Menu

sensd.07 - Kip (2de orde)

sensd.07

Belangrijkste kenmerken

Beschrijven van de kipreactie van staalprofielen middels een numerieke simulatie van liggerelementen met zeven vrijheidsgraden (DoF).
Met een oplosser voor zeven vrijheidsgraden kunt u Mcr bepalen via de eigenwaarde-analyse of een volledige niet-lineaire analyse uitvoeren met tweede-orde-effecten die ook rekening houden met vervorming door torsie.
Met een volledige niet-lineaire analyse verdwijnt de noodzaak van stabiliteitscontroles in de module Staalontwerp.

 

De module sensd.07 zet een koppeling in twee richtingen op met de Frilo BTII-oplosser. Hierin worden EEM-berekeningen uitgevoerd met behulp van elementen met zeven vrijheidsgraden per knoop. Dergelijke elementformuleringen kunnen welving in het element en eventueel optredende kip correct beschrijven.

Het betreffende element wordt geëxporteerd en geanalyseerd, waarbij rekening wordt gehouden met de randvoorwaarden en toegepaste belastingen in SCIA Engineer. Er kunnen verschillende driedimensionale belastingsscenario's worden gesimuleerd. De resultaten kunnen worden gebruikt voor toetsingen in de uiterste grenstoestand en in de bruikbaarheidsgrenstoestand, inclusief brandwerendheid.

Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order)

Hoe het werkt

Warmgewalste en koudgevormde elementen kunnen worden geanalyseerd, zowel met open doorsneden (zoals een I- of U-profiel) als met gesloten doorsneden (zoals een RHS). Eén liggerelement wordt uit de structuur gehaald en geanalyseerd als een geïsoleerde ligger met:

  • de juiste randvoorwaarden (inclusief de randvoorwaarden met betrekking tot torsie en welving);
  • de krachten aan de uiteinden van de ligger (berekend in SCIA Engineer);
  • alle op de ligger toegepaste belastingen;
  • tussenliggende steunen (beplatingen, kipsteunen, gekoppelde liggers);
  • initiële imperfecties (alleen gebruikt bij een 2de-ordeanalyse).

In beide toepassingen van de module (dus zowel bij het bepalen van het kritieke knikmoment als in de 2de-ordeanalyse) worden de resultaten van Frilo BTII naar SCIA Engineer verzonden, waar ze kunnen worden weergegeven en/of toegevoegd aan het Engineering Report.

Belastingen

Het softwareprogramma maakt onderscheid tussen belastingen die worden toegepast op het zwaartepunt van een doorsnede en belastingen die worden toegepast in het afschuifmiddelpunt. Belastingen die niet in het afschuifmiddelpunt van een doorsnede worden toegepast, worden aangevuld met extra torsiemomenten (die automatisch worden bepaald).

Op het geanalyseerde element kunnen diverse belastingtypes worden toegepast: punt- en verdeelde krachten en momenten en combinaties hiervan. Het eigengewicht wordt geconverteerd naar een equivalente lijnlast op de ligger. Het is ook mogelijk om bewegende belastingen te definiëren voor het ontwerp van bijvoorbeeld kraanbanen.

Tussenliggende steunpunten

De module analyseert driedimensionaal belaste liggers met elke randvoorwaarde. Er wordt rekening gehouden met de volgende tussenliggende steunen:

  • Discrete tussenliggende steunpunten langs de geanalyseerde ligger: deze steunpunten kunnen naar eigen inzicht in de 3D-omgeving worden geplaatst en gericht. Ze worden gekenmerkt door een door de gebruiker gedefinieerde afstand van het afschuifmiddelpunt van de doorsnede en kunnen star of flexibel zijn (de veerstijfheid wordt door de gebruiker gedefinieerd).
  • Doorlopende steunpunten (deze werken als een elastische fundering): deze kunnen naar eigen inzicht worden gericht en u kunt de stijfheid en afstand tot het afschuifmiddelpunt van de steunpunten definiëren.
  • De module Staalontwerp houdt geen rekening met kipsteunen (of andere steunen) wanneer deze zijn geplaatst op de spanningszijde van een element. De module esasd.07 houdt tijdens de toetsingen van het ontwerp rekening met dergelijke steunen. Hoewel het effect van steunen aan de spanningszijde beperkt is en kleiner is in vergelijking met steunen aan de drukzijde, wordt het ontwerp kosteneffectiever als hiermee wel degelijk rekening wordt gehouden.

Tussenliggende zijdelingse steunen worden gedefinieerd via de SCIA Engineer-entiteiten: kipsteunen, beplatingen en gekoppelde liggers;

  • kipsteunen worden in Frilo BTII omgezet in elastische veren;
  • beplatingen worden omgezet in elastische funderingen (lineaire veren en rotatieveren);
  • liggers die verbonden zijn met de geanalyseerde ligger, worden omgezet in steunpunten met elastische steun.

