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複合梁設計のウォークスルー

Hope you have gone through our earlier blog AS2327複合設計例 which gives an overall idea about the Composite Design Model. If you have done so already, I would request you to please go through it and come back here. For those who have visited the same, please read on.

For today, let’s have a walkthrough to understand the process of designing a composite beam and the step by step calculations obtained using SkyCiv’s Composite Beam design program.

コンクリート部​​分の有効断面の決定 (有効幅)

The first step in defining a composite beam cross section is to access the width of concrete flange available to act compositely with the steel section. 有効幅はビームのスパンに関連して表されます. 有効幅の一定値を L/4 とする.

有効部分鋼断面の決定:

圧縮下の鉄骨梁, コンパクトでないか細い場合、そのセクションは座屈します. この場合, only effective area is considered in the design. For this, セクションはカテゴリに分類する必要があります. コンパクト/ノンコンパクト/スレンダー.

コンパクトなセクションは、非コンパクトなセクションよりも優先されます. いずれかの要素が非コンパクト セクションのカテゴリに該当する場合, その有効部分は、削減された幅を計算することにより、さらなる計算で考慮する必要があります. コンパクトセクション用, 断面積全体が削減なしで有効であると仮定されます. 断面を持つ 細い 要素は ない 利用される.

鋼板の有効幅は、AS4100 に従って決定されます。これにより、局所的な座屈による要素の細長さが計算されます。. 局部座屈の要素の細さは、次のようにチェックする必要があります。:

強度のための梁の設計

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。.

    • を考慮してモーメント容量を算出 完全せん断接続 (FSC) つまり. β=1.0
    • FSCの一員として, 3 プラスチック中立軸のさまざまなケース (PNA) モーメント容量の評価には位置決めが考慮されます.
    • コンクリートスラブが鉄骨よりも強い場合, の PNA の中にあります コンクリートスラブ 図に示すように (1). この場合, the ultimate flexural strength is determined from a simple couple force.

図(1) : PNA lies in concrete slab

    • 鉄骨がコンクリートスラブよりも強い場合, プラスチックの中立軸は、図 1 に示すように、スチール ビーム内にあります。 (2). この場合, モーメントの強さは、張力の重心の周りのモーメントを合計することによって得ることができます. このカテゴリには 2 つのサブケースがあります。. PNA は鋼製梁の上部フランジ内にあります 図 (2-a)または PNAはウェブにあります 図 (2-b).

図(2-a) : PNA lies in Top Flange of Steel Beam 図(2-b) : PNA lies in Top Flange of Steel Beam

    • コンクリート床版の下に波板がある場合, FSC の抵抗モーメントは、同様の方法で計算されます。 3 PNA位置の可能性. 抵抗モーメントを評価する際に、デッキの向きも考慮されます。. デッキはビームのスパンに平行です (θ=0), デッキはビームのスパンに垂直です (θ=90) またはビームスパンの範囲のデッキによってなされる任意の角度 0 に 90(0<θ<90)
    • これに加えて, を考慮してモーメント容量を計算します。 部分せん断接続 (PSC) つまり. の値 β=0.1~ 0.9
    • このプログラムは、鉄骨梁セクションのみのモーメント容量も推定します。. NO COMPOSITE ACTIONの場合. これは、次の場合です。 β=0 したがって, 断面のコンクリート スラブは、フレクシャの設計には何の役割も果たしません。. これは、非常に短い期間の建設中に当てはまる場合があります.
    • ASの規定通り:2327, せん断結合度の関係 b およびモーメント抵抗比 (つまり. 特定の β 値に対応するモーメントと β=1 に対応するモーメントの比) for various values of β ranging from 0 に 1.0 プロットされます.
    • ユーザーは、指定された断面寸法とせん断結合に対する、ある程度のせん断接続のモーメント容量についてのアイデアを得ることができます. プログラムとグラフを使用して、サイズと間隔に関するせん断コネクタの試行回数を実行できます。.

Design of Beam for Shear

    • 縦方向のせん断だけでなく、縦方向のせん断についてもせん断チェックが計算されます。.
    • 縦方向のせん断は、コンクリート スラブと鉄骨梁の間の境界面で評価されます.
    • 指定されたサイズと間隔について (または数字) せん断コネクタの, the longitudinal shear carrying capacity is evaluated. したがって, user gets provided value of b for the shear connection. The minimum required value of β is calculated by the program as per Cl. 3.5.8.3. The required value of β for the desired moment of resistance can be obtained from the graph above.
    • The above evaluation can guide the user about optimization in case of shear connectors based on the criteria of longitudinal shear resistance.
    • The vertical shear resisted by the given cross section is evaluated based on contribution from slab (AS2327による), 構造用鋼 (AS4100による) せん断コネクタ (AS2327による).
    • ユーザーは、せん断耐力計算でコンクリート スラブからのせん断寄与を考慮するか無視するかを指定できます.
    • プログラムでは 2 種類のせん断コネクタがサポートされています。. せん断スタッドと構造用ボルト.
    • プログラム出力は、せん断コネクタの詳細規定についてユーザーに通知します。. 最短日. コネクタの, 最小および最大許容間隔, エッジ距離, 行数など.

Design of Beam for Serviceability

    • The serviceability calculations involves estimation of deflection under the following cases:
      • construction stage (Steel beam only)
      • service stage-short term effects (複合セクション)
      • service stage-long term effects due to shrinkage (複合セクション)
      • service stage-long term effects due to creep (複合セクション)
    • The program is capable of calculating the deflection for the above cases based on the theory of either UN-CRACKED section or CRACKED section. The choice is given to the user to specify the section type viz. cracked or un-cracked.
    • 未割れ部で解析した場合, 構造用鋼に関するコンクリートの変形領域がプログラムによって評価され、その後、たわみの計算に必要な他の断面特性が評価されます。.
    • ひび割れ部の解析は、複合部ではコンクリートを無視するという前提に基づいています。.
    • 上記の場合の総たわみが計算されます。これは、特定の断面の許容たわみと見なされ、実際のたわみと比較されます。.

複合柱の同様のウォークスルーに関する次のブログについては、このスペースに注目してください。.

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