Volg Bouwkroniek

Abonneer u
Aanmelden

Volg Bouwkroniek Bouwkroniek

Berekening en ontwerp van structuren met dunwandige profielen

Berekening en ontwerp van structuren met dunwandige profielen

Ingenieurs hebben steeds vaker nood aan softwaretools voor de analyse en het ontwerp van constructies die opgebouwd zijn uit dunwandige profielen (koudgevormde staalprofielen en aluminiumprofielen). De normcontroles voor dit type secties volgens EN 1993-1-3 (en 1-5) en EN 1999-1-1 zijn geen eenvoudige taak om uit te voeren. Enkel de berekening van de effectieve doorsnede (als gevolg van lokale knik) neemt reeds een tiental pagina's in beslag. Bovendien merkte SCIA dat ingenieurs die geen ervaring hebben met het ontwerp van dunwandige profielen de norm vaak verkeerd interpreteren.

SCIA is een Belgisch bedrijf dat reeds meer dan 40 jaar actief is in de ontwikkeling en professionele ondersteuning van rekensoftware voor ingenieurs. In de SCIA Engineer-software is de volledige normcontrole voor dunwandige profielen volledig geautomatiseerd, vanaf de berekening van de effectieve doorsnede van elke willekeurige profielsectie tot de controles voor globale knik op niveau van de staaf en van de constructie als geheel.

Effectieve doorsnede

De berekening van de effectieve doorsnede gebeurt in SCIA Engineer nagenoeg automatisch en is ondersteund voor willekeurige doorsnedevormen. De ingebouwde intelligentie is gebaseerd op de volgende parameters:

of de vlakke delen van het profiel intern of extern gepositioneerd zijn;

of plooien en krommingen in het staalmateriaal als verstijvers mogen worden beschouwd;

indien reducties door lokaal plooien of distortieknik vereist zijn in de doorsnede: zowel onder druk als onder buiging (volgens EN 1993-1-3/EN 1993-1-5 en EN 1999-1-1);

nadien wordt deze effectieve doorsnede gebruikt voor de snede- en stabiliteitscontroles volgens de EN 1993 en EN 1999 normen.

De effectieve doorsnede-eigenschappen houden rekening met lokaal plooien en distortieknik die kunnen optreden bij dunwandige doorsnedes. SCIA Engineer zorgt ervoor dat bij de berekening aandacht besteed wordt aan het volgende:

dat er voldaan is aan de limietwaarden gedefinieerd in de EN 1993-1-3 en gerelateerd aan de slankheid van de elementen en de afmetingen van de afrondingen;

dat de reductie van de dikte door een galvaniserende coating wordt meegerekend;

dat (bij aluminium doorsneden) de invloed van warmte-beïnvloede zones (door lassen) wordt in rekening genomen;

dat de 'notionele breedte' gebruikt wordt bij de berekening van de effectieve breedte, zoals aangegeven in de EN 1993-1-3 norm;

dat de gemiddelde vloeisterkte gebruikt wordt daar waar het door de norm is toegestaan.

SCIA Engineer voert verschillende iteraties uit tijdens de berekening van de eigenschappen van de effectieve doorsnede om uiteindelijk de finale effectieve vorm te vinden. Iteraties worden zowel uitgevoerd op het vlak van distortieknik (verstijver iteraties) als op het vlak van de neutrale as van de doorsnede (globale iteraties). De resultaten en de tussenresultaten van de verschillende stappen van de berekening van de effectieve doorsnede kunnen bekeken worden in de doorsnedemanager.

Praktijk

De gebruiker kiest het materiaal uit een bibliotheek met de bekende staal- en aluminium materialen (idem voor koudgevormde profielen zoals S280-S350 GD+ZA). Daarnaast bevat de SCIA-profielenbibliotheek standaard eveneens koudgevormde profielen van diverse fabrikanten.

