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Procédure pas à pas d'une conception de poutre composite

J'espère que vous avez parcouru notre précédent blog Exemple de conception composite AS2327 qui donne une idée générale du modèle de conception composite. Si vous l'avez déjà fait, Je vous demanderais de bien vouloir le parcourir et de revenir ici. Pour ceux qui ont visité le même, s'il vous plaît lisez la suite.

Pour aujourd'hui, Passons en revue le processus de conception d'une poutre composite et les calculs étape par étape obtenus à l'aide du programme de conception de poutre composite de SkyCiv..

Détermination de la section efficace de la portion de béton (largeur efficace)

La première étape de la définition d'une section transversale de poutre composite consiste à accéder à la largeur de la semelle en béton disponible pour agir de manière composite avec la section en acier.. Les largeurs efficaces sont exprimées par rapport à la portée de la poutre. La valeur constante de la largeur efficace est prise comme L/4.

Détermination de la section d'acier de la portion efficace:

Lorsque la poutre en acier sous compression, sa section sera voilée si elle est non compacte ou élancée. Dans ce cas, seule la surface effective est prise en compte dans la conception. Pour ça, la section doit être classée dans la catégorie à savoir. Compact/non compact/mince.

Les sections compactes sont préférées aux sections non compactes. Dans le cas où l'un des éléments tombe dans la catégorie de la section non compacte, sa partie efficace doit être prise en compte dans des calculs ultérieurs en calculant des largeurs réduites. Pour les sections compactes, la section transversale entière est supposée efficace sans aucune réduction. Section transversale ayant mince l'élément doit ne pas être utilisé.

La largeur efficace de la plaque d'acier sera déterminée conformément à AS4100, ce qui conduit au calcul de l'élancement de l'élément en raison du flambement local. L'élancement de l'élément pour le flambement local doit être vérifié comme suit:

Conception de faisceau pour la force

La conception de la poutre composite pour les critères de résistance implique le calcul de la capacité de moment. Le module est capable d'évaluer la capacité de moment d'affaissement d'une poutre comme un cas de poutre simplement supportée.

    • La capacité de moment est calculée en tenant compte connexion de cisaillement complet (FSC) c'est à dire. β=1.0
    • Dans le cadre du FSC, 3 Différents cas pour l'Axe Neutre Plastique (ANP) le positionnement est pris en compte pour l'évaluation de la capacité de moment.
    • Lorsque la dalle de béton est plus solide que les poutres en acier, les ANP se situera à l'intérieur du dalle en béton comme le montre la figure (1). Pour ce cas, la résistance ultime à la flexion est déterminée à partir d'une simple force de couple.

Figure(1) : PNA se trouve dans une dalle de béton

    • Lorsque la poutre en acier est plus solide que la dalle en béton, l'axe neutre en plastique se situera dans la poutre en acier, comme illustré à la Fig. (2). Pour ce cas, la force du moment peut être obtenue en additionnant les moments autour du centre de gravité de la force de traction. Il peut y avoir deux sous-cas dans cette catégorie, à savoir. Le PNA se trouve dans la semelle supérieure de la poutre en acier Figure (2-une)ou PNA réside dans le Web Figure (2-b).

Figure(2-une) : PNA réside dans la bride supérieure de la poutre en acier Figure(2-b) : PNA réside dans la bride supérieure de la poutre en acier

