Ontwerp en normtoetsing van slanke kolommen
Wat zegt de norm over een slanke kolom die wordt belast door druk en buiging in beide richtingen? Hoe kunnen constructeurs een dergelijke kolom veilig ontwerpen en controleren? U kunt vereenvoudigde methoden gebruiken, die kunnen leiden tot een conservatief ontwerp doordat grotere tweede-orde-effecten worden meegenomen. Of u kiest voor een nauwkeurigere aanpak: een algemene methode op basis van niet-lineaire analyse. De werkwijzen voor de algemene methode worden echter niet beschreven in de norm. De norm verwacht dat constructeurs hier zelf mee omgaan.
U kunt nu slanke kolommen analyseren via een meer geavanceerde methode waarbij zowel geometrisch als materiaal niet-lineaire analyse wordt gebruikt in IDEA StatiCa. Een nieuw type analyse maakt het ontwerp en de normtoetsing mogelijk van staven die worden belast door normaalkracht en buigmomenten voor de uiterste en bruikbaarheidsgrenstoestand. De toetsingen worden uitgevoerd door spanningen en rekken te vergelijken met de grenswaarden die door de norm zijn vastgesteld, EN 1992-1-1.
Volg een eenvoudige werkwijze in vier stappen om het ontwerp en de normtoetsing van slanke kolommen begrijpelijker en inzichtelijker te maken:
- Maak de geometrie van de constructie aan, inclusief randvoorwaarden en wapening
- Stel de geanalyseerde en gerelateerde staven bloot aan de belastingseffecten
- Niet-lineaire analyse en de beoordeling
- Rapport met alle belangrijke figuren, resultaten en toetsingen
vier-staps workflow-GMNA
Analysetypen
De geometrie van de constructie bestaat uit staven, randvoorwaarden en resultaten. Deze kunnen worden aangemaakt in de Member applicatie of worden geïmporteerd vanuit software van derden (zoals Robot Structural Analysis, SAP2000, RFEM, enz.). Daarna voegt u wapening toe aan de staaf en begint u met de analyse op basis van de resultaten verkregen uit de constructieve berekening. Voor slanke kolommen, waarbij lineaire analyse onvoldoende is, gebruikt u niet-lineaire analyse die beschikbaar is via de GMNA-knop.
De GMNA zelf bestaat uit drie analysetypen:
- Materiaal niet-lineaire analyse (MNA)
- Lineaire knipanalyse (LBA)
- Geometrisch en materiaal niet-lineaire analyse met imperfecties (GMNIA)
Waarvoor dienen al deze analyses? Wat wordt er van een constructeur verwacht?
Materiaal niet-lineaire analyse (MNA)
U kunt te werk gaan zoals de knoppen in het lint aangeven. Eerst wordt de materiaal niet-lineaire analyse (MNA) uitgevoerd. Een geanalyseerde staaf wordt automatisch verdeeld in meerdere secties waar de spanningen en rekken worden geëvalueerd voor elke betonvezel en wapeningsstang. Vervolgens worden de berekende waarden getoetst aan de grenswaarden die door de norm zijn vastgesteld.
Lineaire knipanalyse (LBA)
Als het niet volstaat om alleen materiaalnonlineariteit in beschouwing te nemen en het ook noodzakelijk is om geometrische nonlineariteit mee te nemen, is het tijd om de lineaire knipanalyse (LBA) te gebruiken, waarvan de uitvoer bestaat uit eigenmodes en kritische belastingen van de geanalyseerde staaf. Deze analyse helpt een constructeur de theoretische stabiliteitsgrens te bepalen van een constructie onder de werkende belastingen. Het zou niet veilig zijn om alleen de theoretische knikvorm van de constructie te beschouwen, omdat er initiële imperfecties aanwezig zijn. Daarom biedt de resultaattabel de mogelijkheid om voor elke eigenmode een imperfectie-amplitude te definiëren. De imperfectie dient door de constructeur te worden vastgesteld op basis van ervaring of aanbevelingen uit de norm.
Geometrisch en materiaal niet-lineaire analyse met imperfecties (GMNIA)
Zodra de imperfectie is gedefinieerd, wordt deze automatisch proportioneel toegepast op de staaf, waarna u het laatste analysetype kunt uitvoeren – de geometrisch en materiaal niet-lineaire analyse met imperfecties (GMNIA). Net als bij de eerste analyse (MNA) wordt de staaf verdeeld in secties waar de spanningen en rekken voor elke betonvezel en wapeningsstang worden geëvalueerd, rekening houdend met materiaal- en geometrische nonlineariteit als gevolg van een knikvorm met imperfecties.
Tips voor de gebruikersinterface van de Member applicatie
Alle analyseresultaten zijn beschikbaar op het tabblad Toetsing, waar het lint is gereorganiseerd en uitgebreid met meerdere nieuwe knoppen. De grafische weergave van de resultaten wordt getoond in de hoofd-3D-weergave. Tegelijkertijd worden de berekende waarden en toetsingen weergegeven in de resultaattabellen, samen met de bijbehorende gedetailleerde of doorsnederesultaten in de 2D-weergave.
Gebruikers kunnen Algemene of Gedetailleerde (doorsnede)resultaten weergeven. De algemene normtoetsing toont een overzicht van alle beschikbare resultaten in het project. De gebruiker kan direct zien of de constructie al dan niet voldoet aan de afzonderlijke normtoetsingen.
Als de gebruiker een bepaalde doorsnede selecteert in de 3D-weergave, worden de bijbehorende resultaten gemarkeerd in de resultaattabel en wordt de gedetailleerde weergave van de geselecteerde doorsnede getoond in de 2D-weergave. Berekende spanningen, rekken en toetsingen zijn beschikbaar voor elke doorsnede voor beton- en wapeningsdelen in afzonderlijke tabbladen.
Ontwerp en normtoetsing van slanke kolommen in Member voor beton is beschikbaar in de Concrete Expert, Concrete Enhanced, Prestressing Expert en Prestressing Enhanced editie van IDEA StatiCa.