντο και Α_Τ είναι οι περιοχές εκατέρωθεν του Πλαστικού Ουδέτερου Άξονα (PNA), και γ_ντο / και_τ είναι η απόσταση από το PNA στο κέντρο αυτών των περιοχών. Σημείωση, η θέση PNA είναι ίση με τη γεωμετρική κεντροειδή θέση για συμμετρικά σχήματα αλλά θα δεν ισούται με τη γεωμετρική κεντροειδή θέση για ασύμμετρα σχήματα.

Ταξινόμηση Ενοτήτων

Some steel shapes may have elements of the shape locally buckle before reaching their yield strength, meaning the full capacity of the elastic/plastic section modulus cannot be achieved. This typically occurs in larger, thinner shapes, which are more susceptible to local buckling. ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 uses the effective section modulus (Ze) value to account for the possibility of local buckling and reduce the bending capacity of the section accordingly. ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 classifies sections into three categories:

• Compact: Compact sections are not susceptible to local buckling and can achieve their full plastic moment capacity, meaning the entire section can reach its yield strength under bending.
• Non-Compact: Non-compact sections can reach yield strength in the extreme fibres of the section (elastic moment capacity) but cannot achieve their plastic moment capacity before local buckling occurs.
• Slender: Slender sections cannot achieve their elastic moment capacity before local buckling occurs.

Ενότητα Λεπτότητα

ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 καθορίζει την ταξινόμηση των τομών υπολογίζοντας τη λεπτότητα κάθε στοιχείου μέσα σε ένα τμήμα και βρίσκοντας το “κρίσιμο στοιχείο” που θα λυγίσει σε συμπίεση πρώτα. Για ένα τμήμα Ι, τα στοιχεία αναλύονται όπως φαίνεται παρακάτω. Οι τιμές λεπτότητας υπολογίζονται μόνο για εξαιρετικά στοιχεία, δηλ. στοιχεία που δεν συγκρατούνται και στις δύο κατευθύνσεις. Η περιοχή σύνδεσης μεταξύ φλάντζας και ιστού (φαίνεται με λευκό χρώμα παρακάτω) συγκρατείται και προς τις δύο κατευθύνσεις και ως εκ τούτου δεν είναι ευαίσθητο σε τοπικό λυγισμό.

Η λεπτότητα ενός επίπεδου στοιχείου υπολογίζεται ως εξής:

\(λ_e = \frac{σι}{τ}\τ.μ.{\frac{f_y}{250}}\)

ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 Τραπέζι 5.2 περιέχει τιμές για πλαστικότητα και όρια λεπτότητας απόδοσης (λ_επ & λ_μάτι) για στοιχεία πλάκας συμπίεσης με βάση την κατανομή τάσεων, στήριξη άκρων και υπολειπόμενες τάσεις. Το κρίσιμο στοιχείο μιας ενότητας είναι το στοιχείο με το υψηλότερο λ_μι / λ_μάτι αναλογία. Οι τιμές λεπτότητας αυτού του στοιχείου (λ_μι) χρησιμοποιούνται για την ταξινόμηση ολόκληρης της ενότητας (αναφέρεται ως λ_μικρό).

Αν λ_μικρό ≤ λ_sp το τμήμα είναι συμπαγές. Για συμπαγή τμήματα, ο συντελεστής ενεργού διατομής υπολογίζεται ως εξής:

\(Z_e = Z_c = min(μικρό,1.5*ΜΕ)\)

Όπου S είναι ο συντελεστής πλαστικής διατομής, και Z είναι ο συντελεστής ελαστικής διατομής της τομής. Ο όρος Ζ_ντο χρησιμοποιείται εναλλακτικά για τον συντελεστή ενεργού διατομής ενός συμπαγούς τμήματος.

