Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Staalbouw

Leidraad bij Eurocode 3
by

Stef Pillaert

on 26 November 2014

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Staalbouw

Staalbouw
Leidraad bij
NBN EN 1993-1-1 : 2005 AC2009
NBN EN 1993-1-1 ANB : 2010
NBN EN 1993-1-8 : 2005 AC2009
NBN EN 1993-1-8 ANB : 2010
Eurocode 3: Ontwerp en berekening van staalconstructies
Deel 1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen
Eurocode 3: Ontwerp en berekening van staalconstructies
Deel 1-8: Algemene regels - Ontwerp en berekening van verbindingen
Het materiaal
Het materiaal
Zie "
voorwoord 2bis
" en "
hfdst. 3
" in ANB voor de "materiaalnormen"
&
&
Wat zit er nog allemaal in EC3?
Eurocode 3=?
1993-1: Algemene regels en regels voor
gebouwen
1993-1-1: Algemene regels en regels voor gebouwen
1993-1-2: Brandweerstand
1993-1-3: Koud gevormde dunwandige elementen en platen
1993-1-4: Roestvast staal
1993-1-5: Platen belast in hun vlak
1993-1-6: Weerstand en stabiliteit van schaalconstructies
1993-1-7: Weerstand en stabiliteit van vlakke plaatconstructies dwars belast
1993-1-8: Ontwerp van knopen
1993-1-9: Vermoeiing
1993-1-10: Materiaaltaaiheid en eigenschappen in de dikterichting
1993-1-11: Kabels
1993-1-12: Ontwerp en berekening met hoogsterktestaal
1993-2: Stalen
bruggen
1993-3: Torens, masten en schouwen
1993-4: Silo’s, tanks en pijpleidingen
1993-5: Palen
1993-6: Kranen en hefwerktuigen
De profielen
We beperken ons tot:
De profielen
"RVS"
"klasse 4?"
plooien lijfplaat
NBN EN 1993-1-1 ANB
tabel 3.3 - 3.12
"
y
ield"
"
u
ltimate"
ANB is hierin "strenger" dan EN
c
=c
w
eb
f
lange
"c": afmeting
zonder
afronding
sommige symbolen worden "door elkaar" gebruikt
Plastisch
Elastisch
versteviging
Elastisch
"Klassieke sterkteleer"
x
belastingsvlak verticaal
belastingsvlak horizontaal
Hüber-Hencky-Von Mises
nuttige links & bronnen
NBN EN 1993-1-1 (oktober 2005 AC2009)
NBN EN 1993-1-1 ANB (2010)
NBN EN 1993-1-8 (oktober 2005 AC2009)
NBN EN 1993-1-8 ANB (december 2010)
Normen Antenne Eurocodes (http://www.normes.be/eurocodes)
Scia Engineer (http://nemetschek-scia.com/nl), o.a. gebruikt voor het maken van een aantal figuren in deze voorstelling.
(iets meer) algemene vorm:
moet in
elk punt
van de doorsnede voldaan zijn
Plastisch
y
z
indien enkel buiging rond y, en
dubbel
symmetrische doorsnede:
"winst"?
"winst"?
plastische scharnier?
plastische scharnier?
algemene methode
: plastisch=?
algemene methode
: plastisch
"plastische scharnieren"
algemene methode
:
elastisch
algemene methode
:
plastisch
(niet in deze cursus)
klasse 3
klasse 2
klasse 1
mechanisme = bezwijken
plastische scharnieren/algemene plastische methode:
niet
in deze cursus
plastische weerstand:
wel
in deze cursus
plastische weerstandscontrole
enkel als klasse 1 of 2
enkel als klasse 1, 2 of 3
enkel als klasse 1 of 2
???
plastische weerstandscontrole
=weerstandscontrole
=spanningscontrole

