ניתוח מתח מבנה פלדה מתוקן למגורים בניינים

מבוא: התפקיד הקריטי של ניתוח מתח במבנה מגורים של פלדה קר-מעור

פלדה מעודכנת (CFS) הפכה לחומר דומיננטי בבנייה למגורים, פרס ביחס העומס יוצא דופן שלה במשקל, יציבות ממדית, והתנגדות לסיכונים סביבתיים כגון רוט, טרמיטים, ואש.בניגוד פלדה מסולפת חמה, חברי CFS נוצרים על ידי הפעלת מדפי C-Crelimate Deficial Analysis (בדרך כלל בין 0.5 מ"מ ל-3 מ"מ) בחדר זה יוצר תהליך מורכב של מחזור חיים, כמו Cudic, אשר עומד על פני מחזור חיים ייחודי, אשר פועל ניתוח קיסרי תיבות של מחזור חיים, אשר פועל, וצורות קבוע, אשר פועל, אשר פועל ניתוח קיסרי תיבות של ניתוח קיסרי תיבות של Cudic של ניתוח קיסרי תיבות של ניתוח קיסרי קבוע, אשר פועל, אשר פועל על ידי מחזור חיים, אשר פועל על ידי מחזור חיים, אשר פועל על ידי מחזור חיים, אשר פועל על ידי מחזור חיים, אשר פועל על ידי מחזור חיים, אשר פועל על ידי מחזור חיים, אשר פועל על ידי מחזור חיים ייחודי, אשר פועל על ידי מחזור חיים ייחודי של מחזור חיים ייחודי של מחזור חיים שלמים של מחזור חיים, אשר פועל על ידי מחזור חיים, אשר פועל על ידי מחזור חיים, ניתוח קיסרי תיבות של מחזור חיים, אשר פועל על ידי מחזור חיים, אשר פועל על

בארצות הברית לבדה, השימוש ב-CFS ב-CDC ב-Creaming גדל בהתמדה, עם איגוד התעשייה של סטיל פרמינג מדווח כי פלדה מחלחלת כעת למניה משמעותית של מבני משפחה רבים ובניה חד-משפחתית חדשה.הטבע הקל משקל של CFS מקטין עומסי יסוד ומהירויות על הרכבה באתר, אך היא גם דורשת הנדסה קפדנית למניעת בעיות שירות מקומיות, וכישלונות חיבור.

יסודות של התנהגות פלדה קרת-מעורכת

אנשי פלדה מבוזרים שונים באופן יסודי מקטעים חמים בגאומטריה שלהם וצורות כישלונות. הקירות הדקים גורמים להם רגישים למזח מקומי, מתפתל עיוותים, ומצבים גלובליים שצריכים להיחשב כולם בניתוח מתח.חומר הבסיס - באופן חד-פעמי ASTM A1003 או A653 או 33 - תוך תשואות כוח בין 230a-ממדן לחוויות קרות, אשר לעתים קרובות יכול להיווצרות של שיפור קשה של תהליכים "מתאים" (מתאים" (Fic) עם שיפור יעיל של טמפרטורות קרות, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, לעתים קרובות, כלומר, כלומר, שיפור יעיל של שיפור יעיל של שיפור יעיל של שיפור יעיל של שיפור יעיל של שיפור יעיל של ASTM A1003 A1003 A1003 או A1003 או A1003 או A3 או A1003 או A653 או A653 או A3 או A653 או A3 או A653 או A3 או A3 או A53 או A53 או A3

צורות אבטחה ויציבות

C-FS framing מסתמכת בעיקר על C בצורת אמירות ומסילות, אבל Z-סעיפים, קטעי כובע, וחלקי sigma משמשים גם עבור ג'אטיסטים ו רפטינגרים.כל צורה מפיצה חומר כדי למקסם את הרגע של אינרציה ו- buckling התנגדות למשקל נתון.ניתוח מתח חייב לשקול את רוחב האפקטיבי של אלמנטים סלנדר, כמו הגישה המאוחדת ב- AISI100 כאשר אלמנטים , כוח קיבולת חלקית, היא יעילה (D) שימוש ייחודי של כוח פעולה, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כוח חיצוני, כלומר, היא "כוח" לחץ מקומי," לחץ חיצוני "מחדש" (D-מחדשהכוח" (D) הופך להיות מסוגלות" (D) הופך להיות מסוגלות) שימוש חזק) שימוש חזק) יעיל של כוח פוסט-מחדשהכוח ייחודי של כוח-מחדש של כוח-מחדש של כוח-מחדש של כוח-מחדשהכוח פעיל של כוח-מחדשני, "מחדשהכוח פעיל של מערכת הפעלה יחידה יעילה של כוח-מחדשהכוח" (D-מחדש) הוא "מחדש) הוא כוח-מחדש) הוא "כוח" (D-מחדש) הוא "מחדש

מדוע ניתוח מתח הוא חיוני בעיצוב מגורים CFS

בניינים למגורים חשופים לתערובת מורכבת של עומסים: עומסי כבידה מהמבנה עצמו והיושבים, עומסים מאוחרים מן הרוח ו רעידת האדמה, ועומס סביבתי מזדמן כמו שלג וגשם ניתוח מתח קובע אם כל חבר יכול להתנגד בבטחה לכוחות אלה ללא תשואות, קריסה, או סבל מנקודות ממושכות.ניתוח אי-דיוק יכול להוביל לכשלים קטסטרופליים כגון התמוטטות, התמוטטות, החלמה, או גג, או גג נמוך יותר, כלומר, לעתים קרובות יותר, כלומר, כלומר, או ריבועים, או מתחים, הם בעלי מגבלות של שישה קומות, או יותר, או יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הם לעתים קרובות יותר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, או מתח נמוך יותר, מבנים נמוכים יותר, או מתח נמוך יותר, או מגובה נמוך יותר, או מגובה נמוך יותר, או מגובה של ריבועים של מבנים מתחת למים, או מגובה נמוך יותר, או מגובה של מבנים מוקדמים יותר, או מגובה של קומפונקטיביים (מדומים), ניתוח מגובה נמוך יותר, או מגובה של נפילה גבוהה יותר, או מגובה של ריבועים).

היבט קריטי נוסף הוא שימושיות: הדיירים מצפים רצפות שאינן מצטמצמות, קירות שאינם סדקים יבשים, ודלתות שאינן מקלות ניתוח מתח מרחיבות מעבר לעוצמה האולטימטיבית לכלול מגבלות השתקפות (בדרך כלל L/360 עבור רצפות ו- L/240 עבור קירות), שליטה ברטט ואפקטים ההרחבה התרמית.על ידי ביצוע ניתוח מתח יסודי, מהנדסים מייעלים את הזיוף והספיגה של חברי CFS, תוך הימנעות מדרישות של קוד מעוצבות כל דרישות הפגישה.

סוגים של מתחים במבנה פלדה קר-מעור

ניתוח מתח במבנים CFS חייב לטפל סוגים רבים של מתח הפועלים בו זמנית.המכון האמריקאי לברזל ופלדה (AISI) S100-16 (או מהדורות מאוחרות יותר) מספק הוראות מקיפים לכל מקרה.

מתח אקסקלי – Tension and Compression

מתח צירי מתרחש בחיקנות דיגונית, הרצפה רצים מתחת לרומם רוח, וקשרי גג. מדגישים הם בדרך כלל לא קריטיים עבור פלדה עצמה, אבל חלק נטו קרע חורים וחיבור אקסצנטריות חייב להיבדק. Axial דחיסה, עם זאת, הוא מצב של כשל שליטה עבור קירות ועמודות.

המונחים: Stress

רגעים מצופים מתרחשים ברצפה ג'ונגליסטים, lintels, ומסגרות עמידות רוח.הטבע הדק-המבוסס פירושו התפלגות מתח קדמית יכול להיות גמיש במתח בעוד ש flange הדחיסה עשוי לטבול מקומית.העומסים היעילים חייבים להיות מחושבים על קריסה מקומית והחלפת ציר נייטרלי.

Shear Stress

כוחות Shear ב- CFS beams - במיוחד בלוחות אינטרנט ליד תמיכה - יכול לגרום Shear buckling, Shear מניב, או שילוב. תקן AISI מספק משוואות כוח Shear בהתבסס על הזחלות של האינטרנט (h / t יחס) עבור רשתות סלבריטיות מאוד, פעילות שדה מתח מתפתח, ולאחר שהיא יכולה לשמש כוח לאחר ק"מ עבור צינורות רשת עבור חורים חשמליים ולהפחית את יכולת הגלישה (Fc) אשר דורשות מיוחדות, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות, ולהפחית את הצנרת חיתוך, וקיבולת ספארית, וקיבולת חשמלית וקיבולת חיתוך, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות במיוחד, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות במיוחד, אשר דורשות, אשר דורשות, אשר דורשות, וקיבולת חיתוך, אשר דורשות, וקיבולת חיתוך מהירות חיתוך, אשר דורשות, אשר עשוי לשמש, אשר דורשות, אשר עשוי לשמש, אשר יכול לשמש, אשר יכול לשמש, אשר יכול לשמש, ולהפחית את השבר, אשר יכול לשמש, ולהפחית את השבר, אשר יכול לשמש, אשר דורשות צינורות חיתוך חוטפים מיוחדים, אשר יכול לשמש, אשר דורשות, אשר דורשות,

מתחים משולבים - אינטראקציה

רוב חברי CFS חווים שילוב עומס צירי ו-bending (beam-columns) לדוגמה, העומס נושא דחיסה צירית מן הגג ואת הקומות העליונות, בתוספת התכווצות מלחץ רוח ו אקסצנטריות בין עומס ומרכז קיר. משוואות אינטראקציה ב- AISI S100 הם למעשה ליניארי עבור כוחות חשבונאיים נמוכים ו quadratic ביחס גבוה יותר נבדקה ו- Burline, דורש גם מ- ASCE קריטי כדי להיות תומך על פני למערכות יחסים קריטיים.

מתחים מקומיים - חיבורים ודנים

חיבורים – שחצים, ריתוך, קלינג – יוצרים מתחים מקומיים גבוהים שיכולים להוביל לכשלון, לקרוע את השבר, או למברג ניתוח מתח על חיבורים חייבים לכלול כוח (מבוסס על עובי גיליון וגודל חור), מתח נטו, ורגעים אקסצנטריים בקבוצות בורג. תקן AISI מספק ערכי עיצוב עבור קשרים ברגים, אבל ניתוח אלמנט סופי הוא לעתים הכרחי עבור קבוצות מורכבות או מטענות.

שיטות של ניתוח מתח עבור מבני מגורים CFS

מהנדסים יש כמה שיטות אמינות כדי לחדד את הלחץ ב חברי CFS ומסגרות.הבחירה תלויה במורכבות הפרויקט, תוכנה זמינה ודרישות קוד.

אנליטי יד קלקוליציה באמצעות AISI S100

עבור מבנים פשוטים יותר - בתים משפחתי עם פריסות פשוטות - חישובים יד באמצעות שיטת רוחב יעילה או שיטת כוח ישיר הם נפוצים. חישובים אלה לעקוב אחר גישה צעד-על-ידי-שלב: לקבוע עומסי עיצוב, גודלי חברה, חישוב תכונות, גורם להם עבור קריסה מקומית, ולבדוק מדגיש נגד כלים אפשריים או LRFD.

ניתוח יסודות Finite Element Analysis (FEA)

עבור מבנים גדולים של משפחות, גיאוגרפיות חריגות, או לא סטנדרטיות טעינות, תוכנה FEA כגון ABAQUS, ANSYS, או SAP2000 עם אלמנטים מזויפים מספק הפצה מפורטת של מתח. FEA יכול מודל קריסה מקומית, עיוותים, אינטראקציה בין חברים סמוכים, ואפילו ההשפעה של ההנחיות גיאורגיה (למשל, לוח ג'ורג'יה) על גבי המהנדס חייב ליישם נכון את התנאים של Fib ומודלים סטנדרטיים של צפון קוריאנים (למשל, כולל Fib) יש צורך בדגמים מתקדמים של הנדסה) ומודלים מתקדמים של מודלים סטנדרטיים מתקדמים של הנדסה Fib) ומודלים (Cird) ומודלים) על ידי הנדסה Fib) על ידי מודלים של מודלים סטנדרטיים מתקדמים של צפון קוריאנית (למשל, כולל Fib) על ידי הנדסה Fib) על ידי מודלים מדויקים (Cird) על ידי מודלים סטנדרטיים סטנדרטיים של מודלים סטנדרטיים סטנדרטיים של הנדסה אסטרטגית קפדנית של מודלים מתקדמים (Cirnance) על ידי מודלים מתקדמים (למשל, כולל Fib רדיוגניבהירים (מודלים מתקדמים של מודלים של מודלים של מודלים מתקדמים של הנדסה אסטרטגית) על ידי הנדסה אסטרטגית) על ידי הנדסה אסטרטגית מוסמך של הנדסה אסטרטגית מוסמך) על ידי מודלים מתקדמים (למשל, כולל

בדיקות ניסיוניות ואימות גופני

בדיקה מלאה של רכיב - לדוגמה, פאנל קיר טעון בדחיסה עם אקסצנטריות - נשאר תקן הזהב כדי לאמת תחזיות הלחץ. משטרי בדיקות כוללים עומסים מונוטוניים וציפיים, כמו גם חשיפה אש. התוצאות להאכיל בחזרה למודלים אנליטיים ולפעמים להוביל להמלצות עיצוב עבור מוצרים ספציפיים.בבניה למגורים, יצרנים לעתים קרובות לספק שולחנות עיצוב המבוססים על בדיקות.

המונחים: Residence CFS

תכנון מבנה מגורים פלדה מתוקן כולל איזון כוח, קשיחות, כלכלה, ומבנה ניתוח מתח הוא לא צעד אחד, אלא מוטבע בתהליך הרהרטיבי.

שילובים ודרכים

בניינים למגורים חייבים לציית ל- ASCE 7 מינימום עומסי עיצוב.שילובים מורכבים כוללים 1.4D (עומס מוות), 1.2D + 1.6L (חיים), ושילובים מאוחרים יותר עם רוח או סיסמית' מכיוון ש-CS הוא אור, משקל סיסמי עשוי להיות נמוך יותר מאשר מבני עץ דומים, אבל הנוקשות של המערכת חייבת להיבדק כדי למנוע סחף מופרז.

גבולות בקללינג ו-Selenderness Limits

מדד דק של CFS פירושו של תהליך הזינוק המקומי לעתים קרובות precedes הכולל התשואות.ה-AISI S100 מגביל רוחב-ל-התיקנות (b/t) עבור flanges ו webs כדי להימנע מניתוח מוקדם של מתח צריך לבדוק כי החבר הוא בתוך הגבולות האלה; אם לא, את רוחב יעיל להפחית את החלק. בעיצוב מגורים, בדרך כלל יש ליקוע מעל 1.62-F) עם קיבולת מלאה של 2.

עיצוב והורדת מתח

במבנה CFS, הקשרים הם לעתים קרובות הקשר החלש ביותר. ריכוזי מתח סביב ברגים יכול לגרום לכישלון מוקדם אם לא לנתח כראוי.הוראות AISI עבור חיבורים בורג כוללים נושא, Shear, ו- משיכת-out התנגדות. עבור חיבורים לרגע - לדוגמה, במסגרות פורטל - חלוקת הלחץ במפרק הופכת מורכבת מאוד, לעתים קרובות הדורשת מודלים סופיים או בדיקת נתונים.

הבא הפוסט הבא: Torsional Buckling of Beams

הרצפה CFS רץ וlintels, במיוחד אלה עם עוצמות רחבות ולא מוחות, הם פגיעים לבזבוז מאוחר יותר.הרגע הקריטי מק'ר תלוי בצורת החלק, אורך לא מחוספס, ולוחמת ניתוח מתח חייב לשקול אם ה-Jelist הוא ללא הרף מחוספס על ידי רינג או מתפתל.

אחריות - Deversion and Vibration

לנוחות הדיירים, השתקפות גבולות תחת עומס חי הם בדרך כלל L / 360 עבור גגות ו L / 240 עבור רצפות. ניתוח מתח מגלה את הדה בפועל תחת עומסי עיצוב. CFS beams לעתים קרובות יש יותר השתקפות דה מאשר חלקים קונבנציונליים עמוק יותר של אותו כוח, כך מהנדסים עשויים צריך לציין צ'אטים חזקים יותר או להפחית ניתוח ספארגציה הוא גם קריטי: אור קומות יכול להיות בתדרים טבעיים (below 15) כי יכול לכלול בדיקות מתוחכמות זה יכול לכלול ניתוח מתוחכמות זה יכול לכלול.

קודים וסטנדרטים גוברים על ניתוח מתח

אחריות לסטנדרטים מוכרים מבטיחה עקביות ובטיחות ברחבי התעשייה.

AISI S100 - North American Specification for Cold-Formed Steel Structural

AISI S100 (מהדורה נוכחית S100-16/C) הוא תקן העיקרי לתכנון CFS בארצות הברית ובמקסיקו. הוא מכסה את כל ההיבטים של ניתוח מתח: מתח, דחיסה, כרייה, כוחות משולבים, קשרים, וזמינות.הסטנדרט זמין באמצעות אתר האינטרנט של איירון ו- Steel Institute:0(תקני AISI) LT:1 והוא מעודכן באופן קבוע מעצבי מערכת ההפעלה (נספח) יש צורך) עם לחץ יעיל (נספח 1).

ASTM Materials Standards

לוחות CFS המשמשים לבניית מגורים חייבים לעמוד ASTM A1003 עבור נירוסטה או ASTM A653 / A653M עבור גיליון מקודש אבץ.תקנים אלה מגדירים כוח, כוח רבייה, אורך, ומשקל ציפוי.ניתוח מתח משתמש כוח התשואה nominal Fy (למשל, 33 ksi עבור כיתה 33) כבסיס.הדומנט החומרי של ה-D מבטיח חידושים יכול להתרחש משוואות לפני משוואות מפתח.

קוד בנייה בינלאומי (IBC)

IBC מתייחס ל- AISI S100 עבור עיצוב CFS ו- ASCE 7 עבור עומסים. התיקונים המקומיים עשויים להטיל דרישות נוספות, כגון מגבלות סטיות קפדניות יותר או מפרט סיסמית', ניתוח מתח חייב לאשר עמידה בקוד הבנייה המאומץ.

Wind and Seismic Design

עבור מסגרות עמידות רוח, AISI S100 מספק הוראות עיצוב עבור קירות Shear ו diaphragms. עיצוב סיסמית של מבני CFS לעתים קרובות עוקב אחר ASCE 7 "מבנים פלדה מיוחדים פלדה ממושמעים" או "קירות פלדה מסגרת אור" ניתוח מתח עבור עומסים מאוחר יותר כולל סיפור, overturning, וקיבולת של לוחות רבים.

נושאים מתקדמים בניתוח מתח עבור מבני מגורים CFS

ככל שהתעשייה מתפתחת, מתודולוגיות חדשות ומחקר דוחפות את הגבולות של ניתוח מתח מסורתי.

ניתוח לא ליניארי ויציבות

Advanced FEA יכול מודל של פגמים גיאומטריים ולא לינאריות חומרית (GMNIA) ניתוח זה לוכד את התגובה של קידוד עומס מלא, כולל מנגנוני מילואים והתמוטטות לאחר הלימפה.עבור בנייני מגורים, זה בדרך כלל שמור עבור ביצועים גבוהים או עיצובים יוצאי דופן, אבל תובנות מניתוחים כאלה לעתים קרובות לפשט משוואות קוד.

אופטימיזציה של סעיפים CFS

עם ניתוח מתח המשולב אלגוריתמי אופטימיזציה אוטומטיים, מהנדסים יכולים למצוא את החבר הכי קל שיכול לענות על כל הלחץ ואת הפחתת גבולות ההשתקפות.זה נפוץ בבניית מידע מודלים (BIM) גלגולי עבודה שבהם כלי פריסה CFS (למשל, Vertex BD, FRAMECAD) לייצר גדלים המבוססים על אלגוריתמים של עומסים יישומיים.

השפעות של חומרים חדשים וקידודים

פלדה גבוהה סטריבית (עד 80 ksi תשואה) וציפויים עמידים בפני קורוזיה (Galvalume, G90) משפיעים על הנחות ניתוח מתח.חוזק גבוה יותר מאפשר מדדים אבל מגביר את הרגישות ל- buckling מקומי. מהנדסים חייבים להשתמש בתשואות הנכונות ועשרות נקודות חוזק במשוואות DSM.

עיצוב מבוסס ביצועים

מדי פעם, פרויקטים למגורים משתמשים בתכנון מבוסס ביצועים (PBD) כדי להשיג תוכניות קומה פתוחות יוצאת דופן או להצדיק שימוש בחומר מופחת. PBD דורש ניתוח מתח מפורש עבור רמות ביצועים מרובות - דיקור מיידי, בטיחות חיים, מניעת קריסת - תחת רעידת אדמה או עומסי רוח.FEA הוא חיוני כאן, כמו טבלאות קוד-prescriptive לא יכול ליישם.ניתוח זה חייב להוכיח כי הלחץ נשאר מתחת לגבולות כל מטרה.

מסקנה

ניתוח מתח הוא עמוד השדרה של בנייה פלדה בטוחה ויעילה ממושמעת בבנייני מגורים.מ מדגישים בסיסיים ומציינים למיומנות מורכבת ובדיקות אינטראקציה, מהנדסים חייבים ליישם שיטות קפדניות - חישובים יד, יסוד סופי מודלים דיור, או אימות ניסיוני - כדי להבטיח שכל חבר, חיבור, ותפקודי ההנדסה כמתוכנן תחת כל עומסים צפויים.

לקריאה נוספת על עקרונות עיצוב פלדה ואנליזה של לחץ, מתייחס ל- FLT:0Steel Paraing Industry Association: FLT:1 for Industry Resources, FLT:2Ncor's Engineering GuideFLT 3 עבור דוגמאות עיצוב מעשי, ואת דף מפרט FLT:4AISI מפרט של משאבים:5 עבור העדכונים האחרונים.