Ontwerp van samengestelde leden volgens AS2327: 2017

In dit artikel, we zullen u door verschillende aspecten van onze Composite Design Module leiden voorafgaand aan de release van onze nieuwe Composite Design Software – een uitgebreide oplossing voor analyse en ontwerp van composietkolommen en vloersystemen.

De module heeft de capaciteit om ontwerpberekeningen uit te voeren voor samengestelde kolommen, balken, en plaat volgens AS2327:2017. De module kan worden gebruikt als een stand-alone applicatie of als een geïntegreerd platform na het uitvoeren van de analyse in Structurele 3D.

Kenmerken van de module:

• Ontwerp van kolommen, balken en platen onder ENKEL DAK volgens sterkte: (ULS) & Onderhoudscriteria (SLS)
• Meerdere liggers en kolommen kunnen worden verwerkt en ontworpen in één enkele run
• Het ontwerp ondersteunt verschillende soorten liggers en kolommen zijn beschikbaar
• De relatie tussen het weerstandsmoment van een ligger en de mate van afschuifverbinding kan grafisch worden geëvalueerd in het geval van staalbetonliggers voor zowel volledige als gedeeltelijke afschuifverbinding
• Interactiediagrammen gepresenteerd in het geval van kolommen als onderdeel van Momentcapaciteitsberekeningen
• Mogelijkheid om de bijdrage van de plaat op te nemen of uit te sluiten in moment- en afschuifcapaciteitsberekeningen in de begin- en staalbetonfase
• Verschillende oriëntaties van dekprofielen variërend van 0 naar 90 kan worden geprobeerd volgens dekfabrikanten’ specificaties
• Gebruikers kunnen ook de impact op de Moment-capaciteit controleren door verschillende plaatsingsposities in te voeren op het gebied van flensinbedding in een betonplaat.
• Onderhoudstests voor zowel korte als lange termijn beladingscondities, inclusief kruip en krimp
• Kruiptijd kan zijn volgens de invoer van de gebruiker en kan de doorbuigingsberekeningen evalueren, kan worden bereikt op verschillende levensduur van het lid
• Langs- en dwarsschuifcontroles voor zowel kolommen als liggers
• Gecombineerde moment- en afschuifinteractiecontroles voor kolommen en liggers
• Bedekte de database van Australische stalen buizen en ik vorm profielen
• Verschillende omgevingscondities namelijk. dor, interieur

Samengestelde kolommen:

Composietkolommen zijn stalen kolommen waarvan de sterkte is verbeterd door ze te omhullen/vullen met gewapend beton. Ze hebben een bewezen aardbevingsbestendigheid over de gewone kolommen.

De module omvat: 3 soorten composiet kolomontwerp namelijk. ingekapseld, Vierkante/rechthoekige holle buis gevuld met beton en ronde holle buis gevuld met beton

Type 1: Ik vorm Ingepakt in beton

 

Type-2:Vierkante holle betonnen gevulde buis (SHCFT)

 

Type-3:Ronde holle betonnen gevulde buis (CHCFT)

• Met beton gevulde stalen buiskolommen voorkomen effectief het naar binnen gerichte lokale knikken van de stalen buis, wat resulteert in een hogere lokale kniksterkte dan hogere holle stalen buisvormige kolommen. De zijdelingse druk in stalen buizen veroorzaakt een opsluitend effect in beton, waardoor de sterkte en taaiheid wordt verbeterd.
• Stalen contributiefactor (Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 4.1.1.5)wordt geëvalueerd als het eerste waarmee kan worden vastgesteld of de kolom met de gegeven invoer zal fungeren als een composiet of alleen beton of alleen staal.
• Het programma ontwerpt de kolom automatisch als een samengestelde kolom wanneer de staalbijdragefactor in het bereik van . ligt 0.2 naar 0.9.
• Ultieme ontwerpsterktecontroles bestaande uit het volgende::
  • Axiale belastingscapaciteit-Sectieweerstand: (Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 4.1.2)
  • Axiale belastingscapaciteit-lid weerstand (Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 4.1.3)
  • Buigen en compressie (Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 4.1.2.4)
  • Gecombineerde axiale plus uniaxiale buiging (Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 4.2.2)
  • Gecombineerd axiaal plus biaxiaal buigen (Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 4.2.3)
  • Longitudinale afschuifcontrole (Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 4.1.2) & EN1994-1-1:2004
  • Dwarsschuifcontrole (Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 4.1.2)
• Effect van lokale knik wordt gecontroleerd volgens Cl. 4.1.1.6 voor SHCFT & RHCFT
• De detailleringsbepalingen worden verzorgd door de berekeningen van de minimale wapening te tonen, de minimaal vereiste afstand, en staafdiameter voor langs- en afschuifwapening volgens Cl.4.3
• De momentcapaciteitsberekeningen zijn beschikbaar voor zowel de eerste orde als de tweede orde lineaire elastische analyse. De gedetailleerde stapsgewijze berekening en het interactiediagram voor tweede orde analyse volgens Cl. 4.5 kan worden verkregen als uitvoer.
• onvolkomenheden van leden, effectieve buigstijfheid (NEE)_eff,II, vermindering van de momentcapaciteit door slankheid/knikeffecten, enzovoort. worden beschouwd onder tweede-orde-analyse.