=weerstandscontrole
=spanningscontrole

anders: Von Mises
(= elastische weerstandscontrole)
indien
enkel


(dus belastingsvlak // lijf)
enkel als klasse 1 of 2
invloed dwarskracht:
plastische weerstandscontrole
(par. 6.2.10)
stel
enkel
V:
(want Von Mises: )
H- en I-profielen:
iets meer dan A lijf (zie tabellen)
V=dM/dx
kan dat wel, enkel V???
M (en N) & V
plooien lijfplaat?
plooien lijfplaat?
(par. 6.2.6)
indien
niet
OK: misschien verstijvers nodig voor lijf
(EN1993-1-5, hfst. 5 -
niet in deze cursus
)
(par. 6.2.6)
(par. 6.2.9)
1/4 "weerstand tegen N"
1/2 "weerstand lijf tegen N"
(par. 6.2.5)
"blijft als enige over"
Wat als dit niet lukt?
Von Mises
maar er zijn "tussenwegen", zie norm (
niet in deze cursus
)
maar er zijn "tussenwegen", zie norm (
niet in deze cursus
)
enkel als klasse 1, 2 of 3
(in)stabiliteit
(par. 6.2)
(par. 6.3)
klassebepaling
1 of 2
1, 2 of 3
4
klasse 4?
EN1993-1-5
(niet in deze cursus)
koudgevormde profielen?
EN1993-1-3
vaak klasse 4
(niet in deze cursus)
"lokaal plooien door drukspanning, vooraleer vloeigrens bereikt"
"klassieke sterkteleer"
shear lag
shear lag
(niet in deze cursus)
EN1993-1-5
opgelet: vaak G <> DKC
klasse 4
(par. 6.2.3)
trek
&
(par. 6.2.4)
druk
hoekijzers, U-, T- of C-profielen die met één been worden aangesloten, zie EN1993-1-8, 3.6.3 (
niet in deze cursus
)
"
de
(ontwerp-)formule"
Torsie???
Torsie???
(par. 6.2.7)
niet in deze cursus
H en I:
niet
geschikt voor torsie!!!
M & N
klassebepaling
par. 5.5
1
2
3
4
plastische scharnier OK
plastische weerstandscontrole OK
elastische weerstandscontrole OK
EN1993-1-5 (
niet in deze cursus
)
HOE?
werkwijze
klassebepaling
I: probeer eerst
=
overal

