Thiết kế vì kèo thép

Thiết kế vì kèo thép

Thiết kế kết cấu thép là một trong những công đoạn khá công phu trong quá trình hình thành một hồ sơ xây dựng trước khi thi công công trình. Bày này hướng dẫn bạn các bước thiết kế kèo thép căn bản.

Thiết kế một dầm thép là không phức tạp như bạn nghĩ. về cơ bản có 6 bước để thiết kế hầu hết các dầm thép:

  1. Vật liệu - Chọn các lớp thích hợp của thép cho dầm bạn sẽ được thiết kế.
  2. Shape - Chọn hình dạng của dầm thép bạn muốn thiết kế.
  3. Span - Nhập khoảng cách mà bạn đang cố gắng mở rộng.
  4. Bracing - Không thể bỏ qua! Thanh giằng là rất quan trọng trong việc xác định năng lực của một chùm.
  5. Load - Nhập tải dựa trên kiểu của họ và trường hợp tải trọng.
  6. Thiết kế - Tại Hoa Kỳ, có hai phương pháp phổ biến của thiết kế dầm (ASD và LRFD). Chọn phương pháp nào bạn muốn sử dụng và chỉ định giới hạn độ lệch.

Trong ứng dụng thiết kế chùm WebStructural mỗi bước có một biểu tượng liên kết cho phép bạn làm việc hiệu quả thông qua các quá trình thiết kế:

image001

1. Vật liệu

Có rất nhiều loại khác nhau của thép, nhưng thường là một lớp chung cho từng loại hình. Các loại thường được sử dụng nhất của thép I-Beam là W (rộng mặt bích) Shape. Shapes W thường được làm từ thép A992 Grade. Ví dụ của chúng tôi, chúng tôi sẽ thiết kế một thép W Shape tôi Beam, vì vậy chúng tôi chọn A992 từ Danh sách vật liệu.

image002

2. Hình dạng

Có rất nhiều loại thép hình, thậm chí nhiều loại I dầm. Ví dụ của chúng tôi, chọn một W8X15. Chùm này là khoảng 8 "sâu (hoặc cao), mà là số đầu tiên sau x. Chùm tia này nặng 15 lbs. Đó là con số thứ hai trong tên hình. Thông thường, nhẹ hơn các chùm tia, ít nó sẽ chi phí, như vậy để thiết kế các chùm chi phí hiệu quả nhất, bạn sẽ muốn chọn một trong đó nặng ít nhất nhưng đáp ứng tiêu chí bạn thiết kế. Sau khi chúng tôi nhập tất cả các tiêu chuẩn thiết kế, chúng ta có thể thay đổi hình dạng nếu nó không phải là kích thước phù hợp với thiết kế của chúng tôi.

image003

3. Nhịp

Span là khoảng cách giữa các điểm hỗ trợ cho một chùm. Một chùm thường chỉ là một khoảng đơn hỗ trợ ở cả hai kết thúc. Tuy nhiên, đó không phải luôn luôn như vậy. Dầm có thể được hỗ trợ bất cứ nơi nào dọc theo chiều dài của họ hoặc họ có thể được đúc hẫng vượt quá kết thúc của họ hỗ trợ. Để thêm hoặc chỉnh sửa chiều dài khoảng trong WebStructural, chỉ cần nhấp vào Span nút hoặc chiều dài và thêm một khoảng bên trái hoặc bên phải, sau đó điều chỉnh độ dài phù hợp. Ví dụ của chúng tôi, thêm một khoảng bên phải và làm cho nó 4'-0 ". Điều chỉnh nhịp đầu tiên bằng 12'-0".

image004

Span điều kiện hỗ trợ cũng có thể được thay đổi trong WebStructural chỉ bằng cách nhấn vào hỗ trợ a. Cliking sự hỗ trợ sẽ chuyển qua Pinned, cố định, và điều kiện hỗ trợ miễn phí. Ví dụ của chúng tôi, thay đổi sự hỗ trợ hầu hết các quyền miễn phí để tạo ra một thanh rung.

4. Giằng

Bracing là một khía cạnh rất quan trọng, nhưng thường bị bỏ qua của thiết kế dầm. Khi một thành viên bị bẻ cong, nén và lực lượng được giới thiệu. Đối với một chùm nhịp đơn giản (một spanning giữa hai hỗ trợ pinned), đỉnh của các chùm tia sẽ được nén. Đó là những lực nén mà có thể gây ra một chùm tia vênh ngoài máy bay. Để hiểu oằn, suy nghĩ của nén một người cai trị ngắn giữa bàn tay của bạn. Bây giờ nghĩ về nén 3 'cai trị lâu dài. Mà một trong những sẽ flex và khóa? Rõ ràng hơn, mảnh mai hơn một. Nó là mảnh của này có liên quan trực tiếp đến oằn. 