Typisch interactiediagram voor kolom

• Het programma evalueert de momentcapaciteit voor zowel de grote als de kleine as van de kolom en de resultaten worden gepresenteerd in de vorm van een interactiegrafiek.
• De bovenstaande afbeelding toont de interactiecurve voor composietkolommen die worden onderworpen aan gecombineerde axiale kracht en buiging. Ter vereenvoudiging:, de curve wordt vervangen door een veelhoekig diagram gedefinieerd met behulp van bepaalde kritische punten. Deze VIER kritische punten op de interactiegrafiek worden hieronder gedefinieerd en uitgelegd.
  • Punt A: Alleen axiale kracht N_A = Nee_ONS
  • Punt B: Alleen buigend moment =M_EN1993-1-1
  • Punt C:N_c = A_cf_CD, M_c = M_EN1993-1-1
  • Punt D: N_D = 0,5N_C, M_D = M_max
• Hieronder volgt de voorbeelduitvoer voor een interactiediagram met curven voor zowel de sectiecapaciteit als de staafcapaciteit voor de proefkolomsectie op basis van Cl.4.2

Interactiediagram voor kolom verkregen met behulp van de module Composite Design

Samengestelde balken:

Samengestelde liggers zijn warmgewalste secties die samen met de plaat werken. De composietinteractie wordt bereikt door de bevestiging van afschuifconnectoren die aan de bovenflens van de stalen balk zijn gelast. De afschuifconnectoren zorgen voor de longitudinale afschuifverbinding tussen de betonplaat en de balk.

De SkyCiv Composite Design Module covers 2 basissoorten balken namelijk. met metalen dek en zonder metalen dek:

Balk met massieve plaat (zonder metalen dek)

Balk met metalen dek

Gebruikers kunnen ook de verschillende soorten dekprofielen kiezen, namelijk. Open trog, Re-entry en geknipte pan volgens eis. Zie onder:

Balk met open metalen dek van het trogtype

Balk met geknipt metalen dek van het pantype

Balk met metalen dek van het inspringende type

Gebruikers kunnen elke gewenste oriëntatie voor het dekprofiel geven, d.w.z. de hoek gemaakt door de dekribben met de overspanning van de balk zoals hieronder aangegeven. Het is een belangrijke overweging voor het ontwerp van een composietbalk, aangezien de oriëntatiehoek (θ) dicteert de bijdrage van beton in het gearceerde gebied voor de schatting van de effectieve diepte van de plaat. uiteindelijk, het Moment van weerstandsberekeningen wordt bepaald door de oriëntatiehoek van het dek. Wanneer de oriëntatiehoek in het bereik van 0 . ligt<θ<15, de moment van weerstand wordt berekend op basis van de totale dikte van beton, d.w.z. beton in het ribgedeelte wordt meegenomen in de berekening. Wanneer de oriëntatiehoek in het bereik van 15 . ligt<θ<90, het beton in het ribgedeelte (gearceerd gebied zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding:) wordt genegeerd in de berekeningen.

