Hybrid Steel-Concrete Modeling in STAAD Pro

Hibrit çelik yapıların, betonun sıkıştırıcı ekonomisini birleştirir. Yüksek binalarda, köprüler ve endüstriyel tesisler, mühendislerin kompozit eylemi doğru bir şekilde modellemesini ve analiz etmesini gerektirir. STAAD Pro, genel amaçlı bir eleman analizi (FEA) platformu, bu davranışı yakalamak için gerekli olan araçları sağlar - ancak sadece maddi tanımlar, element seçimleri ve arayüz koşulları doğru bir şekilde ayarlandığında.Bu kılavuz, karma çelik-konkuzlu sistemleri doğru bir şekilde analiz etmek ve analiz etmek için sistematik bir yaklaşım sunar.

Çelik ve Beton için Malzeme Özellikleri Tanımlama

Çelik Malzeme Modelleri

Yapısal çelik için, Genç'in modunu (tipik olarak 200 GPa), Poisson'un oranı (0.3) yoğunluk (yaklaşık 7850 kg/m3) ve tasarım koduna göre stres vermelisiniz (örneğin, A992, S355).In STAAD Pro, bu plastik-konuşağı tanımlayan bir eğri içerir.

Beton Malzeme Modelleri

Beton, sıkıştırıcı gücü (f'c), çekme gücü ile tanımlanmalıdır (ACI 318). STAAD Pro, bu değerleri doğrudan veya kullanım için sıfıra indirmenize izin verir (Dönetici) ve (Dönetici) için değiştirici yöntemi kullanılarak hesaplanabilir.For nonlineer analysis, 4700 UTCf'c MPa per ACI 318). STAAD Pro, bu değerleri doğrudan veya kullanımı için sıfırsal bir şekilde pekiştirmenize izin verir.

Kompozit Bölüm Özellikleri

Hibrit yapılar genellikle beton plakalı bir şekilde oarlı Sınıflar aracılığıyla çelik kirişleri kullanır.Bir arayüzle ayrı iki malzemeyi modellemek yerine, bazı mühendisler çelik ve beton arasındaki güç dağılımını modellemek ve onları bağlantı elemanları veya baharlar ile ilişkilendirir.

Element Selection ve Meşiyetleri

Çelik Üyeleri: Kirişmanları

Çoğu çelik kirişler, sütunlar ve parantez 3-D kiriş elementleriyle en iyi temsil edilir (STAAD tipi GÜNCÜ:0)BEAM) Bu elementler yelten, hear ve bükme davranışı yakalar.

Beton Slabs ve Duvarlar: Shell Elements

Beton plakaları, hear duvarları ve güverteler genellikle 4-noded kabuk elementleriyle modellenir (typeENFLT:0) veya )) veya 0,5-1.0 m aralıklarla kontrol edilir.Döneticileri yakalamak için yeterince iyi bir boyut kullanın.

Kompozit Deck Modeling

Bir kompozit güverte modelleme (kahkahalar ile çelik kaplamalar ile) ve iki yöndeki farklı kalınlıkları modellemek için, bir eşdeğer veyaotropik kabuk veya smeared-property yaklaşımı. daha kesin bir yöntem, çelik topları ve beton doldurmaları ile açık bir şekilde modellenmesi ve iki yönde farklı kalınlıkları modellenmesi için, beton parçaları için 3D sağlam bir element (typeFLT:0)SOLID) ile bağlantılı olan etkileşimlerin en iyi temsilini verir.

Kompozit Eylem Modelleme: Interfaces andups

Shear Stud Modeling Approaches

Gerçek hibrit yapı analizinin anahtarı, çelik-koncrete arayüzünde oar'ın transferidir.In STAAD Pro, birkaç seçeneğiniz var:

  • [FONT=0)Rigid bağlantı elemanları:[DÜT:1] Bir plakaya takmak için bir çelik kirişi kullanın: 2) bağlantı tamamen kompozit ve kaybolamazsa, bu durum nadiren nihai limitli devlet kontrolleri için davadır.
  • [FONTNT:0)Spring konektörleri:[Dönetici:[Dönetici:0)[Dönetici:0))[Dönetici: · 4|DÜye Olmayanlar İçindekiler (Dönetici) ve herhangi bir hizmette bulunan bir elektriksel veya kontrol için önerilen bir yaklaşımla eğriye girerler.
  • [FONT:0)İletişim elementler: [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜŞÜNÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ

Örnek: Spring Stiffness Hesaplama

19mm çapında 30 MPa-out testlerinde, ısıtılması için yaklaşık 100-110 kN. The Seiko (k) ortalama 120-150 kN /mm olarak alınabilir (pre-out testlerinden) Kazınlar ısıtılır, 200 mm mesafedeki kiriş boyunca bir bahar atar.

Interface Friction and Bond

Çelik plaka takviyeli beton elementi (örneğin, çelik-koncrete kompozit oar duvarı) modelseniz, bağlantı noktasının genellikle uzun vadeli yükleme nedeniyle ihmal edilmemelidir ()CONTACT).

Sınırlama Koşulları ve Yük Uygulaması

Destekler ve Fixity

Hibrit yapılar genellikle karmaşık destek koşulları vardır. Bir kompozit kiriş köprü için, çelik zürücü sadece ayağın rotasyonel sertliklerini yansıtan sabit veya sabitlenmiş destekler; beton plakaları da doğrudan destekleniyorsa (örneğin, duvarlarda) bu düğümleri serbest bırakmak sadece tabanda sabit bir destek kullanabilir.

Yük Kombinasyonları ve Kod Kontrolü

Birden fazla yükleme vakalarını tanımlayın: ölü (kendi ağırlığı dahil), süperi, ölü, canlı, rüzgar, sismik vb. STAAD Pro'da, [[ŞUygunluk:0)LOAD COMBINATION[DÜcretim)[Döneticileri için güç ve hizmet edilebilir kombinasyonları oluşturmak için komutlar (AISC 360, ACI 318, Eurocode 3).

Prestressing ve Post-Tensioning

Hibrit yapınız, beton tendonları (kommon in kompozit köprüler) içerirse, kablo elemanları olarak modellenebilir (uygun:2CABLET:1) komut veya beton elementlerine eşdeğer yükler.Zorun Pro, çelik-konkücuk kompozit güverteleri dışsal olarak modellenebilir.

Analiz türleri ve Çözüm Ayarları

Linear Elastik Analiz

Çoğu karma yapı lineer bir elastik statik analiz ile analiz edilebilir (tipir:0)PERFORM ANALİZ). Bu, hizmet edilebilir kontroller ve ilk tasarım için yeterlidir. Modelin tekilliklere sahip olmasını sağlayın - katı vücut hareketlerine kontrol edin ve destekler.

Nonlinear Analysis

Nihai limit durumu için, girişsiz veya sismik performans, doğrusal olmayan bir analiz gereklidir. STAAD Pro, yükseltgenlik (P-Delta) ve malzeme doğrusal olmayan kaynak modelleri ile ilgili olarak, bağlantı noktalarının veya beton malzeme modellerini elde etmek için tek yoldur.

Buckling Analysis

Kompozit inşaattaki Slender çelik kirişler daha sonra eksenli otobüsler (LTB) beton plaka daha sonra kısıtlama sağlar, ancak plakalara doğru kısıtlamayı modellemeniz gerekir.In STAAD Pro, gerçekçi tomurcuk modları kullanır. Tasarım için, kodun uygun direnci faktörü ile kritik anı azaltır.

Dinamik ve Seismic Analiz

Bina yapıları için, ilk önce bir modal analizini çalıştırın. Kompozit eylem, bu nedenle doğal dönemler için katın hem çelik hem de beton elementlerine doğru atanmasını sağlayın.Çelik-koncrete kompozit için% 2-3'ü kullanın.[Döneticiler için komut; veya yoğunlukta güven.

Tasarım Checks ve Post-Processing

Çelik Üye Tasarımı (AISC 360)

Analizden sonra, çelik tasarım komutunu çalıştırın ([Dönetici:0)PARAMETER)CODE AISC) çünkü STAAD Pro, çelik tasarımda beton katkısını iki katına çıkarmaz. Önemli: eğer kompozit malzemeler ve ilkbaharlarla modellenirseniz, tasarım kontrolü tek başına çelik kirişlerde yapılmalıdır (projektiflerden iç kuvvetlere karşı).

Beton Tasarımı (ACI 318)

Beton plakaları, duvarlar ve kirişler için, küresel analizden gelen çekme güçleri için tasarlanmıştır, artı yerel bir yumruk köşeleri.Seks takviyeli beton takviyeye dayalı olarak gerekli desteği hesaplar.Ingerekli plakalar için, takviye sadece oarağın bükmesi için tasarlanmıştır.

Servisability Checks

Kontrol, arsayı kullanarak hata yapar:0)TRACK[Dönetici için en yüksek yer değiştirme için esneklik (Ec/(1+ ⁇ ) için uzun vadeli etkiler tahmin etmek için uzun vadeli bir analiz yapabilir.

Sonuçlar Doğrulama Sonuçları

Her zaman el hesaplamaları ile birkaç anahtar sonuç kontrol edin. Örneğin, çelik ve beton arasındaki arayüzde oar gücü, STAAD Pro tarafından hesaplanan tarafsız eksen pozisyonların tam bir kompozit koşul için hesaplanması gerekir.

Geçerlilik ve Ortak Pitfalls

Pitfall 1: Interface at Interface

Birçok mühendis, özellikle hizmet edilebilir kontroller için esnek kablolar içerir. Aşırı sert bir model, yüksek büyüklükte bir kirişe yol açabilir.

Pitfall 2: Beton Slab'ın Incorrect Meşru

Beton plaka için çok koarse kabuk elementleri kullanarak, sütunların yakınında yerel bükme etkilerini kaçırabilir veya yoğun yükler.Bu alanların etrafındaki örgüyü tersine çevirebilir, aşırı derecede ince bir ağ, doğruluk geliştirmeden pratik olarak çalıştırmaya neden olabilir - denge önemlidir.

Pitfall 3: İnşaatı Tanımlama

Hibrit yapılar aşamalarda inşa edilir: Çelik çerçeve inşa edildi, sonra beton döküldü, sonra kompozit eylem aktif hale gelir. Aynı zamanda tam yerçekimi yükü uygularsanız, farklı yük paylaşımı aşamalarını dikkate almazsınız. Model en az iki aşamada: (1) çelik tek başına kendi ağırlık ve ıslak beton yükü altında, (2) kompozit sistem süpermi ortaya çıktı ve canlı yükler altında.

Pitfall 4: Sınırlama Koşulları

Bir çelik kiriş sürekli olarak destek için, beton plaka negatif anda destek üzerinde kırılabilir. modelde, daha düşük beton sertlik (veya hatta gerginlikte beton ihmal etmeyi ihmal etmeye) negatif an bölgeleri için. Alternatif olarak, plakayı veyaotropic olarak azaltılan güç desteği ile test edin.

Pitfall 5: Symmetry kullanma

Yapı simetrik olduğunda, sadece yarı veya çeyrek model. Bu çözüm zamanı azaltır ve hataları önlemeye yardımcı olur. simetrik sınır koşullarını kullanın (pirli uçaktaki roller) ve ağların bu şekilde simetrik olmasını sağlar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Yukarıdaki en iyi uygulamaları takip ederek, özellikle de kompozisyon için ilkbahar bağlantıları ile ilgili olarak, tasarım ve en üst düzey limitli tasarımların yerine getirilmesini sağlayan bir görevdir.[Mc.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.D.)