    • Lorsqu'il y a un tablier métallique ondulé sous la dalle de béton, le moment de résistance pour le FSC est calculé de la même manière en considérant 3 possibilités de poste PNA. Les orientations du tablier sont également prises en compte lors de l'évaluation du moment de résistance à savoir. le tablier est parallèle à la portée de la poutre (θ=0), le tablier est perpendiculaire à la portée de la poutre (θ=90) ou tout angle fait par le platelage avec une portée de poutre de l'ordre de 0 à 90(0<θ<90)
    • Suite à cela, la capacité Moment est calculée en tenant compte connexion de cisaillement partielle (CFP) c'est à dire. pour la valeur de β=0,1 à 0.9
    • Le programme estime également la capacité de moment de la seule section de poutre en acier, c'est-à-dire. le cas où il n'y a AUCUNE ACTION COMPOSITE. C'est le cas où β=0 Et ainsi, la dalle de béton dans la section transversale ne joue aucun rôle dans la conception de la flexion. Cela peut être le cas pendant la construction pour une durée très courte.
    • Comme prescrit dans AS:2327, la relation entre le degré de connexion de cisaillement b et le rapport des moments de résistance (c'est à dire. rapport du moment correspondant à la valeur spécifique de β au moment correspondant à β=1) pour diverses valeurs de β allant de 0 à 1.0 sont tracés.
    • L'utilisateur peut se faire une idée de la capacité de moment pour un certain degré de connexion de cisaillement pour les dimensions de section transversale et les connecteurs de cisaillement donnés. Le nombre d'essais pour les connecteurs de cisaillement en termes de taille et d'espacement peut être effectué à l'aide du programme et du graphique.

Conception de poutre pour le cisaillement

    • Le contrôle de cisaillement est calculé pour le cisaillement vertical ainsi que pour le cisaillement longitudinal.
    • Le cisaillement longitudinal est évalué à l'interface entre la dalle de béton et la poutre en acier.
    • Pour la taille et l'espacement donnés (ou des chiffres) des connecteurs de cisaillement, la capacité de charge en cisaillement longitudinal est évaluée. Donc, l'utilisateur obtient la valeur fournie de b pour la connexion de cisaillement. La valeur minimale requise de β est calculée par le programme selon Cl. 3.5.8.3. La valeur requise de β pour le moment de résistance souhaité peut être obtenu à partir du graphique ci-dessus.
    • L'évaluation ci-dessus peut guider l'utilisateur sur l'optimisation en cas de connecteurs de cisaillement sur la base des critères de résistance au cisaillement longitudinal.
    • Le cisaillement vertical résisté par la section transversale donnée est évalué en fonction de la contribution de la dalle (selon AS2327), acier de construction (selon AS4100) et les connecteurs de cisaillement (selon AS2327).
    • L'utilisateur peut spécifier s'il faut prendre en compte ou ignorer la contribution de cisaillement de la dalle de béton dans les calculs de capacité de cisaillement.
    • Deux types de connecteurs de cisaillement sont pris en charge par le programme à savoir. goujons de cisaillement et boulons structuraux.
    • La sortie du programme fournit à l'utilisateur des informations sur les dispositions détaillées des connecteurs de cisaillement, à savoir. moins jour. du connecteur, espacement minimum et maximum autorisé, distances aux bords, nombre de rangées, etc..

Conception de faisceau pour la facilité d'entretien

    • Les calculs d'aptitude au service impliquent l'estimation de la déflexion dans les cas suivants:
      • étape de construction (Poutre en acier uniquement)
      • effets à court terme sur l'étape de service (section composite)
      • effets à long terme de l'étape de service dus à la démarque inconnue (section composite)
      • effets à long terme de l'étape de service dus au fluage (section composite)
    • Le programme est capable de calculer la déflexion pour les cas ci-dessus sur la base de la théorie de la section NON FISSURÉE ou de la section FISSURÉE. Le choix est donné à l'utilisateur de spécifier le type de section à savoir. fissuré ou non fissuré.
    • En cas d'analyse basée sur une section non fissurée, la zone transformée du béton en termes d'acier de construction est évaluée par le programme et ensuite les autres propriétés de la section qui sont nécessaires pour le calcul de la flèche.
    • L'analyse de la section fissurée est basée sur l'hypothèse que le béton est ignoré dans la section mixte.
    • La flèche totale est calculée pour les cas ci-dessus et est considérée comme la flèche admissible pour la section transversale donnée et comparée à la flèche réelle.

Veuillez surveiller cet espace pour le prochain blog sur une procédure similaire pour les colonnes composites.

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