Dek oriëntatiehoek θ

• De stalen balk wordt gecontroleerd op slankheid. Het programma kan de samengestelde ontwerpberekeningen leveren voor zowel COMPACT- als NON-COMPACT-staalprofielen. Dus, de verlaging van de ‘niet-compacte’’ elementen worden automatisch door het programma in overweging genomen na sectieclassificatie.
• Er worden twee soorten afschuifconnectoren ondersteund in de module, namelijk. draadeinden en structurele bouten
• De keuze wordt aan de gebruiker gegeven om de schuifweerstand die wordt geboden door de plaat samen met de balk op te nemen/uit te sluiten.
• De bijdrage van de plaat voor een controle van de afschuifcapaciteit is optioneel en wordt overwogen op basis van de keuze gespecificeerd door de gebruiker.
• Ultieme ontwerpkracht (ULS) controles bestaande uit het volgende::
  • Sectie classificatie (Kunststof/Compact/Slank): Cl.3.4.3
  • Ontwerpmomentcapaciteit voor volledige en gedeeltelijke afschuifverbinding: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.5.4
  • Verticale afschuifcapaciteit van de plaat, stalen balk: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.5.5
  • Longitudinale afschuifcapaciteit:: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.6.3
  • Ontwerp van afschuifconnectoren: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.6 & Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.5.8
  • Detailleringsvoorzieningen voor afschuifconnectoren: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.6.4
  • Gecombineerde interactiecontrole voor Moment en Shear: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.5.6
• Onderhoudsvriendelijk ontwerp (SLS) controles bestaande uit het volgende::
  • Berekening van de krimprek in beton voor een bepaalde omgevingsconditie en voor een door de gebruiker gespecificeerde leeftijd van beton variërend van 1 jaar tot 30 jaar: Cl.3.1.7, AS3600-2018
  • doorbuiging op korte termijn van alleen stalen balk (bouwfase:): Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.10.3
  • doorbuiging op korte termijn van een staalbetonligger onder kortdurende belasting voor zowel gescheurde als niet-gescheurde secties: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.10.3
  • doorbuiging door kruip: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.10.3.3
  • langdurige doorbuiging door krimp: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 3.10.3.4
• De output van dit programma biedt interactie van Moment-capaciteit (Mrd) van een balk met verschillende graden van afschuifverbindingen (b) in een soortgelijk formaat als voorgeschreven in AS2327-Fig-3.5.4.3(B)

Typische relatie tussen moment van weerstand en mate van afschuifverbinding

Moment van weerstand versus mate van afschuifverbinding verkregen van de module

De module kan de verschillende posities van de plastic neutrale as evalueren en uiteindelijk het weerstandsmoment voor een geval waarbij de bovenflens gedeeltelijk is ingebed in een betonplaat. Dit is soms het praktische constructiescenario dat we hebben vastgelegd en dus kunnen de gedetailleerde stressblokparameters die nodig zijn voor het schatten van Mrd worden verkregen in de programma-uitvoer. Zie de onderstaande momentopname voor de details.

een) Een scenario wanneer Beam flens ingebed in beton b) Componenten die in aanmerking komen voor berekeningen van spanningsblokken

De bruikbaarheidsberekeningen zijn beschikbaar voor de gebarsten sectie of niet-gekraakte sectie volgens de gebruikersvereisten:.

Samengestelde platen:

Ter plaatse gestort beton, wapeningsnet, en de geprofileerde plaat zijn de belangrijkste componenten die een staalbetonplaat vormen.

Het ontwerp van een composietplaat omvat het evalueren van de capaciteit van elk van deze componenten en het verifiëren van de levensvatbaarheid ervan door hun gebruik te berekenen onder een bepaalde reeks belastingen.

Momenteel, het programma berekent de positieve buiging in het geval van het ontwerp van platen. Twee gevallen met betrekking tot Plastic Neutral Axis (PNA) vallen onder deze categorie namelijk. PNA. ligt in de plaat boven de beplating & PNA. ligt in de beschoeiing/ribzone. Het weerstandsmoment wordt berekend op basis van de positie van P.N.A zoals aangegeven in de onderstaande schetsen.

Zaak 1: Kunststof NVT. ligt in plaat boven de beplating

Geval-2: Kunststof NVT. ligt in de lakens

• Ultieme ontwerpkracht (ULS) controles bestaande uit het volgende::
  • Minimale dikte van de plaat: Cl.2.2.1
  • Moment capaciteit berekening: Kl.2.7.2
  • Verticale afschuifcapaciteit:: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 2.7.4
• Onderhoudsvriendelijk ontwerp (SLS) controles bestaande uit het volgende::
  • korte termijn doorbuiging van composietplaat voor zowel gescheurde als niet-gescheurde secties: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 2.8.3.2
  • doorbuiging door kruip: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 2.8.3.3
  • langdurige doorbuiging door krimp: Parameter gerelateerd aan de verdeling van spanningen in het beton als gevolg van de nabijheid van het bevestigingsmiddel tot een rand van het betonelement. 2.8.3.4

Goed, het was een geweldige reis voor mij. Tot nu toe, Ik had de ervaring om elk element afzonderlijk te ontwerpen. Maar, om alles onder ÉÉN dak te hebben is een lonende ervaring. ik hoop, je zult je ook zo voelen…

Samengestelde constructies ontwerpen – Aanmelden bij SkyCiv om vandaag nog toegang te krijgen tot de SkyCiv Composite Design Module!