Расчет составных элементов согласно AS2327: 2017

В этой статье, мы познакомим вас с различными аспектами нашего модуля «Композитный дизайн» перед выпуском нашего нового программного обеспечения для композитного дизайна. – комплексное решение для анализа и проектирования составных колонн и систем перекрытий.

Модуль имеет возможность выполнять проектные расчеты для композитных колонн., балки, и плита согласно AS2327:2017. Модуль можно использовать как отдельное приложение или как интегрированную платформу после выполнения анализа в Структурное 3D.

Особенности модуля:

• Дизайн колонн, балки и плиты под ОДНОКРОВЕЛЬНУЮ КРЫШУ по прочности (ULS) & Критерии работоспособности (СЛС)
• Несколько балок и колонн могут быть обработаны и спроектированы за один проход
• Конструкция поддерживает несколько типов балок и колонн.
• Соотношение между моментом сопротивления балки и степенью сдвигового соединения можно оценить графически в случае составных балок как для полного, так и для частичного сдвигового соединения.
• Диаграммы взаимодействия, представленные в случае столбцов как часть расчетов пропускной способности Moment
• Возможность включения или исключения вклада плиты в расчет момента и сопротивления сдвигу на начальном и сложном этапах
• Различная ориентация профилей палубы, начиная от 0 в 90 можно попробовать по производителям колод’ технические характеристики
• Пользователи также могут проверить влияние на пропускную способность Момента, вводя различные положения размещения с точки зрения заделки полки в бетонную плиту..
• Проверка работоспособности для краткосрочных, а также долгосрочных условий нагрузки, включая ползучесть и усадку.
• Время ползучести может быть в соответствии с пользовательским вводом и может оценивать расчеты прогиба, которые могут быть получены при различном сроке службы стержня.
• Продольные и поперечные проверки на сдвиг для колонн, а также балок
• Комбинированные проверки взаимодействия момента и сдвига для колонн и балок
• Охвачена база данных австралийских стальных труб и двутавровых профилей.
• Различные условия окружающей среды, т.. засушливый, интерьер

Составные столбцы:

Композитные колонны представляют собой стальные колонны, прочность которых была повышена за счет их облицовки/заполнения железобетоном.. Они обладают доказанной сейсмостойкостью по сравнению с обычными колоннами..

Модуль охватывает 3 типы конструкции составной колонны, а именно. Заключенный, Квадратная/прямоугольная полая труба, заполненная бетоном, и круглая полая труба, заполненная бетоном

Тип 1: Я формирую Заключенный в бетон

 

Тип-2:Квадратная полая бетонная заполненная труба (ШЧФТ)

 

Тип-3:Круглая полая бетонная труба (CHCFT)

• Заполненные бетоном колонны из стальных труб эффективно предотвращают локальный изгиб стальной трубы внутрь, что приводит к более высокой локальной прочности на изгиб, чем более высокие полые стальные трубчатые колонны.. Боковое давление в стальных трубах вызывает ограничивающий эффект в бетоне., тем самым повышая прочность и пластичность.
• Коэффициент вклада стали (Кл. 4.1.1.5)оценивается как первая вещь, с помощью которой можно установить, будет ли колонна с заданными входными данными действовать как композитная или только бетонная или только стальная..
• Программа автоматически спроектирует колонну как составную колонну, когда коэффициент вклада стали находится в диапазоне 0.2 в 0.9.
• Окончательная проверка прочности конструкции, состоящая из следующих:
  • Осевая грузоподъемность-сопротивление сечения (Кл. 4.1.2)
  • Осевая грузоподъемность-сопротивление элемента (Кл. 4.1.3)
  • Круглые и прямоугольные формы (Кл. 4.1.2.4)
  • Комбинированный осевой плюс одноосный изгиб (Кл. 4.2.2)
  • Комбинированный осевой плюс двухосный изгиб (Кл. 4.2.3)
  • Проверка продольного сдвига (Кл. 4.1.2) & EN1994-1-1:2004
  • Проверка на поперечный сдвиг (Кл. 4.1.2)
• Влияние местной потери устойчивости проверяют по Кл.. 4.1.1.6 для ШЧФТ & RHCFT
• Подробные положения обслужены, показывая расчеты минимального армирования, минимальный необходимый интервал, и диаметр стержня для продольной и поперечной арматуры по п.4.3
• Расчеты несущей способности доступны для первого порядка, а также для линейного упругого анализа второго порядка.. Подробный пошаговый расчет и диаграмма взаимодействия для анализа второго порядка по Кл.. 4.5 можно получить на выходе.
• Несовершенства членов, эффективная жесткость на изгиб (Нет)_эфф,II, снижение допустимого момента из-за эффекта гибкости/изгиба, и т.д. рассматриваются при анализе второго порядка.