Αν λ_sp ≤ λ_μικρό ≤ λ_του το τμήμα είναι μη συμπαγές. Για μη συμπαγή τμήματα, ο συντελεστής ενεργού διατομής υπολογίζεται ως εξής:

\(Z_e = [(\frac{λ_{του} – λ_{μικρό}}{λ_{του} – λ_{sp}})(Z_c-Z)]\)

Όπου ο Ζ_ντο είναι ο αποτελεσματικός συντελεστής διατομής για ένα συμπαγές τμήμα.

Αν λ_μικρό > λ_του το τμήμα είναι λεπτό. Για ένα λεπτό τμήμα με επίπεδα στοιχεία πλάκας σε ομοιόμορφη συμπίεση, ο συντελεστής ενεργού διατομής υπολογίζεται ως εξής:

\(Z_e = Ζ(\frac{λ_{του}}{λ_s})\)

Σημείωση, ο συντελεστής ενεργού διατομής για κυκλικές κοίλες τομές ή επίπεδες πλάκες στοιχεία με τάση στο μη υποστηριζόμενο άκρο υπολογίζεται διαφορετικά. Ανατρέξτε στο AS 4100 Ρήτρα 5.2.5 για περισσότερες πληροφορίες.

Υπολογισμός χωρητικότητας κάμψης τομής στο SkyCiv AS 4100 Σχεδιασμός μελών χάλυβα

ο SkyCiv AS 4100:2020 Σχεδιασμός μελών χάλυβα Το εργαλείο υπολογίζει τις ταξινομήσεις λεπτότητας και τις ικανότητες κάμψης τομών για θετική και αρνητική κάμψη και για τους δύο κύριους άξονες. Τα αποτελέσματα του ελέγχου ταξινόμησης λεπτότητας για α 230 Τα PFC περιγράφονται αναλυτικά παρακάτω.

Είναι προφανές ότι οι τιμές λεπτότητας και η ταξινόμηση των τομών διαφέρουν ανάλογα με την κατεύθυνση κάμψης. Αυτό συμβαίνει επειδή οι κατανομές τάσεων και οι τιμές στήριξης ακμών αλλάζουν ανάλογα με τα στοιχεία που βρίσκονται σε συμπίεση ή τάση, με αποτέλεσμα διαφορετικές οριακές τιμές λεπτότητας.

Μόλις γίνει γνωστή η λεπτότητα του τμήματος, η μονάδα υπολογίζει την ικανότητα ροπής κάμψης τομής (Κυρία) για κάθε κύριο άξονα για θετική και αρνητική κάμψη. Για συμμετρικά σχήματα (όπως τα I-Sections), αυτή η τιμή θα είναι ίδια στη θετική και αρνητική κατεύθυνση. Τα ασύμμετρα σχήματα θα έχουν διαφορετικές ικανότητες κάμψης τομέων στη θετική και αρνητική κατεύθυνση κάμψης, όπως το 230 Το PFC φαίνεται στο παρακάτω παράδειγμα.

Δοκιμάστε το AS 4100 Αριθμομηχανή σχεδίασης χάλυβα

Κουρεύω

Διατμητική ικανότητα τομής

ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 θεωρεί μόνο ότι ο ιστός ενός τμήματος συμβάλλει στη διατμητική του ικανότητα. Εξ ου και η διατμητική ικανότητα ενός τμήματος (Vv) είναι ίση με την ικανότητα διάτμησης του ιστού. Μπορούν να προστεθούν κάθετα ενισχυτικά σε ένα τμήμα για να αυξηθεί η διατμητική του ικανότητα εάν απαιτείται. Η χωρητικότητα ενός μη σκληρυμένου ιστού υπολογίζεται διαφορετικά ανάλογα με το αν η κατανομή της διατμητικής τάσης στον ιστό είναι ομοιόμορφη ή ανομοιόμορφη. Οι ακόλουθες κατανομές τάσεων διάτμησης θεωρούνται για τυπικά σχήματα διατομών:

Ομοιόμορφη κατανομή διατμητικής τάσης

Η διατμητική ικανότητα μιας τομής με ομοιόμορφη κατανομή διατμητικής τάσης (Β_εσύ) υπολογίζεται διαφορετικά ανάλογα με τη λεπτότητα του πάνελ web. Για έναν μη λεπτό ιστό, Η χωρητικότητα υπολογίζεται ως εξής:

\(\frac{d_p}{t_w} ≤ \frac{82}{\τ.μ.{\frac{f_y}{250}}}\rightarrow V_u = V_w = 0.6*f_y*A_w\)

Για ένα κυκλικό κοίλο τμήμα Vv = V_β = 0,36*στ_και*ΕΝΑ (δεν επηρεάζεται από τη λεπτότητα του τμήματος).

Όταν ο ιστός του τμήματος είναι λεπτός, η χωρητικότητα υπολογίζεται ως εξής:

\(\frac{d_p}{t_w} > \frac{82}{\τ.μ.{\frac{f_y}{250}}}\rightarrow V_u = V_b = α_v*V_w\)

\(α_v = \left[\frac{82}{(\frac{d_p}{t_w})\τ.μ.{\frac{f_y}{250}}}\σωστά]^2)

Όπου δ_Π είναι το καθαρό βάθος του πλαισίου web (δηλ. βάθος εξαιρουμένων των φλαντζών), τ_β είναι το πάχος του πάνελ web, φά_και είναι η δύναμη απόδοσης ιστού και το Α_β είναι η ακαθάριστη τομή του ιστού. Σημείωση Α_β υπολογίζεται διαφορετικά για τμήματα συγκολλημένης και θερμής έλασης. Για τμήματα θερμής έλασης, ΕΝΑ_β παίρνει το βάθος ιστού ως ολόκληρο το βάθος του τμήματος (ρε). Για συγκολλημένα τμήματα, ΕΝΑ_β παίρνει μόνο το καθαρό βάθος ιστού μεταξύ των φλαντζών (ρε_Π). Οι ορθογώνιες κοίλες τομές χρησιμοποιούν επίσης d_Π για τον υπολογισμό του Α_β.

Μη ομοιόμορφη κατανομή διατμητικής τάσης

Η διατμητική ικανότητα μιας τομής με ομοιόμορφη κατανομή διατμητικής τάσης (Β_β) υπολογίζεται ως εξής:

\(V_v = \frac{2*V_u}{0.9+\αριστερά(\frac{φά*_{vm}}{φά*_{va}}\σωστά)} ≤ V_u\)

Όπου ο V_εσύ είναι η διατμητική ικανότητα διατομής με ομοιόμορφη κατανομή διατμητικής τάσης και f*_vm /φά*_va είναι η αναλογία των μέγιστων και των μέσων τάσεων σχεδιασμού στον ιστό.

Υπολογισμός διατμητικής ικανότητας στο SkyCiv AS 4100 Σχεδιασμός μελών χάλυβα

ο SkyCiv AS 4100:2020 Σχεδιασμός μελών χάλυβα Το εργαλείο υπολογίζει τη διατμητική ικανότητα μιας τομής και στους δύο κύριους άξονες. Μικρός άξονας (ΜΕ) Η διατμητική ικανότητα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τη συμβολή των φλαντζών τομής, εξαιρουμένης οποιασδήποτε συνεισφοράς από τον ιστό της ενότητας. Αποτελέσματα από τους υπολογισμούς διατμητικής ικανότητας για α 200 Μπορείτε να βρείτε μια σειρά τύπων σύνδεσης που ταιριάζουν στις ανάγκες σας χωρίς να αντιμετωπίζετε ακατάστατα συστήματα διεπαφής χρήστη που απαιτούν μια απότομη καμπύλη εκμάθησης για να ξεκινήσετε 22.3 αναφέρονται αναλυτικά παρακάτω.

