Aperçu
Ce module conçoit et vérifie les éléments en acier selon CSA S16-24.. Il prend en charge les formes en I, Formes en T, Chaînes, et sections HSS (HSS, SHS, CHS), en utilisant des sections canadiennes standard ou des sections personnalisées définies par l'utilisateur.
Le module vérifie la tension axiale, compression axiale, flexion autour des deux axes principaux, de cisaillement, et les interactions d'action combinée entre ces effets. Les contrôles de compression incluent la flexion, de torsion, et le flambement en torsion en flexion. Les contrôles de flexion incluent le déversement par torsion latérale pour les éléments non soutenus latéralement. La classification des sections pour le flambement local est effectuée automatiquement avant chaque calcul de résistance..
Utilisation du module
Le module est disponible dans SkyCiv Structural 3D Member Design. Choisir CSA S16-24 comme le Code de conception. L'édition précédente, CSA S16-14, est toujours disponible dans la même liste.
Exécuter le concepteur (l'optimiseur de section SkyCiv) peut être utilisé avec CSA S16-24 pour trouver la section la plus efficace.
Les paramètres (engrenage) Le bouton ouvre les paramètres de conception des membres, qui comprennent un Mode rapport option pour le rapport de calcul:
- Détaillé (défaut): montre les calculs en détail, avec les formules utilisées à chaque étape
- les tables: affiche uniquement les variables pertinentes, dans les tableaux
Grâce à l'API, le code de conception est CSA_S16-24. Voir Conception S3D dans la documentation de l'API SkyCiv.
Classement des sections
Avant que toute résistance soit calculée, le module classe la section par clause 11. La bride et l'âme sont classées indépendamment. Chacun est vérifié par rapport au tableau 2 limites largeur-épaisseur pour sa répartition des contraintes déterminantes: compression, la capacité en flexion, ou une combinaison des deux.
La classe de bride et la classe d'âme résultantes déterminent chacune la formule de résistance qui s'applique à cet élément dans les clauses. 13.3 et 13.5. Classe 1 et 2 utiliser les propriétés des sections en plastique. Classe 3 utilise les propriétés de la section élastique. Classe 4 déclenche la réduction de la largeur effective ci-dessous.
Classe 4 Propriétés efficaces
Pour une classe 4 élément, le module calcule une largeur efficace pour la semelle de compression et une hauteur efficace pour l'âme, selon la clause 11 dispositions relatives à la largeur efficace. On dérive alors une surface efficace et un module de section efficace à partir de ces dimensions réduites..
Ces propriétés effectives remplacent les propriétés brutes avant le calcul de la résistance à la compression et à la flexion.. Les mêmes clauses de résistance s'appliquent quelle que soit la classe. Seules les propriétés de section qui y sont introduites changent.
Une section avec à la fois une semelle et une âme classée dans la classe 4, ou une classe 4 élément dont la largeur ou la hauteur effective est réduite à zéro ou en dessous, tombe en dehors de la portée prise en charge par le module et arrête le calcul.
Élancement de l'âme sous combinaison axiale et flexion
Tableau de la CSA S16-24 2 limite de classification Web, h/w ≤ (1900/√F<sub>y</sub>)(1 − 0.65x), les usages x = C<sub>f</sub>/φC<sub>y</sub> comme indicateur du gradient de stress réel du Web. Ce proxy se découple du vrai gradient chaque fois que la force axiale est proche de sa capacité mais que le moment est petit. La section se lit alors comme presque axiale, même si sa toile n'est pas réellement proche d'un état de contrainte de compression uniforme.
Le module remplace x avec la vraie fraction de contrainte élastique, α = f<sub>a</sub>/(f<sub>a</sub> + f<sub>b</sub>) = C<sub>f</sub>·S/(C<sub>f</sub>·S + M<sub>f</sub>·A), où f<sub>a</sub> est la contrainte axiale moyenne et f<sub>b</sub> est la contrainte de flexion extrême des fibres. La limite d'élancement de la toile devient:
h/w ≤ (1900/√F<sub>y</sub>) × [0.35 + 0.65(1 − α)²]
À α = 1 (compression axiale pure), cela se réduit à 0.35 × 1900/√F<sub>y</sub> ≈ 670/√F<sub>y</sub>, Tableau de la CSA S16-24 1 limite. À α = 0 (flexion pure), ça donne le plein 1900/√F<sub>y</sub> limite. Entre les deux, le terme quadratique est calibré par rapport au terme classique (Timochenko) théorie du flambage des plaques, qui est convexe sur la plage de gradient de contrainte plutôt que linéaire.
Ce logiciel 0.65 le coefficient correspond au coefficient principal de la formule de base. Cela donne une petite marge supplémentaire sur le 0.62 valeur requise pour une tangence exacte à la courbe théorique.
Validation par rapport à la théorie des plaques et CSA S16-24
L'hypothèse: la limite quadratiquement corrigée reste prudente par rapport à la théorie rigoureuse du flambement élastique des plaques et au tableau de la CSA S16-24. 1 et le tableau 2 limites, sur toute la plage des gradients de contrainte, non seulement aux extrémités purement axiales et pures de flexion où la formule non modifiée est déjà exacte.
