Overslaan en naar de inhoud gaan

Modelleren van een typische composiet staal-beton balk

Details van Modelleren van een typische composiet staal-beton balk

  • Modulecode ESA1919
  • Software
    • SCIA Engineer
  • FAQ topic

Staal-beton samengestelde liggers maken gebruik van de inherente voordelen van beton (sterk in druk) en staal (sterk in trek). Samengestelde liggers zijn meestal warmgewalste of gefabriceerde staalprofielen die samenwerken met de vloerplaat. Vaak plaat gevormd door geprofileerde staalplateb die samenwerken met ter plaatse gestort beton. Samengestelde interactie wordt bereikt door afschuifconnectoren aan de bovenflens van de ligger te bevestigen.

In SCIA Engineer kunnen samengestelde liggers met stalen dekdelen op twee manieren gemodelleerd worden

  • methode 1: Samengesteld dek methode;
  • methode 2: Geribde plaat methode.

Voor de analyse en het ontwerp geven beide opties dezelfde resultaten.

Methode 1: Samengesteld dek methode

Voordelen van deze modelleringsmethode zijn:

  • Meer flexibiliteit bij het modelleren van vloerbalkindelingen;
  • Nuttig voor onregelmatige vloergeometrieën;
  • Kan meerdere traveeën (of hele vloeren) modelleren met gebruik van één composietvloerelement.

Procedure:

  • Definieer een materiaal voor beton en staal in het dialoogvenster 'Projectgegevens' (via Hoofdmenu > Bestand > Projectinstellingen) om de module 'Samengesteld' en het 2D-elementtype 'Samengesteld dek' te activeren:
  • Maak de opstelling van de vloerbalken met behulp van 1D-elementen. De afbeelding hieronder toont een voorbeeld van een vloerbalkopstelling (bovenaanzicht):
  • Om vervolgens de vloerplaat te maken selecteer je 'Samengesteld Dek' (Invoerpaneel > workstation Constructie > categorie 2D-Elementen). Indien dit het eerste samengesteld dek in uw model is, zal SCIA Engineer vragen om een staalplaat-profiel te selecteren uit een database van eigen producten. Indien nodig kunt u een aangepast profiel creëren:
  • Pas de eigenschappen van het samengesteld dek (bv. dikte, dek- en betonmateriaal) aan uw ontwerp aan:

Elementgedrag: controleer het in-vlak gedrag van het samengesteld dek, d.w.z. de diafragmawerking voor het overbrengen van zijdelingse belastingen. Zie de volgende FAQ voor meer informatie: Een composiet dek modelleren

Geprofileerde plaat: selecteer het geprofileerde stalen dekproduct dat deel zal uitmaken van het samengesteld dek.

Dikte: bepaal de totale dikte van het samengesteld dek.

LCS hoek: bepaal de overspanningsrichting van de staalplaat-betonvloer, 0,00 graden komt overeen met de lokale x-as van het 2D-element.

Belastingoverdracht methode: eerste voorkeur is 'Inlaatoppervlakte' voor samengestelde liggers. Gebruik alleen een  'Accuraat (EEM)' methode indien een tributair belastinggebied niet correct kan worden gegenereerd.

  • Creëer het samengestelde dek zoals u elk 2D-element zou creëren. Met de methode voor samengestelde dekken kunt u één ligger voor de hele vloer maken:

 

  • Selecteer de samengestelde liggers en het bijbehorende samengestelde dek en verbind de 1D-elementen als ribben (via Hoofdmenu > Bewerken > Wijzigen > Constructie-entiteiten verbinden). Dit commando zal de liggers verbinden met het samengestelde dek als plaat-ribben. Deze optie is ook beschikbaar in het berekeningsvenster.

Belangrijke opmerking over excentriciteiten: Na het verbinden van de liggers als ribben zullen de liggers en de staalplaat niet de werkelijke constructie nabootsen, d.w.z. de ribben worden niet getoond als neerwaartse liggers. Er is geen excentriciteit nodig om de juiste resultaten te berekenen voor samengestelde ontwerpcontroles volgens ontwerpcodes (b.v. EN 1994-1-1). Om de echte constructie weer te geven zonder de FEM analyse resultaten te beïnvloeden, zie volgende FAQ:  Composiet staal-beton balken visualiseren

 

Methode 2: geribde plaat methode

Voordelen van deze modelleringsmethode zijn:

  • Definieert de samengesteld dek en secundaire liggers in één commando;
  • Geschikt voor regelmatige vloergeometrieën, bijv. herhalende kolomroosters;
  • Snel en eenvoudig aanpassen van het aantal secundaire liggers per travee.

Procedure:

  • Definieer een materiaal voor beton en staal in het dialoogvenster "Projectgegevens" om de module "Samengesteld" en het 2D-elementtype "Samengesteld dek" te activeren.
  • Creëer je vloerveld door 1D-elementen te gebruiken om de kolommen te verbinden. Tussenliggers zullen later worden gedefinieerd. De figuur hieronder toont een voorbeeld van een vloerveld layout.
  • Maak een 'plaat met ribben' element (Invoerpaneel > workstation Constructie > category 2D-elementen) en zet 'Element Type' op 'Samengesteld dek'. IndiIndien dit het eerste samengesteld dek in uw model is, zal SCIA Engineer vragen om een staalplaat-profiel te selecteren uit een database van gepatenteerde producten. Indien nodig kunt u een aangepast profiel creëren. Pas de 2D element instellingen aan uw ontwerp aan. Gebruik de velden in 'Balkindeling' om de tussenliggers in te stellen.

Elementgedrag: bepaal het in-vlak gedrag van het composiet dek, d.w.z. de diafragmawerking voor het overbrengen van zijdelingse belastingen. Zie de volgende FAQ voor meer informatie: Een composiet dek modelleren

Geprofileerde plaat: selecteer het geprofileerde stalen dekproduct dat deel zal uitmaken van het composietdek.

Dikte: bepaal de totale dikte van de staalplaat-betonvloer.

LCS-hoek: definieer de overspanningsrichting van de staalplaat-betonvloer, 0,00 graden komt overeen met de lokale X-as van het 2D-element.

Belastingoverdracht methode: eerste voorkeur moet 'Inlaatoppervlakte' zijn voor samengestelde liggers. Gebruik een van de 'Accurate FEM' methoden indien een tributair belastinggebied niet correct kan worden gegenereerd.

  • Creëer een samengesteld dek in elke vloervak. Definieer de samengestelde dekken zoals u elk 2D-element zou definiëren:
  • Pas de eigenschappen aan voor de tussenliggende samengestelde liggers voor de traveeën gemaakt in de vorige stap. U kunt ook de eigenschap "Loodrecht uitlijning" in het "Constructiemodel" aanpassen om de werkelijke excentriciteit van de balk te reproduceren.
  • Als gevolg van de "Balkindeling" instellingen in stap 3 zijn alleen de tussenliggers als ribben verbonden. De secundaire liggers op kolomlijnen moeten als ribben worden verbonden als je wilt dat ze worden behandeld als samengestelde liggers (zie volgende stap).
  • Selecteer de liggers en de bijbehorende samengestelde dekken (indien u niet alle entiteiten wilt verbinden) en verbind de 1D-elementen als ribben. Dit commando verbindt de liggers met het samengestelde dek als plaat-ribben. Deze optie is ook beschikbaar in het berekeningsvenster.

 

Belangrijke opmerking over excentriciteiten: Na het verbinden van de liggers als ribben zullen de liggers en de staalplaat niet de werkelijke constructie nabootsen, d.w.z. de ribben worden niet getoond met een excentriciteit. Er is geen excentriciteit nodig om de juiste resultaten te berekenen voor samengestelde ontwerpcontroles volgens ontwerpcodes (b.v. EN 1994-1-1). Om de werkelijke constructie weer te geven zonder de FEM analyse resultaten te beïnvloeden, zie volgende FAQ: Composiet staal-beton balken visualiseren