Conception des éléments composites selon AS2327: 2017

Dans cet article, nous vous guiderons à travers divers aspects de notre module de conception composite avant la sortie de notre nouveau logiciel de conception composite – une solution complète pour l'analyse et la conception de colonnes composites et de systèmes de planchers.

Le module a la capacité d'effectuer des calculs de conception pour les colonnes composites, poutres, et dalle selon AS2327:2017. Le module peut être utilisé comme une application autonome ou comme une plate-forme intégrée après avoir effectué l'analyse dans Structural 3D.

Caractéristiques du module:

• Conception de colonnes, poutres et dalles sous TOIT SIMPLE selon Strength (ULS) & Critères de service (SLS)
• Plusieurs poutres et colonnes peuvent être manipulées et conçues en une seule passe
• La conception prend en charge plusieurs types de poutres et de colonnes sont disponibles
• La relation entre le moment de résistance d'une poutre et le degré de connexion de cisaillement peut être évaluée graphiquement dans le cas de poutres composites pour une connexion complète ainsi que partielle de cisaillement.
• Graphiques d'interaction présentés dans le cas de colonnes dans le cadre des calculs de capacité Moment
• Possibilité d'inclure ou d'exclure la contribution de la dalle dans les calculs de moment et de résistance au cisaillement dans la phase initiale et composite
• Diverses orientations de profils de pont allant de 0 à 90 peut être essayé selon les fabricants de ponts’ Caractéristiques
• Les utilisateurs peuvent également vérifier l'impact sur la capacité Moment en introduisant diverses positions de placement en termes d'encastrement de la bride dans une dalle de béton.
• Contrôles d'aptitude au service pour les conditions de charge à court et à long terme, y compris le fluage et le retrait
• Le temps de fluage peut être selon l'entrée de l'utilisateur et peut évaluer les calculs de déviation peuvent être obtenus à diverses durées de vie de l'élément
• Contrôles de cisaillement longitudinal et transversal pour les poteaux ainsi que pour les poutres
• Contrôles combinés de moment et d'interaction de cisaillement pour les poteaux et les poutres
• Couverture de la base de données des tubes en acier australiens et des profils en forme de I
• Diverses conditions environnementales à savoir. aride, intérieur

Colonnes composites:

Les colonnes composites sont des colonnes en acier dont la résistance a été renforcée en les enrobant/remplissant de béton armé. Ils ont une résistance aux tremblements de terre éprouvée par rapport aux colonnes ordinaires.

Le module couvre 3 types de conception de colonne composite à savoir. Encastré, Tube creux carré/rectangulaire rempli de béton et tube creux circulaire rempli de béton

Type 1: Je façonne Encastré dans le béton

 

Type 2:Tube rempli de béton creux carré (SHCFT)

 

Type-3:Tube rempli de béton creux circulaire (CHCF)

• Les colonnes de tubes en acier remplis de béton empêchent efficacement le flambage local vers l'intérieur du tube en acier, ce qui entraîne une résistance au flambement local plus élevée que les colonnes tubulaires en acier creuses plus élevées. La pression latérale dans les tubes en acier induit un effet de confinement dans le béton, améliorant ainsi la résistance et la ductilité.
• Facteur de contribution de l'acier (Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 4.1.1.5)est évalué comme la première chose avec laquelle il peut être déterminé si la colonne avec des entrées données va agir comme Composite ou Béton uniquement ou Acier uniquement.
• Le programme concevra automatiquement le poteau en tant que poteau composite lorsque le facteur de contribution de l'acier se situe dans la plage de 0.2 à 0.9.
• Vérifications de la résistance de conception ultime comprenant les éléments suivants:
  • Capacité de charge axiale-Résistance de section (Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 4.1.2)
  • Capacité de charge axiale-Résistance des membres (Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 4.1.3)
  • Comprend des rapports détaillés (Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 4.1.2.4)
  • Flexion combinée axiale et uniaxiale (Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 4.2.2)
  • Flexion combinée axiale et biaxiale (Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 4.2.3)
  • Contrôle de cisaillement longitudinal (Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 4.1.2) & EN1994-1-1:2004
  • Contrôle de cisaillement transversal (Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 4.1.2)
• L'effet du flambement local est vérifié selon Cl. 4.1.1.6 pour SHCFT & RHCFT
• Les dispositions détaillées sont prises en compte en montrant les calculs du ferraillage minimum, l'espacement minimum requis, et diamètre des barres pour les armatures longitudinales et de cisaillement selon Cl.4.3
• Les calculs de capacité de moment sont disponibles pour le premier ordre ainsi que pour l'analyse élastique linéaire du second ordre. Le calcul détaillé étape par étape et le diagramme d'interaction pour l'analyse du second ordre selon Cl. 4.5 peut être obtenu en sortie.
• Imperfections des membres, rigidité en flexion efficace (NON)_eff,II, réduction de la capacité de moment en raison des effets d'élancement/flambement, etc. sont considérés dans une analyse de second ordre.