Nếu chúng tôi có thể cú đúp một chùm chống lại kiểu oằn, sau đó chúng tôi thường xuyên có thể đạt được sức mạnh uốn lớn hơn.WebStructural cho phép bạn chỉ định bracings trong nhiều cấu hình phổ biến khác nhau. Hỗ trợ Span được tự động giả định được giằng địa điểm. Hãy nhớ rằng, thanh giằng liên tục giả định rằng hành trình nén của chùm tia chuẩn bị tinh thần. Nếu bạn có một chùm liên tục, nhìn vào biểu đồ thời điểm của bạn trong báo cáo để xác minh rằng đây thực sự là trường hợp. Bạn có thể luôn luôn thận trọng giả chùm trong hoàn toàn unbraced.

5. Tải trọng

Trường hợp tải trọng

Một chùm tia có thể mang tải từ nhiều nguồn khác nhau. Dưới đây là danh sách của một số các loại phổ biến hơn các trường hợp tải trọng:

Tĩnh tải - Dead Load (D) là những người mà luôn luôn hiện diện. Hãy nghĩ về một phiến bê tông, hoặc trọng lượng của một bức tường. Những tải trọng là luôn luôn hiện diện và không thay đổi.

Hoạt tải - Live (L) là loại công suất tải thường. Bạn là một loại của Load Sống trong cấu trúc bạn đang ở ngay bây giờ. Hội Kỹ sư dân dụng của Mỹ xuất bản một cuốn sách (ASCE 7) với sự hướng dẫn cho số lượng tải trực tiếp mà nên được sử dụng cho các cấu trúc khác nhau.

Tải trọng mái - Roof (Lr) tương tự như tải Live, nhưng là cụ thể cho các mái nhà và thường liên quan đến hoạt động xây dựng hoặc bảo trì.

Tải Tuyết - Snow (S) là chính xác muốn họ âm thanh như, tải trọng gây ra bởi tuyết. Xây dựng mã số địa phương thường sai khiến mặt đất hoặc thiết kế tuyết tải thích hợp để sử dụng. Các tải trọng cơ bản thường. Drift và điều kiện không cân bằng nên được hạch toán khi cần thiết.

Tải khác ít phổ biến trong thiết kế chùm nhưng có thể bao gồm gió (W), Seimic hoặc động đất (E), Rain (R), Lateral Trái đất (H), vv

Các loại tải trọng

Dầm có thể được nạp bằng nhiều cách, nhưng hầu hết các tải trọng gây uốn có thể được mô tả như là một trong hai:

Tải Uniform : Các tải có đơn vị của lực lượng trên đơn vị dài. Với WebStructural, các đơn vị mặc định cho tải Uniform là kips mỗi foot (1 kip = 1.000 lbs.). Tải thống nhất thường được sử dụng để đơn giản hóa tải trọng điểm lặp đi lặp lại và gần nhau như joists sàn hoặc vì kèo mái nhà. Để tính toán tải trọng đồng đều thích hợp để áp dụng cho một chùm, chỉ cần nhân các dầm khu vực nhánh của tải khu vực thích hợp. Tải khu vực và tải cấu trúc khác được thành lập bởi Hiệp hội các tài liệu ASCE7 kỹ sư xây dựng của Mỹ và được cho là cân Anh mỗi foot vuông (PSF).

Tuyến tính tải trọng : Tải trọng tuyến tính là rất tương tự như tải thống nhất, nhưng thay vì phải có cường độ không đổi, thay đổi dọc theo chiều dài. Tải tuyến tính cũng có những đơn vị của lực lượng mỗi chiều dài. Tuyến tính tải trọng có thể được sử dụng để đại diện cho trôi tuyết tam giác hoặc dầm với joists khung trong một góc nghiêng, hoặc nhiều người khác hình tam giác và hình thang loại tải.

Point tải : tải trọng điểm có đơn vị của lực. Mặc định trong WebStructural là Kips (1 kip = 1.000 lbs.). Point tải có thể đơn giản như một phản ứng từ các thành viên khác như một chùm khung thành chùm khác, hoặc một cột ngồi trên một chùm.

Moments : Moments tải trọng gây luân chuyển ở trên trục của một chùm và có đơn vị đo chiều dài lực lượng lần. Mặc định trong WebStructural là kip-ft. Moments phức tạp hơn cho những người kém quen thuộc với chúng, nhưng hãy xem xét một cột hàn vào đầu của một dầm thép. Nếu một lực lượng được áp dụng cho đầu cột, nó sẽ gây ra các chùm nó được gắn vào uốn cong là tốt, giống như một đòn bẩy. Phản ứng kiểu uốn Đây là một thời điểm. Nếu lực lượng này là theo hướng của trục dầm (hoặc hướng nhịp), nó có thể là đầu vào như là một khoảnh khắc trong WebStructural. Nếu lực lượng áp dụng là vuông góc với trục dầm, sau đó một thời điểm xoắn sẽ được giới thiệu.WebStructural hiện không cho phép đối với các tải xoắn sẽ được nhập vào.