Συμπίεση

Χωρητικότητα συμπίεσης τμήματος

ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 υπολογίζει την ικανότητα συμπίεσης (Ν_μικρό) ενός ομόκεντρου φορτισμένου τμήματος ως εξής:

\(N_s = k_f*A_n*f_y\)

Όπου κ_φά είναι ο παράγοντας μορφής της ενότητας, ΕΝΑ_ν είναι το καθαρό εμβαδόν της διατομής (μικτή επιφάνεια εξαιρουμένων των διεισδύσεων/οπών) και στ_και είναι η αντοχή διαρροής του τμήματος. Ο παράγοντας μορφής ενός τμήματος αντιπροσωπεύει πόσο ένα τμήμα μπορεί να συμβάλει στην ικανότητα συμπίεσής του πριν συμβεί τοπικός λυγισμός. Ο συντελεστής μορφής υπολογίζεται ως εξής:

\(k_f = \frac{A_e}{A_g}\)

Όπου ο Α_σολ είναι η ακαθάριστη επιφάνεια του τμήματος, και Α_μι είναι το “αποτελεσματική περιοχή” του τμήματος, δηλ. το μεικτό εμβαδόν του τμήματος μείον οποιοδήποτε “ατελέσφορος” περιοχές υπό συμπίεση. Μια αναποτελεσματική περιοχή είναι μέρος του τμήματος που θα λυγίσει πριν φτάσει την ικανότητα διαρροής υπό συμπίεση. Οι αποτελεσματικές περιοχές υπολογίζονται με την εύρεση του “αποτελεσματικό πλάτος” κάθε στοιχείου επίπεδης πλάκας μέσα σε μια τομή και υπολογίζοντας εκ νέου την περιοχή τομής χρησιμοποιώντας αυτές τις προσαρμοσμένες τιμές πλάτους. Το ενεργό πλάτος ενός στοιχείου επίπεδης πλάκας υπολογίζεται ως εξής:

\(b_e = b\left(\frac{λ_{μάτι}}{λ_{μι}}\σωστά) ≤ b\)

Οπου:

\(λ_e = \frac{σι}{τ}\τ.μ.{\frac{f_y}{250}}\)

Σημείωση, τα περισσότερα λογισμικά σχεδιασμού (συμπεριλαμβανομένου SkyCiv AS 4100:2020 Σχεδιασμός μελών χάλυβα) χρησιμοποιεί την αντοχή διατομής για υπολογισμούς λεπτότητας στοιχείων, αντί της ειδικής αντοχής διαρροής του ιστού/φλάντζας. Αυτό θα παρέχει πάντα ένα συντηρητικό αποτέλεσμα. Οι τιμές b που χρησιμοποιούνται για λ_μι Ο υπολογισμός είναι πανομοιότυπος με τις διαστάσεις που χρησιμοποιούνται για τους ελέγχους λεπτότητας του τμήματος κάμψης (με τη φλάντζα χωρισμένη γύρω από τον ιστό), αλλά το β που χρησιμοποιείται για το β_μι ο υπολογισμός είναι το συνολικό πλάτος φλάντζας/ιστού. λ_μάτι λαμβάνεται από το AS 4100 Τραπέζι 6.2.4, ανάλογα με τη στήριξη των άκρων και τις υπολειπόμενες τάσεις αυτού του στοιχείου.

Το ενεργό πλάτος ενός κυκλικού κοίλου τμήματος υπολογίζεται ως εξής:

\(d_e = ελάχ(ρε_{ο}\τ.μ.{\αριστερά(\frac{λ_{μάτι}}{λ_{μι}}\σωστά)}, ρε_{ο}\αριστερά(\frac{3*λ_{μάτι}}{λ_{μι}}\σωστά)^ 2) ≤ d_{ο}\)

Οπου:

\(λ_e = \left(\frac{κάνω}{τ}\σωστά)\αριστερά(\frac{f_y}{250}\σωστά)\)

Υπολογισμός χωρητικότητας συμπίεσης τομής στο SkyCiv AS 4100 Σχεδιασμός μελών χάλυβα

ο SkyCiv AS 4100:2020 Σχεδιασμός μελών χάλυβα Το εργαλείο υπολογίζει τον συντελεστή μορφής και την ικανότητα συμπίεσης τομής (Ν_μικρό) για τυπικές ενότητες της Αυστραλίας και προσαρμοσμένες ενότητες που καθορίζονται από τον χρήστη. Αποτελέσματα από τους υπολογισμούς χωρητικότητας συμπίεσης τμήματος για 610UB 125 αναφέρονται αναλυτικά παρακάτω.