Типичная диаграмма взаимодействия для столбца

• Программа оценивает допустимый момент как для большой, так и для малой оси колонны, и результаты представляются в виде интерактивной диаграммы..
• На приведенном выше рисунке показана кривая взаимодействия для композитных колонн, подвергающихся комбинированной осевой нагрузке и изгибу.. Для упрощения, кривая заменяется полигональной диаграммой, определяемой с помощью некоторых критических точек. Эти ЧЕТЫРЕ критические точки на диаграмме взаимодействия определены и объяснены ниже.
  • Точка А: Только осевая сила Н_А = Н_НАС
  • Точка Б: Только изгибающий момент = M_pl
  • Точка С:N_с = А_се_CD, M_с = М_pl
  • Точка D: N_D = 0,5 Н_С, M_D = М_{Максимум}
• Ниже приведен пример выходных данных для диаграммы взаимодействия, показывающей кривые как пропускной способности секции, так и пропускной способности элемента для пробной секции колонны на основе пункта 4.2.

Диаграмма взаимодействия для столбца, полученная с помощью модуля Composite Design

Композитные балки:

Составные балки представляют собой горячекатаные профили, которые композиционно взаимодействуют с плитой.. Композитное взаимодействие достигается за счет крепления соединителей на сдвиг, приваренных к верхней полке стальной балки.. Срезные соединители обеспечивают продольное сдвиговое соединение между бетонной плитой и балкой..

Модуль SkyCiv Composite Design охватывает 2 основные типы балок, а именно. с металлическим настилом и без металлического настила:

Балка со сплошной плитой (без металлического настила)

Балка с металлическим настилом

Пользователи также могут выбирать различные типы профилей палубы, а именно. Открытый желоб, Повторно входящий и обрезанный поддон согласно требованию. Смотри ниже:

Балка с металлическим настилом открытого желоба

Балка с металлическим настилом в виде защелки

Балка с металлическим настилом возвратного типа

Пользователи могут указать любую желаемую ориентацию профиля палубы, т.е.. угол между ребрами палубы и пролетом балки, как показано ниже. Это важное соображение для конструкции составной балки, так как угол ориентации (θ) диктует вклад бетона в заштрихованной области для оценки фактической глубины плиты. В конечном счете, Момент сопротивления при расчете определяется углом ориентации настила. Когда угол ориентации находится в диапазоне 0<θ<15, в момент сопротивления рассчитывается исходя из общей толщины бетона, т.е.. бетон в реберной части учитывается при расчете. Когда угол ориентации находится в диапазоне 15<θ<90, бетон в реберной части (заштрихованная область, как показано на рисунке ниже) в расчетах не учитывается.