Le tableau 1 teste cela par rapport à la théorie classique des plaques sur toute la plage de gradient, de la flexion pure à la compression axiale pure. Le tableau 2 le teste par rapport à la table du code 1 (axial uniquement) et le tableau 2 (rapport de charge) limites, balayant les contraintes axiales et de flexion combinées de 0 à φF<sub>y</sub>. Les deux utilisent F<sub>y</sub> = 350 MPa, E = 200000 MPa, et ν = 0.3. Dans les deux, la limite du module reste égale ou inférieure à la valeur de référence. Il est plus conservateur vers le milieu de la plage de gradient et converge vers les valeurs du code aux extrémités purement axiales et purement courbées..
| Cas de stress | 1 − ψ | f1 | f2 = ψf1 | fa | fb | α | k(ψ) Timochenko | h/w Timochenko | h/w proposé | Marge |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Flexion | 2.00 | 1 | −1,00 | 0.00 | 1.00 | 0.00 | 24.0 | 2082.86 | 1900.00 | 91% |
| 1.33 | 1 | −0,33 | 0.33 | 0.67 | 0.33 | 11.5 | 1441.79 | 1213.89 | 84% | |
| Triangulaire | 1.00 | 1 | 0.00 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 8.4 | 1232.23 | 973.75 | 79% |
| 0.80 | 1 | 0.20 | 0.60 | 0.40 | 0.60 | 7.1 | 1132.88 | 862.60 | 76% | |
| 0.67 | 1 | 0.33 | 0.67 | 0.33 | 0.67 | 6.1 | 1050.07 | 802.22 | 76% | |
| Compression | 0.00 | 1 | 1.00 | 1.00 | 0.00 | 1.00 | 4.0 | 850.32 | 665.00 | 78% |
fa = Cf/A (MPa) | fb = Mf/S (MPa) | α | h/w Le tableau 1 | h/w Le tableau 2 | h/w proposé | Marge vs tableau 1 | Marge vs tableau 2 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0.00 | 670.00 | 1900.00 | 1900.00 | 284% | 100% |
| 0 | 78.75 | 0.00 | 670.00 | 1900.00 | 1900.00 | 284% | 100% |
| 0 | 157.5 | 0.00 | 670.00 | 1900.00 | 1900.00 | 284% | 100% |
| 0 | 236.25 | 0.00 | 670.00 | 1900.00 | 1900.00 | 284% | 100% |
| 0 | 315 | 0.00 | 670.00 | 1900.00 | 1900.00 | 284% | 100% |
| 78.75 | 0 | 1.00 | 670.00 | 1591.25 | 665.00 | 99% | 42% |
| 78.75 | 78.75 | 0.50 | 670.00 | 1591.25 | 973.75 | 145% | 61% |
| 78.75 | 157.5 | 0.33 | 670.00 | 1591.25 | 1213.89 | 181% | 76% |
| 78.75 | 236.25 | 0.25 | 670.00 | 1591.25 | 1359.69 | 203% | 85% |
| 157.5 | 0 | 1.00 | 670.00 | 1282.50 | 665.00 | 99% | 52% |
| 157.5 | 78.75 | 0.67 | 670.00 | 1282.50 | 802.22 | 120% | 63% |
| 157.5 | 157.5 | 0.50 | 670.00 | 1282.50 | 973.75 | 145% | 76% |
| 236.25 | 0 | 1.00 | 670.00 | 973.75 | 665.00 | 99% | 68% |
| 236.25 | 78.75 | 0.75 | 670.00 | 973.75 | 742.19 | 111% | 76% |
| 315 | 0 | 1.00 | 670.00 | 665.00 | 665.00 | 99% | 100% |
Combinaisons de charges et classification des sections signalées
Le module vérifie la barre par rapport à chaque combinaison de charges du modèle., pas un seul cas de charge. Classement des sections, et n'importe quelle classe 4 réduction de propriété effective, est répété pour chaque combinaison de charges. Le gradient de stress déterminant α dépend de la force axiale et du moment de cette combinaison, donc ça change d'une combinaison à l'autre.
Chaque contrôle d'utilité (tension, compression, la capacité en flexion, de cisaillement, actions combinées) rapporte uniquement sa propre combinaison de charges déterminante. Cette combinaison est celle qui produit son ratio d'utilité le plus élevé pour ce contrôle. Différents contrôles peuvent être régis par différentes combinaisons.
La classification des sections et le tableau 2 Les résultats d'élancement indiqués dans le rapport ne suivent pas cette logique de gouvernance par contrôle.. Au lieu, ils sont extraits de la combinaison de charges avec la force axiale pondérée la plus élevée, C<sub>f</sub>, à travers le modèle. Cette combinaison n'est pas nécessairement celle qui régit tout contrôle individuel des services publics.. Une section peut être signalée comme Classe 3 basé sur son plus haut-C<sub>f</sub> combinaison. Une combinaison différente, avec un plus petit C<sub>f</sub> mais un moment plus grand, pourrait produire un effet moins favorable α. Cette combinaison classerait la section comme classe 4 s'il avait été vérifié tout seul.