Diagramme d'interaction typique pour la colonne

• Le programme évalue la capacité de moment pour le grand et le petit axe de la colonne et les résultats sont présentés sous la forme d'un tableau d'interaction.
• L'image ci-dessus montre la courbe d'interaction pour les poteaux composites soumis à une force axiale et à une flexion combinées. Pour simplifier, la courbe est remplacée par un diagramme polygonal défini à l'aide de certains points critiques. Celles-ci QUATRE les points critiques sur le tableau d'interaction sont définis et expliqués ci-dessous.
  • Point A: Force axiale uniquement N_A =N_américaines
  • Point B: Moment de flexion uniquement =M_PL
  • Point C:N_c = UN_cF_CD, M_c =M_PL
  • Point D: N_D = 0.5N_C, M_D =M_max
• Voici l'exemple de sortie d'un diagramme d'interaction montrant les courbes pour la capacité de la section viz et la capacité des membres pour la section de colonne d'essai basée sur le Cl.4.2

Diagramme d'interaction pour la colonne obtenu à l'aide du module Composite Design

Poutres composites:

Les poutres composites sont des profilés laminés à chaud qui agissent de manière composite avec la dalle. L'interaction composite est obtenue par la fixation de connecteurs de cisaillement soudés à la semelle supérieure de la poutre en acier. Les connecteurs de cisaillement assurent la connexion longitudinale de cisaillement entre la dalle de béton et la poutre.

Le module de conception composite SkyCiv couvre 2 types de poutres de base à savoir. avec tablier métallique et sans tablier métallique:

Poutre avec dalle pleine (sans pont métallique)

Poutre avec tablier métallique

Les utilisateurs peuvent également choisir les différents types de profils de pont à savoir. Auge ouverte, Poêle rentrante et clipsée selon les besoins. Voir ci-dessous:

Poutre avec tablier métallique de type auge ouverte

Poutre à tablier métallique de type pan clippé

Poutre à tablier métallique de type rentrant

Les utilisateurs peuvent fournir n'importe quelle orientation souhaitée pour le profil du pont, c'est-à-dire. l'angle formé par les nervures du pont avec la portée de la poutre comme indiqué ci-dessous. Il s'agit d'une considération importante pour la conception de poutres composites car l'angle d'orientation (θ) dicte la contribution du béton dans la zone ombrée pour l'estimation de la profondeur effective de la dalle. En fin de compte, les calculs du moment de résistance sont régis par l'angle d'orientation du tablier. Lorsque l'angle d'orientation est dans la plage de 0<θ<15, l' le moment de résistance est calculé en fonction de l'épaisseur globale du béton, c'est-à-dire. le béton dans la partie nervurée est pris en compte dans le calcul. Lorsque l'angle d'orientation est dans la plage de 15<θ<90, le béton dans la partie nervurée (zone ombrée comme indiqué dans l'image ci-dessous) est ignoré dans les calculs.

