Ontwerp van koudgevormde stalen gordingen volgens EN met Scia Engineer 2010

Transcriptie

1 Apollo Bridge Apollo Bridge Architect: Architect: Ing. Miroslav Ing. Miroslav Maťaščík Maťaščík - Alfa 04 -a.s., Alfa Bratislava 04 a.s., Bratislava Design: DOPRAVOPROJEKT Design: Dopravoprojekt a.s., Bratislava a.s., Bratislava Ontwerp van koudgevormde stalen gordingen volgens EN met Scia Engineer 2010 Staalbouwdag Louvain-La-Neuve 18 november 2010 ing. Peter Van Tendeloo Product Development Engineer

2 Overzicht Opzet Berekening in Uiterste Grenstoestand van een koudgevormde gording, gesteund door een beplating aan de bovenzijde en belast door een opwaartse belasting. Normen - EN :2006/AC: EN :2006/AC: EN :2005/AC:2009 Nationale Bijlage - Berekening volgens standaard EN - Vermelding van de Nationaal Bepaalde Parameters Overzicht van de theorie, geïllustreerd met een voorbeeld in Scia Engineer

3 Overzicht Inhoud Rekenmodel en Uitgangspunten Uitgangspunt Doorsnede Belasting Mag EN worden toegepast? Berekening van de Effectieve Doorsnede Inleiding Bepaling van de notionele breedte Lokaal plooien van de elementen onder druk Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties Optioneel: Iteratieve berekening van de volledige doorsnede Standaard UGT Controles (Niet specifiek voor gordingen) Controle op Buiging Controle op Dwarskracht Controle op Lokale Dwarse Krachten Interactie Moment en Lokale Dwarse Kracht Speciale UGT Controles (Specifiek voor gordingen) Ligger gesteund door beplating Ligger op verende bedding Weerstand van de doorsnede Knikweerstand van de vrije flens 2

4 Rekenmodel Rekenmodel en Uitgangspunten 3

5 Rekenmodel Uitgangspunt 3D Stalen hal Detail van de dakopbouw Gording op 2 steunpunten, gesteund door beplating aan de bovenzijde 4

6 Rekenmodel Doorsnede Sadef C 200 x 3.00 S390GD + Z Herberekende eigenschappen van de bruto doorsnede Nominale dikte 3 mm Kerndikte volgens EN art ten gevolge van zink coating Kerndikte = 2,96 mm Deze dikte moet gebruikt worden in het ontwerp! 5

7 Rekenmodel Belasting Beschouwde belasting: Opwaarts LC1: Permanente puntlast 2 kn in het midden Gegenereerde combinaties UGT (STR / GEO) Set B (vgl 6.10) LC2: Variabele lijnlast 2 kn/m Interne krachten Vz en My Systeemlengte 3m Effectieve doorsnede voor negatief moment My 6

8 Rekenmodel Mag EN worden toegepast? Mag EN worden toegepast zonder bijkomende testen? a) Voorwaarde voor kerndikte: EN art (1) Opgelet: de voorwaarde voor de kerndikte betreft een Nationaal Bepaalde Parameter! Standaard EN: Nederlandse Nationale Bijlage: Scia Engineer Keuze Nationale Bijlage Belgische Nationale Bijlage: Duitse Nationale Bijlage: 7

9 Rekenmodel Mag EN worden toegepast? Mag EN worden toegepast zonder bijkomende testen? b) Voorwaarden voor doorsnede geometrie: EN art. 5.2(1) c) Voorwaarde voor verstijvers: EN art. 5.2(2) Sadef C 200 x 3.00 voldoet aan de gestelde eisen 8

10 Effectieve Doorsnede Berekening van de Effectieve Doorsnede 9

11 Effectieve Doorsnede Inleiding De berekening van de effectieve doorsnede kan worden ingedeeld in volgende stappen: A) Bepaling van de notionele breedte van de elementen B) Lokaal plooien van de elementen onder druk C) Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties D) Optioneel: Iteratieve berekening van de volledige doorsnede 10

12 Effectieve Doorsnede A) Bepaling van de notionele breedte Invloed van afgeronde hoeken volgens EN art. 5.1 Theorie 11

13 Effectieve Doorsnede A) Bepaling van de notionele breedte Invloed van afgeronde hoeken volgens EN art. 5.1 Scia Engineer Opdeling van de doorsnede in onderdelen en berekening van de notionele breedte 12

14 Effectieve Doorsnede B) Lokaal plooien van de elementen onder druk Lokaal plooien volgens EN art. 4.4 Theorie Opgelet: Correctieblad EN :2006/AC:2009 Lokaal plooien volgens EN art

15 Effectieve Doorsnede B) Lokaal plooien van de elementen onder druk Lokaal plooien volgens EN art. 4.4 Scia Engineer Berekening van de effectieve breedte 14

16 Effectieve Doorsnede C) Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties Distortieknik volgens EN art Theorie De werkelijke geometrie wordt vervangen door een equivalent systeem met translatieveer K 15

17 Effectieve Doorsnede C) Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties Distortieknik volgens EN art Theorie De effectieve geometrie van de verstijver en de translatieveer K worden gebruikt voor de berekening van de kritieke knikspanning cr,s van de verstijver. Standaardformule voor de kritieke knikspanning van een ligger op verende bedding 16

18 Effectieve Doorsnede C) Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties Distortieknik volgens EN art Theorie De kritieke knikspanning cr,s van de verstijver wordt gebruikt voor de berekening van de relatieve slankheid en de reductiefactor voor knik d. 17

19 Effectieve Doorsnede C) Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties Distortieknik volgens EN art Theorie Algemene procedure 18

20 Effectieve Doorsnede C) Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties Distortieknik volgens EN art Theorie Algemene procedure 19

21 Effectieve Doorsnede C) Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties Distortieknik volgens EN art Theorie Algemene procedure Opmerking Opgelet: de veiligheidsfactoren betreffen Nationaal Bepaalde Parameters! Standaard EN: Nederlandse Nationale Bijlage: Scia Engineer Keuze Nationale Bijlage Belgische Nationale Bijlage: Duitse Nationale Bijlage: 20

22 Effectieve Doorsnede C) Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties Distortieknik volgens EN art Scia Engineer Optionele iteraties van de verstijvers Distortieknik van de verstijvers met invloed op het lokaal plooien 21

23 Effectieve Doorsnede D) Optioneel: Iteratieve berekening van de volledige doorsnede Iteraties over de volledige doorsnede volgens EN art Theorie 22

24 Effectieve Doorsnede D) Optioneel: Iteratieve berekening van de volledige doorsnede Iteraties over de volledige doorsnede volgens EN art Scia Engineer Optionele iteraties over de volledige doorsnede Finale effectieve doorsnede Effectieve doorsnede eigenschappen 23

25 Effectieve Doorsnede D) Optioneel: Iteratieve berekening van de volledige doorsnede Iteraties over de volledige doorsnede volgens EN art Scia Engineer Finale effectieve doorsnede 24

26 Standaard Controles Standaard UGT Controles (Niet specifiek voor gordingen) 25

27 Standaard Controles Controle op Buiging Buigingscontrole volgens EN art Theorie 26

28 Standaard Controles Controle op Buiging Buigingscontrole volgens EN art Scia Engineer Controle in de snede in het midden van de gording 27

29 Standaard Controles Controle op Dwarskracht Dwarskrachtcontrole volgens EN art Theorie 28

30 Standaard Controles Controle op Dwarskracht Dwarskrachtcontrole volgens EN art Scia Engineer Controle in de snede in het midden van de gording Controle < 0,50 dus geen interactie van dwarskracht en moment vereist Controle in de snede aan het uiteinde van de gording 29

31 Standaard Controles Controle op Lokale Dwarse Krachten Controle op lokale dwarse krachten volgens EN art Theorie 30

32 Standaard Controles Controle op Lokale Dwarse Krachten Controle op lokale dwarse krachten volgens EN art Scia Engineer Controle in de snede in het midden van de gording 31

33 Standaard Controles Controle op Lokale Dwarse Krachten Controle op lokale dwarse krachten volgens EN art Scia Engineer Controle in de snede aan het uiteinde van de gording 32

34 Standaard Controles Interactie Moment en Lokale Dwarse Kracht Interactiecontrole op moment en lokale dwarse kracht volgens EN art Theorie 33

35 Standaard Controles Interactie Moment en Lokale Dwarse Kracht Interactiecontrole op moment en lokale dwarse kracht volgens EN art Scia Engineer Controle in de snede in het midden van de gording 34

36 Speciale Controles Speciale UGT Controles (Specifiek voor gordingen) 35

37 Speciale Controles Ligger gesteund door beplating Mag EN Hoofdstuk 10 worden toegepast? Theorie a) Voorwaarde voor de doorsnede dimensies: EN art (1) Sadef C 200 x 3.00 voldoet aan deze eis b) Voorwaarde voor de translatiestijfheid van de beplating: EN art (6) De translatiestijfheid van de beplating kan bepaald worden via volgende benaderende formule: Voor een meer nauwkeurige berekening kunnen testgegevens van de fabrikant gebruikt worden. 36

38 Speciale Controles Ligger gesteund door beplating Mag EN Hoofdstuk 10 worden toegepast? Scia Engineer Beplating type E96/1.50 Hoesch Berekening van de translatiestijfheid volgens testgegevens van de fabrikant: 37

39 Speciale Controles Ligger op verende bedding Ligger gesteund door beplating principe volgens EN art Theorie De gording, gesteund door een beplating, wordt vervangen door een ligger op verende bedding Vergelijk met de berekening van distortieknik: zelfde principe! 38

40 Speciale Controles Weerstand van de doorsnede Ligger gesteund door beplating Weerstand van de doorsnede volgens EN art Theorie 39

41 Speciale Controles Weerstand van de doorsnede Ligger gesteund door beplating Weerstand van de doorsnede volgens EN art Theorie a) Bepaling van de geometrie van de vrije flens b) Bepaling van de equivalente horizontale belasting 40

42 Speciale Controles Weerstand van de doorsnede Ligger gesteund door beplating Weerstand van de doorsnede volgens EN art Theorie c) Bepaling van de laterale veerstijfheid De rotatiestijfheid van de beplating kan berekend worden of volgen uit testresultaten van de fabrikant. 41

43 Speciale Controles Weerstand van de doorsnede Ligger gesteund door beplating Weerstand van de doorsnede volgens EN art Theorie d) Bepaling van het equivalente buigend moment Opmerking: De tabel geeft slechts enkele waarden, voor een exacte berekening mag de theorie van Winkler gebruikt worden voor liggers op een verende bedding. 42

44 Speciale Controles Weerstand van de doorsnede Ligger gesteund door beplating Weerstand van de doorsnede volgens EN art Scia Engineer Berekening van de rotatiestijfheid van de beplating: Geometrie van de vrije flens : 43

45 Speciale Controles Weerstand van de doorsnede Ligger gesteund door beplating Weerstand van de doorsnede volgens EN art Scia Engineer 44

46 Speciale Controles Knikweerstand van de vrije flens Ligger gesteund door beplating Knikweerstand van de vrije flens volgens EN art Theorie Scia Engineer Keuze Nationale Bijlage Opgelet: de methode voor LT betreft een Nationaal Bepaalde Parameter! Britse Nationale Bijlage: Oostenrijkse Nationale Bijlage: 45

47 Speciale Controles Knikweerstand van de vrije flens Ligger gesteund door beplating Knikweerstand van de vrije flens volgens EN art Theorie 46

48 Speciale Controles Knikweerstand van de vrije flens Ligger gesteund door beplating Knikweerstand van de vrije flens volgens EN art Scia Engineer 47

49 Samenvatting Overzicht Rekenmodel en Uitgangspunten Mag EN worden toegepast? Berekening van de Effectieve Doorsnede Bepaling van de notionele breedte Lokaal plooien van de elementen onder druk Distortieknik van de verstijvers met optionele iteraties Standaard UGT Controles (Niet specifiek voor gordingen) Controle op Buiging Controle op Dwarskracht Controle op Lokale Dwarse Krachten Interactie Moment en Lokale Dwarse Kracht Speciale UGT Controles (Specifiek voor gordingen) Ligger gesteund door beplating > < op verende bedding Weerstand van de doorsnede Knikweerstand van de vrije flens 48