总览
该模块根据 CSA S16-24 设计和检查钢构件. 它支持 I 形, T形, 频道, 和HSS部分 (RHS, SHS, CHS), 使用标准加拿大部分或用户定义的自定义部分.
该模块检查轴向张力, 轴向压缩, 绕两个主轴弯曲, 剪力, 以及这些效应之间的联合作用相互作用. 压缩检查包括弯曲, 扭转的, 和弯曲的屈曲屈曲. 弯曲检查包括横向无支撑构件的横向扭转屈曲. 在每次阻力计算之前自动执行局部屈曲的截面分类.
使用模块
该模块可在 SkyCiv Structural 3D Member Design 中使用. 选择 CSA S16-24 作为 设计规范. 上一版, CSA S16-14, 在同一个列表中仍然可用.
运行设计师 (SkyCiv 部分优化器) 可与 CSA S16-24 一起使用来找到最有效的部分.
设置 (齿轮) 按钮打开成员设计设置, 其中包括一个 报告模式 计算报告选项:
- 详细 (默认): 显示详细计算, 以及每一步使用的公式
- 桌子: 只显示相关变量, 在表中
通过API, 设计代码是 CSA_S16-24. 看 S3D设计 在 SkyCiv API 文档中.
栏目分类
在计算任何阻力之前, 该模块对每个条款的部分进行分类 11. 翼缘和腹板独立分类. 每一项都根据表格进行检查 2 其控制应力分布的宽度与厚度限制: 压缩, 弯曲, 或两者的结合.
所得法兰类别和腹板类别各自驱动阻力公式应用于条款中的该元素 13.3 和 13.5. 班级 1 和 2 使用塑料截面属性. 班级 3 使用弹性截面属性. 班级 4 触发以下有效宽度减少.
班级 4 有效特性
对于一个班级 4 元素, 该模块计算压缩翼缘的有效宽度和腹板的有效高度, 根据条款 11 有效宽度规定. 然后从这些减小的尺寸中得出有效面积和有效截面模量.
这些有效性能取代了计算抗压和抗弯之前的总性能. 无论阶级如何，都适用相同的抵抗条款. 只有输入到其中的部分属性会发生变化.
具有翼缘和腹板的截面被分类为 Class 4, 或一个类 4 有效宽度或高度减少到零或以下的元素, 超出模块支持的范围并停止计算.
轴向和弯曲组合下的腹板细长度
CSA S16-24 的表 2 网页分类限制, h/w ≤ (1900/√F<sub>y</sub>)(1 − 0.65x), 用途 x = C<sub>f</sub>/φC<sub>y</sub> 作为网络实际应力梯度的代理. 当轴向力接近其承受能力但力矩很小时，该代理就会与真实梯度解耦. 该截面读作近轴向, 即使它的网实际上并不接近均匀压缩应力状态.
该模块取代 x 与真实的弹性应力分数, 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), 哪里 f<sub>a</sub> 是平均轴向应力， f<sub>b</sub> 是极限纤维弯曲应力. 腹板细长极限变为:
h/w ≤ (1900/√F<sub>y</sub>) × [0.35 + 0.65(1 − α)²]
在 α = 1 (纯轴向压缩), 这减少到 0.35 × 1900/√F<sub>y</sub> ≈ 670/√F<sub>y</sub>, CSA S16-24 的表 1 限制. 在 α = 0 (纯弯曲), 它给出了完整的 1900/√F<sub>y</sub> 限制. 两者之间, 二次项根据经典进行校准 (季莫申科) 板屈曲理论, 它在应力梯度范围内是凸的，而不是线性的.
的 0.65 系数与基本公式的主系数匹配. 它比 0.62 与理论曲线精确相切所需的值.
针对板理论和 CSA S16-24 的验证
假设: 相对于严格的弹性板屈曲理论和 CSA S16-24 自己的表，二次校正极限保持保守 1 和表 2 限制, 在整个应力梯度范围内, 不仅在纯轴向和纯弯曲端点处，未修改的公式已经是精确的.
桌子 1 在整个梯度范围内根据经典板理论对此进行测试, 从纯弯曲到纯轴向压缩. 桌子 2 根据代码的表进行测试 1 (仅轴向) 和表 2 (负载比) 限制, 扫除轴向和弯曲组合应力 0 至 φF<sub>y</sub>. 两者都使用 F<sub>y</sub> = 350 MPa, E = 200000 MPa, 和 ν = 0.3. 在两者中, 模块的限值保持在或低于参考值. 它在梯度范围中间附近最保守，并收敛到纯轴向和纯弯曲端点处的代码值.
| 压力情况 | 1 − ψ | f1 | f2 = ψf1 | fa | fb | α | k(ψ) 季莫申科 | h/w 季莫申科 | h/w 建议的 | 利润 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 弯曲度 | 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% | |
| 三角形的 | 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% | |
| 压缩 | 0.00 | 1 | 1.00 | 1.00 | 0.00 | 1.00 | 4.0 | 850.32 | 665.00 | 78% |
fa = Cf/A (兆帕) | fb = Mf/S (兆帕) | α | h/w 桌子 1 | h/w 桌子 2 | h/w 建议的 | 保证金与表格 1 | 保证金与表格 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% |
荷载组合和报告的截面分类
该模块根据模型中的每个荷载组合检查构件, 不是单个载荷工况. 部分分类, 和任何类别 4 有效财产减少, 对每个荷载组合重复. 控制应力梯度 α 取决于该组合的轴向力和力矩, 所以它会随着组合的变化而变化.
每个实用程序检查 (紧张, 压缩, 弯曲, 剪力, 联合行动) 仅报告其自己的控制荷载组合. 该组合是对该支票产生最高效用比率的组合. 不同的检查可以通过不同的组合进行管理.
截面分类及表 2 报告中显示的细长度结果不遵循此每次检查的控制逻辑. 代替, 它们取自具有最高因子轴向力的载荷组合, C<sub>f</sub>, 整个模型. 这种组合不一定是管理任何单独效用检查的组合. 一个部分可以报告为类 3 根据其最高-C<sub>f</sub> 组合. 不同的组合, 与较小的 C<sub>f</sub> 但更重要的时刻, 可能会产生不太有利的结果 α. 该组合将将该部分分类为 Class 4 如果单独检查的话.