Angle d'orientation du pont θ

• La poutre en acier est vérifiée pour son élancement. Le programme peut fournir les calculs de conception composite pour COMPACT ainsi que pour les sections en acier NON-COMPACT. C'est à dire, la réduction du « non-compact’ les éléments doivent être automatiquement pris en compte par le programme après la classification de la section.
• Deux types de connecteurs de cisaillement sont pris en charge dans le module viz. goujons à tête et boulons structuraux
• Le choix est donné à l'utilisateur d'inclure/exclure la résistance au cisaillement offerte par la dalle avec la poutre.
• La contribution de la dalle pour un contrôle de capacité de cisaillement est facultative et est considérée en fonction du choix spécifié par l'utilisateur.
• Force de conception ultime (ULS) chèques comprenant les éléments suivants:
  • Classement des sections (Plastique/compact/mince): Cl.3.4.3
  • Capacité de moment de conception pour une connexion de cisaillement complète et partielle: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.5.4
  • Capacité de cisaillement vertical de la dalle, poutre en acier: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.5.5
  • Capacité de cisaillement longitudinal: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.6.3
  • Conception des connecteurs de cisaillement: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.6 & Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.5.8
  • Dispositions détaillées pour les connecteurs de cisaillement: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.6.4
  • Vérification de l'interaction combinée pour le moment et le cisaillement: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.5.6
• Conception d'entretien (SLS) chèques comprenant les éléments suivants:
  • Calcul de la contrainte de retrait dans le béton pour une condition environnementale donnée et pour un âge de béton spécifié par l'utilisateur allant de 1 année à 30 années: Cl.3.1.7, AS3600-2018
  • déflexion à court terme de la poutre en acier uniquement (Phase de construction): Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.10.3
  • flèche à court terme d'une poutre mixte sous chargement à court terme pour les sections fissurées et non fissurées: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.10.3
  • flèche due au fluage: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.10.3.3
  • déflexion à long terme due au retrait: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 3.10.3.4
• La sortie de ce programme fournit une interaction de la capacité Moment (Monsieur) d'une poutre avec différents degrés de connexions de cisaillement (b) dans un format similaire à celui prescrit dans AS2327-Fig-3.5.4.3(B)

Relation typique entre le moment de résistance et le degré de connexion de cisaillement

Moment de résistance par rapport au degré de connexion de cisaillement obtenu à partir du module

Le module peut évaluer les différentes positions de l'axe neutre plastique et finalement le moment de résistance pour un cas où la semelle supérieure est partiellement encastrée dans une dalle de béton. Il s'agit parfois du scénario de construction pratique que nous avons capturé et, par conséquent, les paramètres détaillés du bloc de contraintes requis pour estimer Mrd peuvent être obtenus dans la sortie du programme.. Voir l'instantané ci-dessous pour les détails.

a) A Scénario lorsque l'aile de poutre est encastrée dans le béton b) Composants pris en compte pour les calculs de blocs de contraintes

Les calculs d'aptitude au service sont disponibles soit pour section fissurée ou section non fissurée selon les exigences de l'utilisateur.

Dalles composites:

Mise en place du béton, treillis de renfort, et la tôle profilée sont les principaux composants qui forment une dalle mixte.

La conception d'une dalle mixte consiste à évaluer la capacité de chacun de ces composants et à vérifier sa viabilité en calculant leur utilisation sous un jeu de chargement donné..

Actuellement, le programme calcule la flexion positive dans le cas de la conception de dalles. Deux cas concernant l'axe neutre plastique (P.N.A.) sont couverts dans cette catégorie à savoir. P.N.A.. se trouve dans la dalle au-dessus de la tôle & P.N.A.. se situe dans la zone tôle/nervure. Le moment de résistance est calculé en fonction de la position de P.N.A comme indiqué dans les schémas ci-dessous.

Cas 1: Plastique N.D.. se trouve dans la dalle au-dessus de la tôle

Cas-2: Plastique N.D.. se trouve dans la bâche

• Force de conception ultime (ULS) chèques comprenant les éléments suivants:
  • Épaisseur minimale de la dalle: Cl.2.2.1
  • Calcul de la capacité de moment: Cl.2.7.2
  • Capacité de cisaillement vertical: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 2.7.4
• Conception d'entretien (SLS) chèques comprenant les éléments suivants:
  • déflexion à court terme de la dalle composite pour les sections fissurées et non fissurées: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 2.8.3.2
  • flèche due au fluage: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 2.8.3.3
  • déflexion à long terme due au retrait: Paramètre lié à la répartition des contraintes dans le béton dues à la proximité de la fixation avec un bord de l'élément en béton. 2.8.3.4

bien, ça a été un voyage formidable pour moi. Jusqu'à maintenant, J'ai eu l'expérience de concevoir chaque élément individuellement. Mais, tout avoir sous un même toit est une expérience enrichissante. J'espère, vous ressentirez également la même chose…

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