NL?
in deze cursus:
enkel voor belastingsvlak // lijf
trek
druk
wat als NL niet in lijf?
probleem:
lokaal
plooien door
druk
spanningen
5 delen zijn "kandidaat":
1 inwendig lijf
4 uitkragende flenzen
c
c
"c": steeds
zonder
afronding
voor alle (gedeeltelijk)
gedrukte
delen: klasse bepalen
"wie weet halen we klasse 1 of 2?."
II: probeer dan
"hopelijk halen we klasse 3 wel?"
klasse profiel=slechtste (klasse gedrukte delen)
aandachtig naar figuren en formules kijken!!!
III: ...en anders is het klasse 4
Hoe kunnen de tabellen ons helpen?
"worst case" = pure compression
N-trek kan de toestand nooit erger maken!
N-druk daarentegen...
klasse
geen
zuivere geometrie-eigenschap!!!
profielentabellen
UGT
BGT
Z,
´
y
y
Dmitrii Ivanovich Zhuravskii
systeemlengte
: afstand tussen twee opeenvolgende punten van de aslijn van een staaf waarvan de zijdelingse verplaatsing in het vlak is verhinderd, of de afstand tussen één zo’n punt en het staafeinde. (par. 1.5.5)
knik
kip
interactie
(in)stabiliteit
"buckling"
knik
par. 6.3.1
buigingsknik
rond y-as
rond z-as
torsieknik
of
buigingstorsieknik
buigingsknik
rond y-as
rond z-as
algemene werkwijze
algemene werkwijze knik
par. 6.3.1.1 & 2
bepaal knikcoëfficiënt
bepaal relatieve slankheid
bepaal knikkromme a , a, b, c, d
0
"knikgevoeligheid"
"correctie" op weerstandscontrole
"wees
strenger
dan Eulerknik"
of aflezen uit tabel 5.5.2 uit ENV
of berekenen via formule (6.49)
"flexural buckling"
par. 6.3.1.3
par. 6.3
systeemlengte
systeemlengte
De systeemlengte
in een bepaald vlak
De
systeemlengte
kniklengte L
kniklengte L
eenvoudige gevallen
De kniklengte
in een bepaald vlak
De
kniklengte
kniklengte: de eenvoudige gevallen ("Euler")
praktisch nut: "vrij beperkt"...
Zoek de "halve sinus"
vakwerken
kniklengte in vakwerken
(bijlage BB.1)
stijlen
diagonalen
algemeen principe: L = L
cr
syst
diagonalen in kruisvorm?
uitgeknikt?
vakwerken vs. de "vervangbalk"?
(maar in bepaalde gevallen is 0,9 L toegelaten)
syst
Let op: speciale regels indien hoekstaven (="L-ijzers") (BB.1.2)
dikwijls gebruikt als diagonalen in vakwerken;
maar let op: bereken je ze wel op knik?
Let op: speciale regels indien buisprofielen (BB.1.3) (of beter: zie hoofdstuk 7 “Buckling lengths of members in lattice girders” van CIDECT Design Guide 2 “Structural stability of hollow sections”.
Beplating: knik- of kipsteun?
Wanneer is staaf zijdelings gesteund door (stalen) beplating?
... waardoor de knik- en/of kiplengte natuurlijk veel kleiner is! (of misschien zelfs "0" ?)
BB.2.1 Continue, zijdelingse steunen
BB.2.2 Continue torsiesteunen
Wat indien een betonplaat gedragen door een stalen profiel?
wellicht
continu gesteund (hoewel: steun je de "juiste" flens?)
is flens voldoende verbonden met plaat?
Imperfecties voor schoorgevende systemen (par. 5.3.3)
Stalen profiel boven een opening in een muur?
Soms mag je kipeffecten verwaarlozen (m.a.w. L = 0)
LT
Bijlage BB.2 en BB.3
Wat indien je enkel de getrokken flens steunt?
vakwerken vs. de "vervangbalk"?
raamwerken
kniklengte in raamwerken (ANB Bijlage F )
opgelet:
in welk vlak?
en dus ook:
rond welke as?
ANB, Bijlage G
Soms mag je direct bepalen, dus zonder bepaling van
dus: kniklengte
in
raamwerkvlak
dus vaak: kniklengte
rond
y-as
waardoor vaak:
kniklengte
,z
(
)
opgelet: norm zegt eigenlijk niets over
kniklengte liggers in raamwerkvlak
...
is de systeemlengte een goed idee voor kniklengte liggers in raamwerkvlak?
L
"als het niet bestaat":
K=0
invloed ligger op kniklengte kolom
symbolen
symbolen
invloed ligger op kniklengte kolom
ligger
zonder
Ndruk
ligger
