概要概要
このモジュールは、CSA S16-24 に従って鋼部材を設計およびチェックします. Iシェイプをサポートします, T字型, チャンネル, およびHSSセクション (RHS, 高等学校, CHS), 標準のカナダのセクションまたはユーザー定義のカスタム セクションを使用する.
モジュールは軸張力をチェックします, 軸圧縮, 両方の主軸を中心とした曲げ, 剪断, およびこれらの効果間の複合アクションの相互作用. 圧縮チェックには曲げも含まれます, ねじれ, 屈曲性トリジョンの座屈. 曲げチェックには、横方向にサポートされていない部材の横方向のねじり座屈が含まれます. 局所座屈のセクション分類は、すべての抵抗計算の前に自動的に実行されます。.
セクションの分類
抵抗を計算する前に, モジュールは条項ごとにセクションを分類します 11. フランジとウェブは独立して分類されます. それぞれがテーブルに対してチェックされます 2 支配的な応力分布の幅対厚さの制限: 圧縮, 曲げ, または両方の組み合わせ.
結果として得られるフランジ クラスとウェブ クラスはそれぞれ、条項内のその要素に適用される抵抗の式を決定します。 13.3 そして 13.5. クラス 1 そして 2 プラスチック断面特性を使用する. クラス 3 弾性セクションのプロパティを使用します. クラス 4 以下の有効幅の縮小をトリガーします.
クラス 4 有効な特性
クラスの場合 4 要素, モジュールは圧縮フランジの有効幅とウェブの有効高さを計算します。, 同条項に従って 11 有効幅規定. 次に、これらの縮小された寸法から有効断面積と有効断面係数を導き出します。.
これらの有効な特性は、圧縮抵抗と曲げ抵抗が計算される前の全体的な特性に置き換わります。. 階級に関係なく同じ抵抗条項が適用される. それらに入力されたセクションのプロパティのみが変更されます.
フランジとウェブの両方がクラスとして分類されたセクション 4, またはクラス 4 有効な幅または高さがゼロ以下に減少する要素, モジュールのサポート範囲外となり、計算が停止します.
軸方向と曲げを組み合わせた場合のウェブの細さ
CSA S16-24 の表 2 Web 分類の制限, h/w ≤ (1900/√Fy)(1 − 0.65x), 用途 x = Cf/φCy ウェブの実際の応力勾配の代用として. このプロキシは、軸力がその能力に近いがモーメントが小さい場合には、真の勾配から切り離されます。. 断面はほぼ軸方向となります。, ウェブが実際には均一な圧縮応力状態に近くない場合でも、.
モジュールが置き換えられます x 真の弾性応力分率で, α = fa/(fa + fb) = Cf·S/(Cf·S + Mf·A), どこ fa は平均軸応力であり、 fb は極度の繊維曲げ応力です. ウェブの細さの限界は:
h/w ≤ (1900/√Fy) × [0.35 + 0.65(1 − α)²]
で α = 1 (純粋な軸圧縮), これは次のようになります 0.35 × 1900/√Fy ≈ 670/√Fy, CSA S16-24 の表 1 制限. で α = 0 (純粋な曲げ), それは完全に与えます 1900/√Fy 制限. 二人の間で, 二次項は古典的な項に対して校正されています (ティモシェンコ) プレート座屈理論, これは、線形ではなく、応力勾配範囲全体にわたって凸状です。.
の 0.65 係数は基本式の主要係数と一致します. これにより、わずかな追加マージンが得られます。 0.62 理論上の曲線に正確に接するために必要な値.
プレート理論および CSA S16-24 に対する検証
仮説: 二次補正された制限は、厳密な弾性プレート座屈理論と CSA S16-24 独自のテーブルの両方に対して保守的なままです。 1 および表 2 限界, 応力勾配の全範囲にわたって, 修正されていない式がすでに正確である純粋な軸方向および純粋な曲げの端点だけでなく.
テーブル 1 これを勾配範囲全体にわたって古典的なプレート理論に照らしてテストします, 純粋な曲げから純粋な軸圧縮まで. テーブル 2 コードのテーブルに対してテストします 1 (アキシャルのみ) および表 2 (負荷率) 限界, からの軸応力と曲げ応力を組み合わせたスイープ 0 に φFy. どちらも使用します Fy = 350 MPa, E = 200000 MPa, そして ν = 0.3. どちらでも, モジュールの制限が基準値以下にとどまる. 勾配範囲の中央付近で最も保守的であり、純粋な軸方向および純粋な曲げの終点でのコード値に収束します。.
| ストレスケース | 1 − ψ |
f1 |
f2 = ψf1 |
fa |
fb |
α |
k(ψ) ティモシェンコ |
h/w ティモシェンコ |
h/w 提案された |
マージン |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| たわみ | 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% | |
| 三角 | 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% | |
| 圧縮 | 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 テーブル 1 |
h/w テーブル 2 |
h/w 提案された |
マージンとテーブル 1 | マージンとテーブル 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% |
荷重の組み合わせと報告されるセクションの分類
モジュールは、モデル内のすべての荷重の組み合わせに対してメンバーをチェックします。, 単一の荷重ケースではありません. セクション分類, そしてどのクラスでも 4 実効特性の低減, 荷重の組み合わせごとに繰り返されます. 支配応力勾配 α その組み合わせの軸力とモーメントに依存します, 組み合わせごとに変化します.
各ユーティリティチェック (テンション, 圧縮, 曲げ, 剪断, 複合アクション) 独自の管理荷重の組み合わせのみを報告します. その組み合わせは、その小切手に対して最も高い利用率を生み出す組み合わせです。. さまざまなチェックをさまざまな組み合わせで制御できます.
セクションの分類と表 2 レポートに示されている細さの結果は、このチェックごとの管理ロジックに従っていません. 代わりに, これらは、最大の係数軸力を伴う荷重の組み合わせから取得されます。, Cf, モデル全体にわたって. この組み合わせは、必ずしも個々のユーティリティ チェックを決定するものではありません。. セクションはクラスとして報告される可能性があります 3 その最高値に基づいて-Cf 組み合わせ. 違う組み合わせ, より小さいもので Cf しかし、もっと大きな瞬間, あまり好ましくない結果を生む可能性がある α. この組み合わせにより、セクションがクラスとして分類されます。 4 独自にチェックしていたら.
