sensd.02.en - Ontwerp van koudgevormd staal EC3

De staalontwerpmodule koudgevormd staal voor EN 1993 is een uitbreiding op de module sensd.01.en Staalontwerp. Hiermee is het ontwerp van koudgevormde staalelementen mogelijk volgens de Europese standaarden EN 1993-1-3, EN 1993-1-5 en EN 1993-1-1.

• Zowel doorsnede- als stabiliteitscontroles worden ondersteund. Deze worden op dezelfde wijze uitgevoerd als bij conventionele staalelementen.
• Ingebouwde beslissingsmechanismen bepalen, op basis van de geometrie, interne krachten, aanwezigheid van platen en andere modelparameters, welke normartikelen worden gebruikt.
• Er wordt rekening gehouden met doorsnede-eigenschappen die minder effectief zijn vanwege lokale en distortieknik.
• Gespecialiseerde ontwerpprocedures voor bezwijken door lokale dwarskrachten en voor gordingen die op platen zijn bevestigd, worden toegepast volgens de norm.

Voordelen

• Sensd.02 analyseert een breed scala aan open staaldoorsneden op plaatselijke knikeffecten.
• Effectieve doorsneden worden afgeleid voor druk, buiging langs sterke en zwakke as. Deze worden vervolgens, indien nodig, gebruikt in de algemene staalnormcontroles en kunnen grafisch worden weergegeven.
• De afleiding van de effectieve vorm houdt rekening met distortieknik van randsteunen en tussenliggende steunen en dubbele randplooien.
• De algoritmes achter de berekening van effectieve doorsneden verhogen de productiviteit en er is slechts weinig invoer van de gebruiker vereist.
• De Profielbibliotheek bevat een breed scala aan producten van fabrikanten van koudgevormd staal. U kunt de afmetingen van deze profielen bewerken en daarmee de Profielbibliotheek uitbreiden met meer producten.
• Met de Algemene doorsnedebewerker (opgenomen in module sen.05) kunt u aangepaste doorsneden definiëren en dxf- en dwg-bestanden importeren.
• Voor economisch gordingontwerp wordt rekening gehouden met het ondersteunende effect van staalplaten. Er is ook een bibliotheek beschikbaar met plaatproducten van populaire fabrikanten.
• Een geautomatiseerde optimalisatieprocedure (AutoDesign) in de staalontwerpfunctie selecteert geschikte profielen, afhankelijk van (1) de interne krachten in de structuur en de slankheid van de elementen, en (2) de reeks voorkeursprofielen van de gebruiker.

Hoe werkt het?

De unieke functionaliteit van SCIA Engineer analyseert de geometrie van een doorsnede en herkent interne elementen, uitkragen, randsteunen en tussenliggende steunen. Vervolgens voert het een uitgebreide berekening uit op grond van de regels van de gespecialiseerde standaard EN 1993-1-3:2006/AC:2009.

• U wijst koudgevormde staaldoorsneden toe aan elementen in het 3D-model.
• Deze koudgevormde staalprofielen worden geanalyseerd. De wanden worden geclassificeerd als interne, symmetrische/asymmetrische uitkragen (met of zonder tussenliggende versteviging) en starre delen. Voor algemene doorsneden kan de automatisch bepaalde classificatie worden aangepast.
• Er wordt gecontroleerd of de gemodelleerde doorsneden voldoen aan de beperkingen van de norm (wat betreft de breedte/dikteverhouding, afdoende grootte van de steunen, enz.).
• De analysebenadering van de effectieve breedte wordt toegepast op alle profielelementen. Er wordt rekening gehouden met beperkingen door plaatselijke knikeffecten.
• De effectieve doorsnede-eigenschappen worden bepaald aan de hand van theoretische breedtes.
• Er wordt rekening gehouden met lokaal plooien door de breedtes van rechte delen te beperken, en met distortieknik door de effectieve dikte van de verstijvers te beperken.
• Iteraties kunnen worden uitgevoerd om een nauwkeurigere geometrie van de verstijvers (iteraties van de verstijvers) en een nauwkeurigere spanningsverdeling in de doorsneden (iteraties van de volledige sectie) te bepalen.
• Een gereduceerde doorsnedegeometrie wordt afgeleid voor gevallen met pure buiging en pure druk. Spanningsgradiënten voor buiging langs zowel zwakke als sterke as worden correct gegenereerd. Tijdens doorsnede- en stabiliteitscontroles wordt rekening gehouden met interactie van belastingseffecten volgens EN 1993-1-1.
• Voor doorsneden uit de Profielbibliotheek kunt u effectieve doorsnede-eigenschappen van de fabrikant gebruiken. In deze gevallen wordt de effectieve doorsnede niet berekend en worden de cataloguswaarden gebruikt.
• Met de vastgestelde doorsnede-eigenschappen en verschuiving van de neutrale assen, worden de doorsnede- en stabiliteitscontroles uitgevoerd volgens EN 1993-1-3.
• Om de stabiliteit te verhogen kunnen extra elementen worden toegevoegd aan het model: beplatingen, kipsteunen en andere verstijvers.
• Bij het ontwerpen van gordingen die beperkt worden door platen (volgens hoofdstuk 10 van EN 1993-1-3) worden speciale overwegingen in acht genomen.
• Regels voor de bruikbaarheidsgrenstoestand worden toegepast op basis van regels voor conventionele staalelementen. Doorbuigingen voor zowel variabele als totale belastingen worden gecontroleerd. Op de CFS-elementen kan zeeg worden toegepast (handmatig ingevoerd of bepaald door de software).