met
Ndruk
Alles samen te vatten als volgt (?)
I en L: van de ligger!!!
N? enkel indien druk!!!
Niet enkel de
stijfheid
van de ligger heeft invloed op kniklengte kolom...
belastingscombinaties?!?!?
ligger die betonplaat ondersteunt (niet in deze cursus)
opgelet
(maar niet in deze cursus)
jammer dat deze formule eigenlijk niet in tabel F.3 staat...
L = k * L
cr
syst.
L = k * L
cr
syst.
"knikfactor"
zijdelings gesteund
zijdelings ongesteund
De "klassiekers" al gevonden?
cr
cr
relatieve slankheid
? = "y" of "z"
?
?
relatieve slankheid
?
? = "y" of "z"
?
?
?
slankheid
?
?
?
traagheidsstraal
Eulerslankheid
eenvoudigste manier: via slankheid
?
?
?
kan ook via elastische kniklast ("Eulerknikkracht")
?
?
?
?
cr
=
?
knikkromme
?
Steeds
allebei narekenen!!!
bepaling knikkromme buigingsknik
Vooral bij "kruisvormige" profielen, maar soms ook bij smalle rechthoeken, H- of I-profielen
torsie-knik
(let op: oorzaak is nog steeds N-druk)
vorkopleggingen
kiplengte L
LT
(kan enkel indien doorsnede dubbelsymmetrisch, m.a.w.: als DKC=G)
buigings-torsie-knik
(torsional buckling)
N
cr,T
(torsional flexural buckling)
N
cr,TF
(kan enkel indien doorsnede mono- of non-symmetrisch, m.a.w.: als DKC <> G)
combinatie van buigingsknik en torsieknik
par. 6.3.1.4
en
ANB, Bijlage E
torsieknik
of
buigingstorsieknik
knikkromme
?
zelfde als knik rond z-as
... dus niet in deze cursus
vreemde manier om te zeggen dat het "1 van deze 2" is...
(of "torsiestabiliteit")
(of "torsieknikstabiliteit")
,T
oorzaak: N druk
kip
par. 6.3.2
oorzaak: M
y
y,
Er zijn alternatieven voor de gebruikte kipkrommen
Er is een vereenvoudigde werkwijze indien de gedrukte flens op bepaalde plaatsen gesteund is
par. 6.3.2.3
par. 6.3.2.4
Er bestaan
andere werkwijzes voor kip
(
niet in deze cursus
):
Bijlage BB.3.3
dus: geen echte "kipsteun"
alternatieven
bepaal kipcoëfficiënt
bepaal relatieve slankheid
bepaal kipkromme a, b, c, d
L
ateral
T
orsional buckling
LT
LT
Gedrukte flens continu zijdelings gesteund:
nooit
kip
Ronde of vierkante buisprofielen:
nooit
kip
relatieve kipslankheid
par. 6.3.2.2, maar vooral ANB, Bijlage D
W of W ?
zie klasse
el
pl
W of W ?
zie klasse
el
pl
Elastisch kritisch (kip)moment
Bij dubbelsymmetrische profielen:
bepaling kipkromme:
Let op: er staat een andere, erg gelijkende tabel 6.5 in de norm, vergis je niet!
kip
kromme a, b, c of d?
=
knik
kromme a, b, c of d
kan zeer complex worden in praktijk!
Streef naar "
echte
" kipsteunen
(want eigenlijk is de formule voor M daarvoor opgesteld!)
cr
afstand tussen kipsteunen
=
kipsteun
gaffel
vork
geen zijdelingse rotatie
geen rotatie rond x-as
beide flenzen zijdelings steunen?
Let zeer goed op bij gebruik/instellingen software: voor je het weet is je kipberekening "waardeloos"...
Let op bij kolommen!
Heb je wel een dwarse last tussen de kipsteunen?
veilige waardes
heeft te maken met randvoorwaarden ("
de ene kipsteun is de andere niet"
)
zie ANB
tabel D.1
tabel D.2
figuren D.3-10
tabellen D.4-6
Vorm
M-lijn in elk "kipveld" speelt rol
Voor elk kipveld bepalen!!!
"Waar/hoe" grijpt de dwarse last aan?
Stel M-lijn in kipveld lineair
Benaderend via form. D.2
enkel belast met eindmomenten
Let op: als
C
1
wordt
C
1
/
1,05
Let op: als
C
1
wordt
C
1
/
1,05
Stel M-lijn in kipveld "eenvoudig"
Stel M-lijn in kipveld meer algemeen
C en C aflezen uit grafieken D.3-10
1
2
Uitkragingen
zie puntje 4 in ANB, bijlage D
zie tabellen D.3-6 in ANB
niet in deze cursus
Meest gevaarlijke vorm M-lijn?
M=cte
C = 1 ; C = 0
1
2
niet in deze cursus
... zijdelings gesteund?
... stalen profiel zijdelings gesteund?