Imperfecties

Tijdens de 2e-ordeanalyse van de stabiliteit van de ligger wordt rekening gehouden met initiële imperfecties.

  • Zoals aanbevolen in EN 1993-1-1, artikel 5.3.4 (3) wordt altijd rekening gehouden met boogimperfecties langs de zwakke buigas. Volgens de norm moeten tijdens een 2de-ordeberekening, die rekening houdt met kip, alleen deze imperfecties worden meegewogen.
  • Desgewenst kan ook excentriciteit langs de sterke buigas worden meegewogen.
  • Voor toetsingen volgens de normen DIN, ONORM, EC-EN en EAE kan de omvang van initiële imperfecties worden berekend conform de ontwerpnorm.

Mcr eigenwaardeberekening

  • In deze toepassing van de module wordt de bifurcatiebelasting berekend die overeenkomt met de kip-eigenmode.
  • Vervolgens wordt de waarde van dit kritieke moment teruggestuurd naar SCIA Engineer, waar de reductiefactoren voor stabiliteit worden bepaald met behulp van de equivalente-staafmethode.
  • Deze methode kan met de volgende nationale normen worden gebruikt: EN 1993-1, ENV 1993-1, SIA 263, DIN 18800, ÖNORM B 4300, NEN 6770/6771, IS 800, EAE 2004.

2de-ordeberekening van torsie en welving

In deze module kunt u een 2de-ordeanalyse uitvoeren in de uiterste grenstoestand en de bruikbaarheidsgrenstoestand voor liggerelementen met elk type steunpunt en belasting.

  • Interne krachten, elastische vervorming en normaal- en afschuifspanningen worden berekend met inachtneming van welvingsvervormingen. Een extra 7de vrijheidsgraad vertegenwoordigt de waarde van de welving in de doorsnede.
  • Voor torsie en welving worden de randvoorwaarden afzonderlijk gedefinieerd. Op deze manier kan een element aan beide zijden worden vastgemaakt om torsie tegen te gaan terwijl welving niet wordt beperkt.
  • Door de resultaten te gebruiken uit een 2de-ordeberekening die kip beschrijft, kunnen veel normcontroles worden overgeslagen. Hierdoor moeten alleen spanningen worden gecontroleerd (vergelijkbaar met de algemene methode die is beschreven in EN 1993-1-1).
  • Vervolgens worden de berekende torsie- en welvingsmomenten (torsie van St. Venant, welvingstorsie en bimoment) gebruikt in een spanningscontrole in SCIA Engineer.
  • De spanningscontrole houdt rekening met de normaalkracht in het liggerelement (berekend in SCIA Engineer) en met de maximumwaarden van afschuifkrachten en buigende momenten (verkregen uit de berekening in SCIA Engineer of uit de Frilo BTII-oplosser).
  • Als in het element torsie aanwezig is, wordt ten zeerste aangeraden de 2de-ordeanalyse uit te voeren in plaats van de berekening van eigenwaarde.
  • Deze methode kan met de volgende nationale normen worden gebruikt: EN 1993-1, ENV 1993-1, SIA 263, DIN 18800, ÖNORM B 4300, NEN 6770/6771, EAE 2004.

Beperkingen

  • Alleen lineaire elastische materiaalrespons wordt ondersteund.
  • De elasticiteitsmodulus en de afschuifmodulus moeten langs de volledige ligger constant zijn.
  • De geanalyseerde liggers moeten recht zijn.
  • De numerieke analyse in de BTII-oplosser negeert normaalkrachten die langs de as van de ligger werken. Tijdens de eindcontroles in SCIA Engineer wordt hiermee wel rekening gehouden.

Exporteren naar Frilo BTII

Als de aparte Frilo BTII-applicatie is geïnstalleerd, kan een liggerelement rechtstreeks uit SCIA Engineer naar de applicatie worden geëxporteerd via de actieknop 'Exporteren naar BTII'. Daarbij worden ook alle relevante eigenschappen en overige gegevens geëxporteerd.

In de aparte BTII zijn enkele extra functies beschikbaar, zoals:

  • In het geval van open secties wordt rekening gehouden met extra regels voor secundaire flensbuiging als gevolg van excentrische belasting op de onderste flens. Tijdens de uiteindelijke spanningstoetsing wordt rekening gehouden met de extra spanning gegenereerd door secundaire flensbuiging.
  • In de aparte applicatie kunnen verschillende bewegende belastingen worden gedefinieerd. Deze kunnen worden gebruikt bij de toetsing van verschillende soorten kraanliggers.

Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order) Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order)

Category: 
Included in Edition: 
Ultimate
Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order)
Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order)
Lateral-Torsional Buckling (LTB) (2nd order)