Lasten worden op de constructie aangebracht. Conform de EN 1990 worden lastcombinaties gegenereerd, rekening houdend met de partiële veiligheidsfactoren voor diverse landen in de EU. De gebruiker consulteert de resultaten van de eindige-elementenberekening via de grafische weergave, dan wel via numerieke waarden in een tabeluitvoer.

De SCIA-normcontrole verifieert of alle staven voldoen aan de doorsnede- en stabiliteitscontroles die vereist zijn volgens de EN 1993-1-3 (& EN 1993-1-1) of de EN 1999-1-1 voorschriften. Specifieke controles voor lokale transverse krachten worden uitgevoerd, inclusief specifieke controles voor omega-profielen en doorsnedes met verschillende interne verstijvers in het lijf. Voor gordingen moeten extra controles uitgevoerd worden volgens EN 1993-1-3, Hoofdstuk 10.

Voor de bruikbaarheidsgrenstoestand worden de vervormingslimieten getoetst. Deze kunnen verschillen naargelang het gaat om kolommen, liggers, dakliggers, gordingen enz. Desgevallend moet een brandwerendheidsontwerp gebeuren volgens EN 1993-1-2.

SCIA Engineer ondersteunt deze workflow op een logische en transparante manier. De software laat daarnaast echter ook toe om via een automatische optimalisatie van de structuur de volledige constructie te dimensioneren gebaseerd op de eenheidscontroles van de uiterste grenstoestand.

Voor de gebruiker of het controlebureau wordt een gedetailleerde berekeningsnota van de staalcontrole gegenereerd met vermelding van alle formules en tabellen uit de norm. Uiteraard kan deze nota ook andere, meer algemene gegevens van het project bevatten zoals de resultaten, grafische voorstellingen van de constructie, lasten, spanningen enz.

Bijkomende gegevens en rekenmethodes

Ook beplatingen kunnen gedefinieerd worden in het SCIA Engineer-model. De gebruiker maakt zijn keuze uit een bibliotheek met beplatingen van diverse fabrikanten. Deze verhogen de torsieweerstand van de staven die ze steunen. Dit effect wordt in rekening genomen tijdens de berekening en bij de staal- en aluminiumcontroles voor de diverse doorsnedes. Dit heeft vooral effect op de kiptoetsing.

Tenslotte kan de structuur met koudgevormde staal- of aluminiumprofielen ook niet-lineair doorgerekend worden waarbij de effecten van initiële imperfecties, tweede orde, enkel-trek-elementen enz. worden ingecalculeerd.

Software op hoog niveau

Om een constant hoog niveau van de toepassingen en de normimplementatie te garanderen, zijn de SCIA-ingenieurs en -partners actief in verschillende specifieke Eurocode-commissies in verschillende landen. Voorts werkt SCIA samen met de ledenorganisaties van de staalbouwketen (Infosteel) en een aantal werkgroepen van het Aluminium Center Belgium.

Meer info over de SCIA-toepassingen en -activiteiten vindt u op www.scia.net. Daar kan u onder andere op de startpagina een gratis try-out van de software aanvragen. Tijdens deze testperiode van 30 dagen beschikt u over de volledige functionaliteit en support van de SCIA-medewerkers.

OVERHEIDSOPDRACHTEN
Alle overheidsopdrachten

Meest aanbevolen artikels

Verlof ... in onze eigen hof

Verlof ... in onze eigen hof

Tijd om uit te rusten! Niks moet, niksen mag! Wij nemen een korte pauze van 19/07 t.e.m. 08/08! Op 09/08 zijn we er weer! Blijf gezond, hou het veilig en vooral: geniet ervan! Team Bouwkroniek  

'Virtual reality zal het meeste impact hebben op de bouwsector'

'Virtual reality zal het meeste impact hebben op de bouwsector'

Half augustus begint aanleg rotonde Tongersesteenweg in Lanaken

Half augustus begint aanleg rotonde Tongersesteenweg in Lanaken

Dendermonde wil toekomst vestinggordel veiligstellen

Dendermonde wil toekomst vestinggordel veiligstellen