Обзор
Этот модуль проектирует и проверяет стальные элементы в соответствии с CSA S16-24.. Он поддерживает I-Shapes, Т-образные формы, каналы, и разделы HSS (RHS, СВС, CHS), использование стандартных канадских разделов или пользовательских разделов..
Модуль проверяет осевое натяжение, осевое сжатие, изгиб вокруг обеих главных осей, сдвиг, и взаимодействия комбинированного действия между этими эффектами. Проверки на сжатие включают в себя испытания на изгиб., торсионный, и изгиб-промежуточный стрижка. Проверки на изгиб включают продольное скручивание для неподдерживаемых с боков элементов.. Классификация сечений на предмет локального выпучивания выполняется автоматически перед каждым расчетом сопротивления..
Использование модуля
Модуль доступен в SkyCiv Structural 3D Member Design.. Выбирать CSA S16-24 как Код дизайна. Предыдущее издание, CSA S16-14, все еще доступен в том же списке.
Запустить дизайнер (оптимизатор раздела SkyCiv) может использоваться с CSA S16-24 для поиска наиболее эффективной секции.
Настройки (механизм) кнопка открывает настройки дизайна элемента, которые включают в себя Режим отчета вариант отчета о расчетах:
- Подробно (дефолт): подробно показывает расчеты, с формулами, используемыми на каждом этапе
- таблицы: показывает только соответствующие переменные, в таблицах
Через API, код дизайна CSA_S16-24. Видеть S3D.дизайн в документации SkyCiv API.
Классификация разделов
Прежде чем рассчитывать какое-либо сопротивление, модуль классифицирует раздел по пунктам 11. Полка и стенка классифицируются независимо.. Каждый сверяется с таблицей. 2 пределы ширины и толщины, определяющие распределение напряжений: сжатие, изгиб, или комбинация того и другого.
Результирующий класс фланца и класс стенки для каждого привода, формула сопротивления которого применяется к этому элементу в разделах. 13.3 и 13.5. Класс 1 и 2 использовать свойства пластикового сечения. Класс 3 использует свойства упругого сечения. Класс 4 запускает уменьшение эффективной ширины ниже.
Класс 4 Эффективные свойства
Для класса 4 элемент, модуль вычисляет эффективную ширину сжатой полки и эффективную высоту стенки., согласно статье 11 положения эффективной ширины. Затем на основе этих уменьшенных размеров рассчитывается эффективная площадь и эффективный момент сопротивления сечения..
Эти эффективные свойства заменяют общие свойства перед расчетом сопротивления сжатию и изгибу.. Одни и те же положения о сопротивлении действуют независимо от класса.. Изменяются только свойства раздела, введенные в них..
Сечение, в котором есть полка и стенка, классифицируется как класс 4, или класс 4 элемент, эффективная ширина или высота которого уменьшается до нуля или ниже, выходит за пределы поддерживаемой области модуля и останавливает расчет.
Гибкость полотна при комбинированном осевом и изгибе
Таблица CSA S16-24 2 предел веб-классификации, h/w ≤ (1900/√F<sub>y</sub>)(1 − 0.65x), использует x = C<sub>f</sub>/φC<sub>y</sub> как показатель фактического градиента напряжения в сети. Этот прокси отделяется от истинного градиента всякий раз, когда осевая сила близка к ее мощности, но момент мал.. Тогда разрез читается как почти осевой., даже несмотря на то, что его сеть на самом деле не находится в напряженном состоянии равномерного сжатия..