Ενταση

Χωρητικότητα τάσης τμήματος

ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 υπολογίζει τη χωρητικότητα ενός στελέχους τάσης (Nt) ως εξής:

\(N_t = ελάχ(ΕΝΑ_{σολ}*φά_{και}\; ,\; 0.85*k_t*A_n*f_u)\)

Όπου ο Α_σολ είναι η ακαθάριστη επιφάνεια του τμήματος, ΕΝΑ_ν είναι το καθαρό εμβαδόν της διατομής (μικτή επιφάνεια εξαιρουμένων των διεισδύσεων/οπών), φά_και είναι η αντοχή διαρροής του τμήματος, φά_εσύ είναι ο εφελκυσμός (τελικός) αντοχή του τμήματος και κ_τ είναι ο διορθωτικός συντελεστής κατανομής δύναμης εφελκυσμού. Το κ_τ που χρησιμοποιείται στο σχεδιασμό ποικίλλει ανάλογα με το σχήμα του τμήματος και τον τύπο σύνδεσης. Συνδέσεις που παρέχουν ομοιόμορφη κατανομή δύναμης καταλήγουν σε k_τ παράγοντας του 1.0, συνδέσεις με άνιση κατανομή δύναμης καταλήγουν σε κ_τ παράγοντας μεταξύ 0.75-1.0.

Υπολογισμός χωρητικότητας τάσης στο SkyCiv AS 4100 Σχεδιασμός μελών χάλυβα

ο SkyCiv AS 4100:2020 Σχεδιασμός μελών χάλυβα Το εργαλείο επιτρέπει στους χρήστες να καθορίσουν την ενότητα k_τ αξία για χρήση στο σχεδιασμό. Ένα χαμηλότερο k_τ τιμή θα έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερη χωρητικότητα τάνυσης τμήματος. Το SkyCiv AS 4100 Η αριθμομηχανή σχεδίασης μέλους υποθέτει ότι δεν υπάρχουν σημαντικές τρύπες στην ενότητα, ως εκ τούτου Α_ν λαμβάνεται ως ίσο με το Α_σολ. Αποτελέσματα από τους υπολογισμούς χωρητικότητας τάνυσης διατομής για 610UB 125 αναφέρονται αναλυτικά παρακάτω.

 

Δοκιμάστε το AS 4100 Αριθμομηχανή σχεδίασης χάλυβα

Member Capacity

Κάμψη

Χωρητικότητα ροπής κάμψης μέλους

Η ικανότητα ροπής κάμψης ενός χαλύβδινου μέλους μπορεί να μην διέπεται πάντα από την ικανότητα ροπής κάμψης του τμήματος (Μ_μικρό). Αυτό συμβαίνει επειδή τα μέλη μπορεί να αποτύχουν με άλλη μέθοδο πριν συμπληρωθεί η χωρητικότητα της ενότητας. Ο πλευρικός στρεπτικός λυγισμός είναι μια συνηθισμένη μέθοδος αστοχίας για μακριά/ασυγκράτητα χαλύβδινα μέλη, που συμβαίνει όταν το τμήμα περιστρέφεται μακριά από τον κύριο άξονά του (προς τον δευτερεύοντα άξονά του) μειώνοντας την ικανότητα ροπής του προς την κατεύθυνση της κάμψης.

ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 περιέχει οδηγίες για τον υπολογισμό της ονομαστικής χωρητικότητας μέλους (Μ_σι), που επηρεάζει την ικανότητα διατομής ενός χαλύβδινου μέλους (Μ_μικρό) για να ληφθεί υπόψη ο αντίκτυπος της λεπτότητας και των συνθηκών συγκράτησης των μελών.

Μέλη με πλήρη πλευρικό περιορισμό

Κρίσιμη φλάντζα

Η κρίσιμη φλάντζα μιας διατομής είναι η φλάντζα που θα εκτρέπεται περισσότερο κατά τη διάρκεια του λυγισμού, καταλήγοντας τελικά σε αστοχία πλευρικού λυγισμού. Αυτή είναι συνήθως η φλάντζα συμπίεσης ενός μέλους. Οι κρίσιμες θέσεις φλάντζας για τυπικά τμήματα υπό κατακόρυφη φόρτιση φαίνονται παρακάτω.

Πλήρης πλευρικός περιορισμός

Τα κοντότερα μέλη με υψηλή περιστροφική/πλευρική ακαμψία είναι λιγότερο πιθανό να περιστραφούν εκτός επιπέδου υπό φόρτιση, μειώνοντας την πιθανότητα αστοχίας πλευρικού στρεπτικού λυγισμού. Εάν ένα μέλος είναι αρκετά κοντό/άκαμπτο, θα μπορεί να φτάσει τη χωρητικότητά του σε ροπή τομής (Μ_μικρό) πριν εμφανιστεί άλλη μέθοδος αποτυχίας. Τα μέλη που πληρούν αυτή την προϋπόθεση θεωρείται ότι έχουν “Πλήρης πλευρικός περιορισμός”.

\(Γεμάτος \; Πλευρικός \; θα εκτελέσει τον τύπο σύμφωνα με το AISI S100-12 \; \rightarrow M_b = M_s\)

ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 Ρήτρα 5.3.2 παρέχει καθοδήγηση για τον υπολογισμό του πλήρους ορίου πλευρικού περιορισμού για ένα μέλος. Κυκλικές κοίλες τομές (CHS) και Τετράγωνες κοίλες τομές (SHS) δεν είναι ευαίσθητα σε πλευρικό λυγισμό στρέψης, καθώς έχουν υψηλή πλευρική/στρεπτική ακαμψία και ίση χωρητικότητα ροπής διατομής και στους δύο άξονες. Ως εκ τούτου, αυτά τα τμήματα γενικά θεωρείται ότι επιτυγχάνουν Πλήρη Πλευρική Συγκράτηση ανεξάρτητα από το μήκος του μέλους.

Συνεχής πλευρικός περιορισμός

Τα μέλη που έχουν συνεχή συγκράτηση στην κρίσιμη φλάντζα σε όλο το μήκος τους θεωρείται ότι έχουν “Συνεχής πλευρικός περιορισμός”. Ο συνεχής πλευρικός περιορισμός θεωρείται ισοδύναμος με τον πλήρη πλευρικό περιορισμό για τον υπολογισμό της ικανότητας κάμψης μελών (Μ_σι).

Μέλη χωρίς πλήρη πλευρικό περιορισμό

Η ικανότητα ροπής κάμψης ενός μέλους που δεν επιτυγχάνει πλήρη πλευρική συγκράτηση υπολογίζεται ως εξής:

\(M_b = α_m*α_s*M_s ≤ M_s\)

Όπου α_Μ είναι ο συντελεστής τροποποίησης ροπής και α_μικρό είναι ο παράγοντας μείωσης της λεπτότητας. ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 Ρήτρα 5.6 περιγράφει τη διαδικασία για τον υπολογισμό του α_Μ και α_μικρό.