Ví dụ của chúng tôi cho phép sử dụng một tải chết của 25 psf và tải trực tiếp 100 PSF. Hãy nói rằng các điểm tiếp theo của hỗ trợ từ chùm của chúng tôi là một bức tường 10 'đi ở một bên, và một chùm 20' đi trên khác. Chúng tôi sẽ nhập một bộ đồng phục chết tải D = 0,625 k / ft = [25 psf x (10 '/ 2 + 20' / 2)] / 1000lb / k và cũng nhập tải trực tiếp L = 1,5 k / ft [100psf x ( 20 '/ 2 + 30' / 2)] / 1000lb / k. Ngoài ra hãy chắc chắn bao gồm tự trọng.

Các yếu tố tải

Tùy thuộc vào phương pháp thiết kế mà bạn chọn, (xem dưới đây) tải bạn nhập sẽ được yếu tố thích hợp. Đơn giản chỉ cần nhập vào tải (unfactored) dịch vụ.

6. Thiết kế

Thiết kế Phương pháp (ASD hoặc LRFD)

Kết cấu thép hoặc có thể được thiết kế bởi Load và Resistance Factor, Thiết kế (LRFD) và Thiết kế stress cho phép (ASD). Cả hai phương pháp mang lại kết quả tương tự. Các kỹ sư có ý kiến ​​của họ về những ưu và nhược điểm của từng phương pháp, nhưng cả hai hiện đang được phép vào Hoa Kỳ. Đơn giản chỉ cần chọn các phương pháp mà bạn muốn sử dụng.

Phương trình thiết kế

WebStructural sẽ tự động yếu tố tải trọng của bạn và áp dụng chúng trong các phương trình thiết kế phù hợp. Bạn có thể xem các phương trình và không bao gồm những người bạn không muốn bao gồm trong phân tích nếu bạn muốn.

Lệch

Lệch là một biện pháp quan trọng của hiệu suất chùm. Dầm có độ võng quá mức có thể đủ mạnh để thực hiện tải thiết kế của họ, nhưng hoạt động kém trong dịch vụ. độ võng quá mức có thể dẫn đến khiếu nại người sử dụng bao gồm tầng bouncy, nứt kết thúc xây dựng, bất ổn định cho các thiết bị cơ khí, vv Luật Xây dựng Quốc tế (IBC) sẽ áp đặt lệch tối thiểu đối với các thành viên khác nhau và các loại tải trọng. Võng thường được mô tả như là một tỷ lệ hoặc L (span) trên một số giá trị để cho phép so sánh và tiêu chuẩn hóa. Ví dụ: Tỷ lệ lệch 0,5 "delection trong một chùm 12 'bằng L / 288 = 12ftx12in / ft (span) 0.5 "(lún). Bây giờ hãy xem xét một chùm tia lệch 0,75" và 18 "dài. Nó có một tỷ lệ lệch tương đương hoặc L / 288. Về lý thuyết, những chùm có hiệu suất lệch nhau mặc dù các chùm khoảng còn trội hơn. Đó là bởi vì sự lệch không đáng kể so với khoảng cách lớn hơn. L / 100 thường được coi là gần với giới hạn của độ lệch đó là có thể phát hiện được bằng mắt thường. L / 360 thường được coi là một sự lệch accepatlbe tối thiểu do tải trực tiếp trên sàn nhà, nhưng đó chỉ là mức tối thiểu.

Báo cáo

Một khi bạn đã nhập vào tất cả các tiêu chí của bạn, tất cả các bạn phải làm điều đó nhấp vào "Thiết kế dầm này".WebStructural sẽ thực hiện một phân tích phần tử hữu hạn cho khoảng chùm, hỗ trợ và tải các điều kiện cụ thể của bạn. Nó sẽ xác định các lực lượng thiết kế và tính toán năng lực thiết kế của chùm sử dụng của Viện Tiêu chuẩn xây dựng thép (AISC) của Mỹ. Nếu bạn chọn ban đầu là một kích thước bằng thích hợp, bạn sẽ nhìn thấy rất nhiều màu xanh lá cây và uốn, cắt, và tỷ lệ công suất lệch sẽ ít hơn so với 1.0. Những giá trị này là một tỷ lệ phần trăm của năng lực. Vì vậy, nếu báo cáo của bạn có nội dung "Uốn 0,79" cấu hình chùm bạn lựa chọn là ở mức 79% công suất uốn (theo AISC).

Nếu báo cáo của bạn là màu đỏ, sau đó tỷ lệ khả năng của bạn là lớn hơn 1,0 và chùm không đáp ứng các tiêu chuẩn thiết kế. Điều này có nghĩa là bạn cần một chùm lớn hơn! Đơn giản chỉ cần chọn một hình dạng khác nhau và bấm vào nút "Thiết kế dầm này".

image006

Tại WebStructural chúng tôi cố gắng cung cấp cho bạn tính toán thiết kế chất lượng cao với các báo cáo minh bạch mà bạn có thể dựa vào. Nếu bạn tìm thấy điều này như thế nào để hữu ích xin vui lòng chia sẻ nó với các đồng nghiệp của bạn.

Tổng số điểm của bài viết là: 1 trong 1 đánh giá

Xếp hạng: 1 - 1 phiếu bầu
Click để đánh giá bài viết
Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây