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sensd.02 - Bemessung kaltgeformter Stahlbauteile nach IBC

sensd.02.ibc

Highlights

Vollständig in die Stahlbemessungsumgebung von SCIA Engineer integrierte Funktion zur Bemessung kaltgeformter Stahlbauteile gemäß AISI S100.
Ableitung der wirksamen Form, einschließlich Forminstabilität für interne Steifen und Randsteifen und Doppelrandfalten.
Wirksamer Querschnitt von Querschnitten aus der Bibliothek und von allgemeinen Querschnitten: Unterstützung für beliebige Formen, auch von aus CAD-Software importierten Formen.
Erweiterte Nachweise für Stegbeulen, auch für Querschnitte mit ausgesteiften Stegen.
Besondere Nachweise für die Bemessung von Pfetten, einschließlich Ableitung der Geometrie des freien Flansches, Nachweisen unter Schwerkraft und Auftrieb.

 

Das Modul Bemessung kaltgeformter Stahlbauteile nach IBC ist eine Erweiterung des Moduls Stahlnachweise, sensd.01.ibc. Das Modul dient der Bemessung von Bauteilen aus kaltgeformtem Stahl gemäß der nordamerikanischen Vorschrift AISI NAS S100: 2016.

Design of cold-formed steel members according to AISI S100

  • Querschnitt- und Stabilitätsnachweise werden unterstützt. Sie werden auf gleiche Weise wie für herkömmliche Stahlbauteile ausgeführt.
  • Integrierte Mechanismen ermitteln basierend auf der Geometrie, den Schnittgrößen, dem Vorhandensein von Blech und anderen Modellparametern, welche Normvorschriften anwendbar sind.
  • Die Eigenschaften der durch Ausbeulen und Forminstabilität abgeschwächten wirksamen Querschnitte werden berücksichtigt.
  • Spezielle Bemessungsprozeduren für Versagen unter Stegbeulen und für an Blechteilen befestigte Pfetten werden gemäß Vorschrift angewendet.

 

Vorteile

Design of cold-formed steel members according to AISI S100

  • Mit dem Modul sensd.02 können vielfältige offene Stahlquerschnitte auf Ausbeulwirkungen analysiert werden.
  • Wirksame Querschnitte werden für Druck und Biegen um die starke oder schwache Achse abgeleitet. Die Querschnitte werden dann in den allgemeinen Stahlnachweisen verwendet und können bei Bedarf grafisch angezeigt werden.
  • Die Ableitung der wirksamen Form berücksichtigt die Forminstabilität von Rand- und Zwischensteifen und Doppelrandfalten.
  • Die intelligente Berechnung der wirksamen Querschnitte steigert die Produktivität, da nur minimale Benutzereingaben erforderlich sind.
  • Die Profilbibliothek enthält zahlreiche Produkte von Herstellern von kaltgewalztem Stahl. Die Bemaßungen der Profile können außerdem vom Benutzer bearbeitet werden, sodass sich die Profilbibliothek um zusätzliche Produkte erweitern lässt.
  • Mit dem Editor für allgemeine Querschnitte (in Modul sen.05 enthalten) können benutzerdefinierte Querschnitte definiert werden. Es besteht auch die Möglichkeit, Querschnitte aus DXF- und DWG-Dateien zu importieren.
  • Die tragende Wirkung von Stahlblech wird bei der wirtschaftlichen Bemessung von Pfetten berücksichtigt. Eine Bibliothek mit Blechprodukten von führenden Herstellern ist ebenfalls verfügbar.
  • Die automatisierte Optimierungsprozedur (AutoDesign) in der Stahlnachweisfunktion wählt je nach (1) den Schnittgrößen in der Struktur und der Schlankheit der Bauteile und (2) dem Satz der vom Benutzer bevorzugten Profile geeignete Profile aus.

 

Anfangsform

Ein kaltgeformter Querschnitt kann aus der Profilbibliothek ausgewählt oder als allgemeiner Querschnitt modelliert werden. Anschließend wird automatisch die sogenannte Anfangsform ermittelt: Der Querschnitt wird in Teile, d. h. in Wände und Steifen, aufgeteilt. Folgende Teiltypen werden automatisch erkannt:

  • I (intern)
  • F (fest; keine Abminderung erforderlich)
  • SO (symmetrischer Überstand)
  • UO (asymmetrischer Überstand)
  • RUO (bewehrter asymmetrischer Überstand)

Sie können die erzeugte Anfangsform anzeigen und ändern. Die Berechnung der wirksamen Form können Sie direkt über die Profilbibliothek überprüfen, ohne die Stahlbemessung starten zu müssen.

Wirksame Form

Die Berechnung der wirksamen Breiten beginnt immer mit der Ermittlung der Spannung im Druckelement. Die erhaltenen wirksamen Querschnitte können grafisch dargestellt werden.

Unterstützte Querschnitttypen

Design of cold-formed steel members according to AISI S100

Die folgenden Querschnitttypen werden zum Erzeugen der Anfangsform und des wirksamen Querschnitts unterstützt:

  • Standardquerschnitte aus der Profilbibliothek
  • Querschnitte mit dünnwandiger Geometrie (durch ihre Form und Dicke definiert)
  • Kaltgeformte Stahlprofilpaare (z. B. zusammengesetzte Sigma-Querschnitte)
  • Allgemeine dünnwandige Querschnitte oder allgemeine Vielecke mit dünnwandiger Darstellung

Querschnittsnachweise

Die folgenden Nachweise werden ausgeführt: zentrischer Zug, Axialdruckbeanspruchung, Biegemoment, Querkraft, Torsionsmoment, Stegbeulen, kombinierte Beanspruchung durch Spannung und Zug, kombinierte Beanspruchung durch Druck und Biegen, kombinierte Beanspruchung durch Querkraft, Normalkraft und Biegung, kombinierte Beanspruchung durch Biegen und Stegbeulen.

Stabilitätsnachweise

Die folgenden Stabilitätsnachweise werden ausgeführt: Biegeknicken, Drillknicken und Biegedrillknicken, ausmittiger Druck, ausmittiger Zug, kombinierte Beanspruchung durch Biegen und Spannung. Zur Ermittlung des Biegedrillknickwiderstands wird die allgemeine Gleichung dritten Grades angewendet.

Zusätzliche Funktionen für Stahlbauteile

Zur Verbesserung der Stabilität können zusätzliche Elemente in das Modell eingefügt werden: Blechdiaphragmen, Einschränkungen des Biegedrillknickens, Stegsteifen.

Außerdem wird die Analyse nach Theorie II. Ordnung gemäß Anhang 2 unterstützt.

Design of cold-formed steel members according to AISI S100 Design of cold-formed steel members according to AISI S100

Diaphragmen und Befestigung von Flanschen am Stahlblech

Die verfügbare Seitenfestigkeit des Stahlblechs wird nachgewiesen. Dies ermöglicht das Erhöhen der Torsionssteifigkeit eines Bauteils. In SCIA Engineer kann ein Flansch von biege- und druckbeanspruchten Bauteilen wie in AISI NAS 2007 spezifiziert als am Blech befestigt betrachtet werden, wenn die Bedingungen der Anwendbarkeit erfüllt sind..

Daten des Stegbeulens

Stegbeulen (lokales Versagen des Stegs infolge hoher lokaler Lastintensität) wird an Stellen nachgewiesen, an denen Einzellasten auftreten, oder an Verbindungsstellen zwischen Bauteilen: z. B. Verbindung einer Pfette mit einem Sparren. Der Nachweis des Stegbeulens wird nur für die Querkraft Vy und an den Positionen ausgeführt, an denen ein Sprung im Querkraftdiagramm zu sehen ist. Die Funktion kann aber auch deaktiviert werden.

Bemessung von Pfetten mit Überlappung

C-Profile und Z-Profile können „überlappt“ (ineinander geschoben) werden, um aus getrennten Pfetten eine durchlaufende Pfette zu erstellen. Sie können Überlappungszonen an Pfetten (symmetrisch oder asymmetrisch) erstellen. Wenn der Nachweis in einem Bereich mit einer Überlappungszone ausgeführt wird, wird die kombinierte Festigkeit beider Querschnitte verwendet. Die Überlappung kann optional am unteren Flansch vollständig versteift werden.

Die überlappte Länge kann von der Anwendung auf Grundlage einer Liste definierter Bemaßungen optimiert werden.

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