Угол ориентации деки θ

• Стальная балка проверяется на гибкость. Программа может обеспечить составные расчеты конструкции для КОМПАКТНЫХ, а также для НЕКОМПАКТНЫХ стальных профилей.. таким образом, сокращение «некомпактного’ элементы должны автоматически учитываться программой после классификации секций.
• В модуле поддерживаются два типа сдвиговых соединителей, а именно. шпильки с головкой и конструкционные болты
• Пользователю предоставляется возможность включить/исключить сопротивление сдвигу, обеспечиваемое плитой вместе с балкой..
• Вклад плиты в проверку прочности на сдвиг является необязательным и учитывается на основе выбора, указанного пользователем..
• Максимальная прочность конструкции (ULS) чеки, состоящие из следующих:
  • Классификация секций (Пластик/Компактный/Тонкий): Кл.3.4.3
  • Допустимый расчетный момент для полного и частичного соединения на сдвиг: Кл. 3.5.4
  • Вертикальная способность к сдвигу плиты, стальная балка: Кл. 3.5.5
  • Прочность на продольный сдвиг: Кл. 3.6.3
  • Конструкция соединителей на сдвиг: Кл. 3.6 & Кл. 3.5.8
  • Положения о деталях для соединителей, работающих на сдвиг: Кл. 3.6.4
  • Комбинированная проверка взаимодействия для Moment и Shear: Кл. 3.5.6
• Удобство обслуживания (СЛС) чеки, состоящие из следующих:
  • Расчет деформаций усадки в бетоне для заданных условий окружающей среды и заданного пользователем возраста бетона в диапазоне от 1 год до 30 лет: п.3.1.7, AS3600-2018
  • только кратковременный прогиб стальной балки (Стадия строительства): Кл. 3.10.3
  • кратковременный прогиб композитной балки под кратковременной нагрузкой для секций с трещинами и без трещин: Кл. 3.10.3
  • отклонение из-за ползучести: Кл. 3.10.3.3
  • длительный прогиб из-за усадки: Кл. 3.10.3.4
• На выходе этой программы обеспечивается взаимодействие мощности Момента (мистер) балки с различной степенью сдвиговых связей (б) в формате, аналогичном предписанному в AS2327-Fig-3.5.4.3.(В)

Типичная зависимость между моментом сопротивления и степенью соединения при сдвиге

Момент сопротивления против степени сдвига Соединение, полученное из модуля

Модуль может оценивать различные положения пластиковой нейтральной оси и, в конечном счете, момент сопротивления для случая, когда верхний фланец частично заделан в бетонную плиту.. Иногда это практический сценарий строительства, который мы зафиксировали, и, таким образом, подробные параметры блока напряжений, необходимые для оценки Mrd, могут быть получены в выходных данных программы.. Подробности смотрите на снимке ниже.

а ) Сценарий, когда полка балки заделана в бетон b) Компоненты, учитываемые при расчете напряжения блока

Расчеты эксплуатационной пригодности доступны для треснувший участок или не взломанный раздел в соответствии с требованиями пользователя.

Композитные плиты:

Монолитный бетон, арматурная сетка, и профнастил являются основными компонентами, образующими композитную плиту.

Проектирование композитной плиты включает в себя оценку мощности каждого из этих компонентов и проверку ее жизнеспособности путем расчета их использования при заданном наборе нагрузок..

В настоящее время, программа рассчитывает положительный изгиб в случае проектирования плит. Два случая в отношении пластической нейтральной оси (П.Н.А.) подпадают под эту категорию, а именно. П.Н.А.. лежит в плите над защитным покрытием & П.Н.А.. лежит в зоне настила/ребра. Момент сопротивления рассчитывается на основе положения P.N.A, как показано на рисунках ниже..

Случай 1: Пластик Н.А.. лежит в плите над защитным покрытием

Дело-2: Пластик Н.А.. лежит в пленке

• Максимальная прочность конструкции (ULS) чеки, состоящие из следующих:
  • Минимальная толщина плиты: Кл.2.2.1
  • Расчет мощности момента: Кл.2.7.2
  • Вертикальная способность к сдвигу: Кл. 2.7.4
• Удобство обслуживания (СЛС) чеки, состоящие из следующих:
  • кратковременный прогиб композитной плиты как для участков с трещинами, так и для участков без трещин: Кл. 2.8.3.2
  • отклонение из-за ползучести: Кл. 2.8.3.3
  • длительный прогиб из-за усадки: Кл. 2.8.3.4

Хорошо, это было потрясающее путешествие для меня. До сих пор, У меня был опыт проектирования каждого элемента по отдельности. Но, иметь все это под ОДНОЙ крышей - это полезный опыт. Я надеюсь, вы также будете чувствовать то же самое…

Проектирование композитных конструкций – Зарегистрируйтесь в SkyCiv чтобы получить доступ к модулю композитного дизайна SkyCiv сегодня!