複合ビーム設計
ANSI/AISC による 360-16

非住宅の高層ビル構造に関しては, 複合構造は、純粋なスチールまたはRCC構造よりも優先されます. 他の構造に対する複合構造の効率の鍵は、簡単な方法で表現できます. 鉄は引っ張りに強く、コンクリートは圧縮に強い. これらは、軽量ビームにつながる方法で利用されます. SkyCivの複合設計モジュール/プログラムは、ユーザーがアメリカの規定に効率的に準拠した複合ビームを設計できるようにすることができます,ヨーロッパとオーストラリアの基準.

記事上で, ANSI/AISC を考慮した複合ビーム設計について説明します。 360-16 設計コード.

 

キーポイント

• ASDのサポート & LRFD

複合ビーム プログラムは、AISC の両方の方法、つまり ASD をサポートします。 & LRFD. ユーザーは UI でメソッドを入力として選択し、それに応じてビームを設計できます。.

• 任意のデッキ方向のビームの設計.

モジュールは、デッキ付きまたはデッキなしの複合梁の設計を実行します. デッキ角度のあるデッキの向き >20 度は次のように見なされます。 “垂直デッキ付きビーム” 一方、角度 < 20 度は次のように見なされます。 “平行デッキ付きビーム”.

デッキ角度 45°

デッキ角度 0°

• モーメント容量

このプログラムは、たわみとホギングの場合を考慮して、曲げモーメント容量を推定します.
これらの容量は、以下にリストされているように、さまざまな可能なオプションで利用できます:
様々なデッキレイアウトが可能:

1. デッキなし
2. ビームに平行なクリップされたパン
4. ビームに垂直なクリップ パン
5. 梁に平行な波形の開いたトラフ
6. 梁に垂直な波形の開いたトラフ
7. 梁に平行な凹型波形
8. ビームに垂直な波形のリエントラント

 

• 応力ブロック図

応力ブロックのパラメータは、プログラムによってインテリジェントに計算され、PNA 位置に対するさまざまな程度のせん断接続に対して、特定のセクションの抵抗の最終的な瞬間に到達します。. それらは表形式で表されます. 下図参照

さまざまな程度の複合アクションに対するモーメント抵抗

3 デッキなしのビームの場合の PNA 位置の可能なケースが示されています。

私) PNA は CONCRETE SLAB にあります

 

ii) PNAはSTEEL FLANGEにあります

iii) PNAはSTEEL WEBにあります

• 間の関係 せん断結合度 そして モーメント抵抗比

曲げモーメント容量の計算は、UNIQUE GRAPH を介してさまざまな程度のせん断接続に対して表示されるため、ユーザーは次のことができます。:
私) シアコネクタの現状に対するモーメント容量の評価
ii) せん断結合データの異なるセットのモーメント容量を予測する
下図参照

 

せん断結合度とモーメント抵抗比の関係

 

部分合成のグラフと表アクションの使用方法?

せん断スタッドの仕様を参照してください。, 直径 & プログラムを使用してデザインチェックを実行した後に取得するSkyCivレポートからのスタッドの間隔. 仕様のサンプル スナップショットは次のとおりです。.

 

• • 「複合作用度」の値を選択 X軸上.
  • グラフのY軸のモーメント抵抗比のそれぞれの値を取得します.
  • 図 2 から複合アクションの各度合いに対するモーメント抵抗の値を取得します。.

 

• 材料グレード:
  プログラムは、以下に示すように、さまざまな材料グレードの設計を評価できます。.

 

• 鋼材区分の分類

複合ビームのモーメント容量の計算は、鋼製ビーム断面要素の分類によって異なります.

a. 比 h/tw を計算する

どこ,

h = フランジ間のウェブのクリア距離
tw = ウェブの厚さ

この比率を B 章の値と比較します。, 表 B4.1b

c. 鉄骨要素の分類を決定する.

d. 注意すべきは、 コンパクトと非コンパクト スチールセクションが使用されています. 複合梁では、細長い要素を持つ断面は回避されます.

 

• モーメント容量:

強度基準の複合梁の設計には、モーメント容量の計算が含まれます. このモジュールは、単純支持ビームの場合として、ビームのたわみモーメント容量を評価できます。. 複合ビームを設計する際に考慮する必要がある 3 つの可能性があります。. プログラムは 3 つの可能性をすべて考慮し、各ケースの詳細な計算を提供します。.

• • フルコンポジットアクション (完全せん断接続)

モーメント容量は、水平せん断全体がせん断結合によって伝達されることを考慮して計算されます。.

 

• • 複合アクションなし (せん断接続なし)

この場合のみ鉄骨梁のモーメント容量を計算. このケースは、建設中の短い期間にたまたま発生します。.

 

 

• • 部分複合アクション (部分せん断接続)

モーメント容量は、せん断コネクタを介した水平せん断の部分伝達を考慮して計算されます. せん断結合の程度を適切に選択することで、鋼とコンクリートの特性を非常に効率的に使用できます。.

 

 

• せん断耐力:

せん断耐力は、縦方向のせん断だけでなく、横方向のせん断についても計算されます.

 

縦せん断:

1. 1. 単純支持梁の場合、コンクリート スラブと鋼梁の間の境界面における縦方向せん断全体が、鋼製頭付きスタッドまたは鋼製チャネル アンカーによって伝達されると想定されます。.
   2. 部分複合アクションの評価手順では、水平せん断抵抗の基準に基づいて、スチール アンカーの最適化についてユーザーをガイドできます。.

ステップバイステップの計算では、以下に示すように、ユーザーへの適切なメッセージとともに、それらに対するチェックとともに、必要および提供されたシア コネクタの数も示されます。

 

 

横せん断:

与えられた断面が抵抗する垂直せん断は、構造用鋼のみからの寄与に基づいて評価されます (AISCによる 360-16). 詳細な計算により、横方向のせん断強度と、入力との比較が得られ、以下に示すように、ユーティリティ比とステータスが決定されます。.

 

 

• テストと検証:

プログラムからの出力を取得しました 9 複合ビーム設計用の市場で入手可能なツールを使用して、さまざまなケースを検証しました。.

Here is the list which covers all the cases:

これは、グラフ形式で表示された結果の比較です:

 

 

テストは、行われた技術的考慮事項を検証するために実行されます, 適用されるセクション/条項, 実行された計算. 以下は、SkyCiv と他のツールの結果の比較のスナップショットです。.