Gemiddelde vloeisterkte

In gevallen die voldoen aan de vereisten van de norm (bijvoorbeeld volledig effectieve doorsneden bij axiale druk) wordt, bij het bepalen van de weerstand van een element, rekening gehouden met de gemiddelde vloeisterkte. U moet alleen de productiemethode (koudwalsen tegenover zetten) aangeven. Op basis daarvan wordt de correcte waarde van de k-coëfficiënt bepaald.

Staalkerndikte

SCIA Engineer beperkt automatisch de nominale dikte die is ingesteld (of die is opgegeven in de catalogus van de fabrikant, indien de profielen uit de Profielbibliotheek worden gehaald) om rekening te houden met de dikte van de corrosiebeschermingslagen. Er wordt standaard rekening gehouden met een reductie van 0,04 mm. Dit correspondeert met de standaardpraktijk van galvanisatie: 275 g/m2 zinkcoating aan beide zijden van de profielen.

Afgeronde hoeken

Als de geanalyseerde doorsnede een standaardvorm heeft, houdt SCIA Engineer correct rekening met de aanwezigheid van afgeronde hoeken van profielen. In de Profielbibliotheek zijn de volgende standaardvormen beschikbaar:

• algemene vormen, zoals kanaal-, U-, puntsymmetrische en asymmetrische Z- (met of zonder randsteunen), Σ-, Ω-profielen;
• speciale vormen, zoals puntsymmetrische en asymmetrische Z-profielen met schuine randsteunen, kanaal- en Σ-profielen met complexe (tweevoudige) randsteunen, sigmavormen met schuine flenzen of gebogen segmenten;
• gekoppelde doorsneden, rug-aan-rug C-profielen en rug-aan-rug Σ-profielen.

Bij profielen die niet voldoen aan deze beperkingen, moeten de afgeronde hoeken worden genegeerd en moeten de doorsneden worden vertegenwoordigd door platte elementen.

Gordingenontwerp

De speciale controles voor gordingen die zijn begrensd door plaatwerk worden uitgevoerd voor profielen die voldoen aan de vereisten van hoofdstuk 10 van EN 1993-1-3. Omdat bepaalde standaardontwerpcontroles op dergelijke elementen niet moeten worden uitgevoerd (zoals voor kip, gecombineerde stabiliteit in axiale compressie en buiging), wordt een hogere draagcapaciteit verkregen.

De module zorgt ervoor dat de flexibele ondersteuning, die afkomstig is van beplatingen, op het bevestigingspunt kan worden betracht als een torsieveer.

• De analyse houdt op passende wijze rekening met de positie en stijfheid van de dakbeplatingen. Afhankelijk van de belastingscasussen wordt een beplating bevestigd aan de compressiezijde of aan de spanningszijde van een element en dit resulteert in een ander stabiliteitsgedrag.
• De geometrie van de vrije flens en de grootte van de fictieve zijdelingse belasting worden bepaald.
• Op basis van de berekende knikweerstand van de vrije flens kan een geschikte afstand tussen de steunbalken worden bepaald.

Ondersteunde doorsneden

• Standaarddoorsneden uit de Profielbibliotheek (zie hierboven);
• Dunwandige geometrische doorsneden (geïntroduceerd door een conceptvorm en wandafmetingen);
• Gekoppelde koudgevormde staalprofielen (zoals rug-aan-rug-sigmaprofielen);
• Algemene dunwandige doorsneden of algemene veelhoeken met dunwandige vertegenwoordiging.

Overzicht van de uitgevoerde controles

De volgende doorsnedecontroles worden uitgevoerd:

• axiale spanning;
• axiale druk;
• buigend moment;
• afschuifkracht;
• torsie (niet uitgevoerd bij voldoende ondersteuning van dakbeplating);
• plaatselijke dwarskrachten voor verstevigde of onverstevigde lijven;
• gecombineerde spanning en buiging (niet uitgevoerd bij voldoende ondersteuning van dakbeplating);
• gecombineerde druk en buiging (niet uitgevoerd bij voldoende ondersteuning van dakbeplating);
• gecombineerde afschuiving, normaalkracht en buigend moment;
• gecombineerde buiging en plaatselijke dwarskracht.

De volgende stabiliteitscontroles worden uitgevoerd:

• buigknik;
• torsieknik en buig- en torsieknik;
• kip (volgens EN 1993-1-1 wordt de elastische knik bepaald door de derdegraadsvergelijking van algemene stabiliteit);
• Bij gordingen worden speciale knikcontroles van de vrije flens uitgevoerd op basis van hoofdstuk 10;
• gecombineerde stabiliteit: buiging en axiale druk (volgens de interactieformules in EN 1993-1-1 of de vereenvoudigde formule in EN 1993-1-3);
• gecombineerde stabiliteit: buiging en axiale spanning.

Bij voldoende ondersteuning van een dakbeplating worden voor de sterke as uitsluitend buigknikcontroles uitgevoerd.

Vereiste modules:

• sensd.01.en