Progettazione di membri compositi secondo AS2327: 2017

In questo articolo, ti guideremo attraverso vari aspetti del nostro modulo di progettazione composita prima del rilascio del nostro nuovo software di progettazione composita – una soluzione completa per l'analisi e la progettazione di colonne composite e sistemi a pavimento.

Il modulo ha la capacità di eseguire calcoli di progettazione per colonne composite, travi, e lastra secondo AS2327:2017. Il modulo può essere utilizzato come applicazione standalone o come piattaforma integrata dopo aver eseguito l'analisi in 3D strutturale.

Caratteristiche del modulo:

• Progettazione di colonne, travi e solai sotto TETTO SINGOLO come da Forza (ULS) & Criteri di manutenzione (SLS)
• È possibile gestire e progettare più travi e colonne in un'unica corsa
• Il design supporta diversi tipi di travi e colonne
• La relazione tra il Momento di resistenza di una trave e il grado di connessione a taglio può essere valutata graficamente nel caso di travi composite per la connessione totale così come il grado di connessione a taglio parziale
• Grafici di interazione presentati nel caso di colonne come parte dei calcoli della capacità del momento
• Possibilità di includere o escludere il contributo della soletta nei calcoli del momento e della capacità di taglio nella fase iniziale e composita
• Vari orientamenti dei profili del ponte che vanno da 0 per 90 può essere provato secondo i produttori di deck’ specifiche
• Gli utenti possono anche verificare l'impatto sulla capacità del momento introducendo varie posizioni di posizionamento in termini di incastro della flangia in una soletta di calcestruzzo.
• Controlli di manutenzione per condizioni di carico a breve ea lungo termine che includono lo scorrimento e il ritiro
• Il tempo di scorrimento può essere conforme all'input dell'utente e può valutare i calcoli della deflessione possono essere ottenuti a varie durate del membro
• Prove di taglio longitudinali e trasversali per pilastri e travi
• Verifiche combinate dell'interazione di momento e taglio per pilastri e travi
• Coperto il database dei tubi d'acciaio australiani e dei profili I shape
• Varie condizioni ambientali es. arido, interno

Colonne composite:

Le colonne composite sono colonne in acciaio la cui resistenza è stata migliorata inglobandole/riempiendole con cemento armato. Hanno una comprovata resistenza ai terremoti rispetto alle colonne ordinarie.

Il modulo copre 3 tipi di design della colonna composita vale a dire. Racchiuso, Tubo cavo quadrato/rettangolare riempito di calcestruzzo e tubo cavo circolare riempito di calcestruzzo

Tipo 1: I forma Incassato nel cemento

 

Tipo-2:Tubo quadrato vuoto riempito di cemento (SHCFT)

 

Tipo-3:Tubo circolare riempito di cemento armato (CHCFT)

• Le colonne in tubo d'acciaio con riempimento in calcestruzzo prevengono efficacemente l'instabilità locale verso l'interno del tubo d'acciaio, determinando una maggiore resistenza all'instabilità locale rispetto alle colonne tubolari in acciaio cavo più elevate. La pressione laterale nei tubi di acciaio induce un effetto di confinamento nel calcestruzzo, aumentando così la resistenza e la duttilità.
• Fattore di contribuzione dell'acciaio (lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 4.1.1.5)viene valutato come la prima cosa con cui si può accertare se la colonna con dati input agirà come un composito o solo cemento o solo acciaio.
• Il programma progetterà automaticamente la colonna come una colonna composita quando il fattore di contributo dell'acciaio è compreso nell'intervallo di 0.2 per 0.9.
• I controlli finali della resistenza del progetto comprendevano quanto segue:
  • Capacità di carico assiale-Resistenza di sezione (lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 4.1.2)
  • Capacità di carico assiale-Resistenza dell'elemento (lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 4.1.3)
  • Disponibile per l'esecuzione tramite API (lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 4.1.2.4)
  • Piegatura combinata assiale più uniassiale (lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 4.2.2)
  • Piegatura combinata assiale più biassiale (lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 4.2.3)
  • Controllo a taglio longitudinale (lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 4.1.2) & EN1994-1-1:2004
  • Controllo a taglio trasversale (lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 4.1.2)
• L'effetto dell'instabilità locale è verificato secondo Cl. 4.1.1.6 per SHCFT & RHCFT
• Le disposizioni di dettaglio sono soddisfatte mostrando i calcoli del rinforzo minimo, la distanza minima richiesta, e diametro della barra per armatura longitudinale ea taglio come da Cl.4.3
• I calcoli della capacità del momento sono disponibili sia per il primo ordine che per l'analisi elastica lineare del secondo ordine. Il calcolo dettagliato passo dopo passo e il diagramma di interazione per l'analisi del secondo ordine di cui al Cl. 4.5 può essere ottenuto come output.
• Imperfezioni dei membri, rigidezza flessionale efficace (NO)_eff,II, riduzione della capacità del momento a causa degli effetti di snellezza/instabilità, eccetera. sono considerati in analisi di secondo ordine.

Tipico diagramma di interazione per Colonna

• Il programma valuta la capacità del momento per l'asse maggiore e minore della colonna e i risultati sono presentati sotto forma di grafico di interazione.
• L'immagine sopra mostra la curva di interazione per colonne composite soggette a forza assiale combinata e flessione. Per semplificazione, la curva è sostituita da un diagramma poligonale definito utilizzando alcuni punti critici. Questi QUATTRO i punti critici sul grafico di interazione sono definiti e spiegati di seguito.
  • Punto A: Solo forza assiale N_A = N_NOI
  • Punto B: Solo momento flettente =M_{Resistenza della sezione in compressione}
  • Punto C:N_c = A_cf_CD, M_c = M_{Resistenza della sezione in compressione}
  • Punto D: N_D = 0,5 N_C, M_D = M_max
• Di seguito è riportato l'output di esempio per un diagramma di interazione che mostra le curve sia per la capacità della sezione vale a dire che per la capacità dell'asta per la sezione della colonna di prova in base al Cl.4.2

Diagramma di interazione per Colonna ottenuto utilizzando il modulo Composite Design

Travi composite:

Le travi composite sono sezioni laminate a caldo che agiscono in modo composito con la soletta. L'interazione composita è ottenuta mediante il fissaggio di connettori a taglio saldati alla flangia superiore della trave in acciaio. I connettori a taglio forniscono la connessione a taglio longitudinale tra la soletta in calcestruzzo e la trave.

Il modulo di progettazione composita SkyCiv copre 2 tipi di base di travi vale a dire. con piano in metallo e senza piano in metallo:

Trave con soletta piena (senza pedana metallica)

Trave con ponte in metallo

Gli utenti possono anche scegliere i vari tipi di profili del mazzo, vale a dire. Abbeveratoio aperto, Pentola rientrante e ritagliata secondo il requisito. Vedi sotto:

Trave con ponte in metallo di tipo a trogolo aperto

Trave con ponte in metallo tipo pan tagliato

Trave con impalcato metallico di tipo rientrante

Gli utenti possono fornire qualsiasi orientamento desiderato per il profilo del ponte, ad es. l'angolo formato dalle nervature dell'impalcato con la campata della trave come indicato di seguito. È una considerazione importante per la progettazione della trave composita come angolo di orientamento (θ) detta il contributo del calcestruzzo nell'area ombreggiata per la stima della profondità effettiva della soletta. In definitiva, i calcoli del momento di resistenza sono regolati dall'angolo di orientamento dell'impalcato. Quando l'angolo di orientamento è compreso nell'intervallo 0<θ<15, il il momento di resistenza è calcolato in base allo spessore complessivo del calcestruzzo, ad es. il calcestruzzo nella porzione di nervatura è considerato nel calcolo. Quando l'angolo di orientamento è compreso nell'intervallo 15<θ<90, il calcestruzzo nella porzione di nervatura (area ombreggiata come mostrato nell'immagine qui sotto) viene ignorato nei calcoli.

Angolo di orientamento della piattaforma θ

• La trave in acciaio viene controllata per la snellezza. Il programma può fornire i calcoli del progetto composito per le sezioni in acciaio COMPACT e NON COMPACT. così, la riduzione dei “non compatti”.’ gli elementi saranno considerati automaticamente dal programma dopo la classificazione della sezione.
• Nel modulo sono supportati due tipi di connettori a taglio, vale a dire. prigionieri con testa e bulloni strutturali
• E' data all'utilizzatore la scelta di includere/escludere la resistenza al taglio offerta dalla soletta insieme alla trave.
• Il contributo della soletta per la verifica della capacità di taglio è facoltativo e si considera in base alla scelta indicata dall'utente.
• Massima forza progettuale (ULS) controlli composti da quanto segue:
  • Classificazione delle sezioni (Plastica/Compatto/Snello): Cl.3.4.3
  • Capacità di design Moment per connessione a taglio totale e parziale: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.5.4
  • Capacità di taglio verticale della soletta, trave in acciaio: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.5.5
  • Capacità di taglio longitudinale: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.6.3
  • Progettazione di connettori a taglio: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.6 & lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.5.8
  • Disposizioni di dettaglio per connettori a taglio: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.6.4
  • Verifica dell'interazione combinata per Momento e Taglio: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.5.6
• Progettazione di funzionalità (SLS) controlli composti da quanto segue:
  • Calcolo della deformazione da ritiro nel calcestruzzo per una data condizione ambientale e per un'età del calcestruzzo specificata dall'utente che va da 1 anno a 30 anni: Cl.3.1.7, AS3600-2018
  • solo deflessione a breve termine della trave in acciaio (Fase di costruzione): lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.10.3
  • deflessione a breve termine di una trave composita sotto carico a breve termine per sezioni fessurate e non fessurate: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.10.3
  • flessione dovuta allo scorrimento: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.10.3.3
  • deflessione a lungo termine dovuta al restringimento: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 3.10.3.4
• L'output di questo programma fornisce l'interazione della capacità Moment (il sig) di una trave con vari gradi di connessione a taglio (b) in un formato simile a quello prescritto in AS2327-Fig-3.5.4.3(B)

Tipica relazione tra momento di resistenza e grado di connessione a taglio

Momento di Resistenza Vs Grado di Taglio Connessione ottenuta dal Modulo

Il modulo è in grado di valutare le varie posizioni dell'Asse Neutro Plastico e, in definitiva, il momento di resistenza per un caso in cui la flangia superiore è parzialmente annegata in una soletta di cemento. Questo è a volte lo scenario di costruzione pratico che abbiamo catturato e quindi i parametri dettagliati del blocco di sollecitazione necessari per stimare Mrd possono essere ottenuti nell'output del programma. Vedi l'istantanea qui sotto per i dettagli.

un carico) Uno scenario in cui la flangia della trave è incorporata nel calcestruzzo b) Componenti considerati per il calcolo dei blocchi di sollecitazione

I calcoli di manutenzione sono disponibili per entrambi i sezione incrinata o sezione non fessurata secondo le esigenze dell'utente.

Lastre composite:

Calcestruzzo gettato in opera, rete di rinforzo, e la lamiera profilata sono i componenti principali che formano una lastra composita.

La progettazione di una soletta composita prevede la valutazione della capacità di ciascuno di questi componenti e la verifica della sua fattibilità calcolando il loro utilizzo sotto un determinato insieme di carichi.

Attualmente, il programma calcola la flessione positiva nel caso della progettazione di lastre. Due casi per Plastic Neutral Axis (P.N.A) rientrano in questa categoria, vale a dire. P.N.A. giace nella lastra sopra il telo & P.N.A. si trova nella zona del telo/nervatura. Il momento di resistenza è calcolato in base alla posizione del P.N.A come indicato negli schemi sottostanti.

Caso 1: Plastica N.A. giace nella lastra sopra il rivestimento

Caso-2: Plastica N.A. giace nel lenzuolo

• Massima forza progettuale (ULS) controlli composti da quanto segue:
  • Spessore minimo della lastra: Cl.2.2.1
  • Calcolo della capacità del momento: Cl.2.7.2
  • Capacità di taglio verticale: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 2.7.4
• Progettazione di funzionalità (SLS) controlli composti da quanto segue:
  • deflessione a breve termine della lastra composita per sezioni fessurate e non fessurate: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 2.8.3.2
  • flessione dovuta allo scorrimento: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 2.8.3.3
  • deflessione a lungo termine dovuta al restringimento: lontano dagli effetti di elementi di fissaggio adiacenti o bordi dell'elemento in calcestruzzo. 2.8.3.4

Bene, è stato un viaggio fantastico per me. Finora, Ho avuto l'esperienza di progettare ogni elemento individualmente. Ma, avere tutto sotto UN tetto è un'esperienza gratificante. Spero, anche tu ti sentirai allo stesso modo…

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