Ικανότητα κάμψης μέλους δευτερεύοντος άξονα

Η ικανότητα κάμψης για ένα μέλος που κάμπτεται γύρω από τον δευτερεύοντα άξονά του (Μ_σι) ισούται με τη χωρητικότητα του τμήματος δευτερεύοντος άξονα (Μ_μικρό) γύρω από αυτόν τον άξονα. Η χωρητικότητα του τμήματος δευτερεύοντος άξονα που αντανακλά είναι η ελάχιστη χωρητικότητα που μπορεί να επιτύχει το τμήμα για οποιονδήποτε άξονα, Ως εκ τούτου, το μέλος δεν μπορεί να περιστραφεί από αυτόν τον άξονα σε λιγότερο ευνοϊκό προσανατολισμό.

Υπολογισμός της ικανότητας κάμψης μέλους στο SkyCiv AS 4100 Σχεδιασμός μελών χάλυβα

ο SkyCiv AS 4100:2020 Σχεδιασμός μελών χάλυβα Το εργαλείο υπολογισμού πραγματοποιεί πλήρεις πλευρικούς ελέγχους συγκράτησης και υπολογίζει τις χωρητικότητες ροπής κάμψης μελών και για τους δύο κύριους άξονες για θετική και αρνητική κάμψη. Οι χρήστες έχουν επίσης τη δυνατότητα επιλογής “Συνεχής πλευρικός περιορισμός” για να παρακάμψετε τον έλεγχο πλήρους πλευρικής συγκράτησης. Τα αποτελέσματα από τους υπολογισμούς της ικανότητας κάμψης μέλους για ένα 200UB22.3 μήκους 3 μέτρων περιγράφονται αναλυτικά παρακάτω.

Σημείωση, αυτή η αριθμομηχανή υποθέτει α_Μ = 1.0 και β_μικρό = -1.0 σε όλους τους υπολογισμούς. Τα μέλη με πρόβολο δεν υποστηρίζονται από αυτό το εργαλείο.

Συμπίεση

Χωρητικότητα συμπίεσης μέλους

Η ικανότητα αξονικής συμπίεσης ενός μέλους επηρεάζεται επίσης από το μήκος του, πλευρική ακαμψία και συνθήκες συγκράτησης. Ασυγκράτητος, Τα μακρύτερα μέλη είναι πιθανό να αποτύχουν λόγω κάμψης πριν από το τμήμα (σκουός) έχει επιτευχθεί η χωρητικότητα. ΟΠΩΣ ΚΑΙ 4100 περιέχει οδηγίες για τον υπολογισμό της ονομαστικής χωρητικότητας μέλους (Ν_ντο), που επηρεάζει την ικανότητα του τμήματος συμπίεσης (Ν_μικρό) για να ληφθεί υπόψη ο αντίκτυπος της λεπτότητας και των συνθηκών συγκράτησης των μελών.

\(N_c = α_c*N_s ≤ N_s\)

Όπου α_ντο είναι ο παράγοντας μείωσης της λεπτότητας των μελών. Ρήτρα 6.3.3 K= Συντελεστής οφέλους δοκιμής 4100 παρέχει καθοδήγηση για τον υπολογισμό του α_ντο. Η ικανότητα συμπίεσης μέλους πρέπει να ελεγχθεί και για τους δύο άξονες για να βρεθεί η ισχύουσα τιμή.

Υπολογισμός της χωρητικότητας συμπίεσης μέλους στο SkyCiv AS 4100 Σχεδιασμός μελών χάλυβα

ο SkyCiv AS 4100:2020 Σχεδιασμός μελών χάλυβα Το εργαλείο υπολογίζει την ικανότητα συμπίεσης του μέλους και για τους δύο κύριους άξονες με βάση τα μήκη συγκράτησης και τους παράγοντες πραγματικού μήκους που καθορίζονται από τον χρήστη. Αποτελέσματα από τους υπολογισμούς χωρητικότητας συμπίεσης μέλους για 200UB22.3 με ασυγκράτητο μήκος 4500 mm και 1500 mm στον άξονα Z και Y (αντίστοιχα) αναφέρονται αναλυτικά παρακάτω.

Δοκιμάστε το AS 4100 Αριθμομηχανή σχεδίασης χάλυβα