Модуль заменяет x с истинной долей упругого напряжения, α = f<sub>a</sub>/(f<sub>a</sub> + f<sub>b</sub>) = C<sub>f</sub>·S/(C<sub>f</sub>·S + M<sub>f</sub>·A), где f<sub>a</sub> среднее осевое напряжение и f<sub>b</sub> - предельное напряжение изгиба волокна. Предел гибкости паутины становится:
h/w ≤ (1900/√F<sub>y</sub>) × [0.35 + 0.65(1 − α)²]
В α = 1 (чистое осевое сжатие), это сводится к 0.35 × 1900/√F<sub>y</sub> ≈ 670/√F<sub>y</sub>, Таблица CSA S16-24 1 предел. В α = 0 (чистый изгиб), это дает полную 1900/√F<sub>y</sub> предел. Между двумя, квадратичный член калибруется по классическому (Timoshenko) теория потери устойчивости пластины, который является выпуклым в диапазоне градиента напряжений, а не линейным.
В 0.65 коэффициент соответствует ведущему коэффициенту базовой формулы. Это дает небольшой дополнительный запас по сравнению с 0.62 значение, необходимое для точного касания теоретической кривой.
Проверка на соответствие теории пластин и CSA S16-24
Гипотеза: предел с квадратичной поправкой остается консервативным по отношению как к строгой теории потери устойчивости упругой пластины, так и к собственной таблице CSA S16-24. 1 и таблица 2 пределы, во всем диапазоне градиента напряжения, не только в конечных точках чисто осевого и чистого изгиба, где немодифицированная формула уже точна.
Стол 1 проверяет это на соответствие классической теории пластин во всем диапазоне градиентов., от чистого изгиба к чистому осевому сжатию. Стол 2 проверяет его на соответствие Таблице кода 1 (только осевой) и таблица 2 (коэффициент загрузки) пределы, снятие комбинированного осевого и изгибающего напряжения от 0 в φF<sub>y</sub>. Оба используют F<sub>y</sub> = 350 MPa, E = 200000 MPa, и ν = 0.3. В обоих, предел модуля остается на уровне или ниже опорного значения. Он наиболее консервативен вблизи середины диапазона градиента и сходится к значениям кода в конечных точках чисто осевого и чистого изгиба..
| Стрессовый случай | 1 − ψ | f1 | f2 = ψf1 | fa | fb | α | k(ψ) Timoshenko | h/w Timoshenko | h/w предложенный | Допуск |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| прогиб | 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% | |
| треугольный | 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% | |
| компрессия | 0.00 | 1 | 1.00 | 1.00 | 0.00 | 1.00 | 4.0 | 850.32 | 665.00 | 78% |
fa = Cf/A (МПа) | fb = Mf/S (МПа) | α | h/w Стол 1 | h/w Стол 2 | h/w предложенный | Маржа против таблицы 1 | Маржа против таблицы 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% |
Сочетания нагрузок и классификация сообщаемых сечений
Модуль проверяет элемент на соответствие каждому сочетанию нагрузок в модели., ни одного случая нагрузки. Классификация секций, и любой класс 4 снижение эффективного свойства, повторяется для каждого сочетания нагрузок. Определяющий градиент напряжения α зависит от осевой силы и момента этой комбинации, поэтому оно меняется от комбинации к комбинации.
Каждая проверка полезности (напряжение, сжатие, изгиб, сдвиг, комбинированные действия) сообщает только свое собственное управляющее сочетание нагрузок. Эта комбинация будет той, которая дает наивысший коэффициент полезности для этой проверки.. Разные проверки могут управляться разными комбинациями..
Классификация разделов и таблица 2 результат гибкости, показанный в отчете, не соответствует этой управляющей логике для каждой проверки. Вместо, они берутся из комбинации нагрузок с наибольшей учтенной осевой силой., C<sub>f</sub>, по всей модели. Эта комбинация не обязательно является той, которая управляет какой-либо отдельной проверкой полезности.. О разделе можно сообщить как о классе 3 исходя из своего наивысшего-C<sub>f</sub> комбинация. Другая комбинация, с меньшим C<sub>f</sub> но более важный момент, может привести к менее благоприятному α. Эта комбинация классифицирует раздел как Класс 4 если бы это проверялось само по себе.