"interactieformules"
par. 6.3.3 en bijlage A in EN
Prismatische, op buiging en druk belaste staven
beter: ANB, Bijlage C
"torsiestijf"
"torsieslap"
m.a.w.: bereken in de veronderstelling dat M-lijn = cte.
Het enige begrip dat nieuw is in deze formule:
Al de andere symbolen in de interactieformules zou je moeten kennen (of zelf kunnen afleiden)
"doe de test!"
stap 2b
stap 2a
allemaal "oude bekenden"(?)
allemaal "oude bekenden"(?)
...
(voor de dapperen?)
(GGT)
(hoofdstuk 6)
(hoofdstuk 7)
(hoofdstuk 5)
Constructieve berekening
Constructieve berekening
hoofdstuk 5
Hoe bereken je MVN-lijnen, vervormingen, ... van de volledige constructie?
Constructief model: invloed verbindingen & funderingen
verbindingen
par. 5.1.2
zie EN1993-1-8
Bepaling van sterkte van verbindingen
Wanneer is een verbinding...
scharnierend
continu
semi-continu
M=0
Momentstijf
rotatieveerconstante = ?
(niet in deze cursus)
Allemaal "vrij belangrijk" om weten als je MVN-lijnen wil opstellen...
par. 5.1.3
"Er behoort rekening te zijn gehouden met de vervormingskarakteristieken van de steunpunten indien
belangrijk."
(par. 5.1)
(par. 5.2)
Algemene berekening: eerste of tweede orde?
Algemene berekening: eerste of tweede orde?
de methode die je gebruikt om MVN-lijnen, vervormingen, reacties, ... te bepalen
eerste orde
gebruikt initiële geometrie constructie
tweede orde
houdt rekening met invloed vervorming constructie
sterkteleer
Gehler
Cross
...
(niet in deze cursus)
geeft grotere momenten
in principe iteratief (hoewel er alternatieve benaderingen bestaan, zie par. 5.2.2)
ofwel convergerend
ofwel steeds grotere vervormingen = bezwijken = (in)stabiliteit
je kan dus ook op deze manier omgaan met knik (en kip?), zie par. 5.2.2(7) & 5.3.4
MAAR: soms
moet
je tweede-orde rekenen!?!
software
Bijna alle M-lijnen die je tot nog toe hebt berekend, zijn dus eigenlijk niet juist...
... maar hopelijk wel "juist genoeg"?
kritische lastcoëfficiënt
de constructie is gevoelig voor 2°-orde-effecten
als de belasting 10 × groter zou genomen worden, zal de constructie bezwijken door instabiliteit
de (elastische) kniklast is minder dan 10 × groter dan de aangrijpende belasting
aangrijpende belasting
kan via software (
"stabiliteitsberekening", "algemene knikvorm", "kritische lastberekening",
...)
Vaak te benaderen
:
per verdieping
let op met richtingen!
kan ook rechtstreeks uit lasten
alle liggers waarvoor N = druk
in raamvlak, met L = L
cr
sys
helling liggers/regels max.26°
M
kolom, 1° orde
M
kolom, 2° orde
< 10
soms "0 / 0"
voor alle combinaties???
=
=
=
(par. 5.3)
Imperfecties
Imperfecties
(par. 5.3.2)
raamwerken
(par. 5.3.3)
schoorgevende systemen
(par. 5.3.2) imperfecties voor raamwerken
zowel in & uit het vlak
scheefstanden
maar
h: hoogte constructie in [m]
"Het aantal kolommen in een rij, met inbegrip van alleen die kolommen die een verticale kracht N dragen die niet kleiner is dan 50% van de gemiddelde waarde van alle verticale krachten op de kolommen in het beschouwde verticale vlak."
Ed
vooruitbuiging
zie tabel 5.1, en 5.3.2(6)
Mag je verwaarlozen als
Mag je verwaarlozen
als je knik berekent volgens 6.3
EN
op voorwaarde dat eerste-orde-berekening OK is (dus als > 10)
niet in deze cursus
h: verdiepingshoogte
Vele mogelijkheden...
(par. 5.3.3) imperfecties voor schoorgevende systemen
"Hoe sterk moet een
stabiliteitsverband
zijn om
knik
en
kip
te belemmeren?"
De doorbuiging in het vlak van het schoorgevende systeem door q en alle overige uitwendige belastingen berekend met een eerste-orde berekening.
buitenmaatse hoogte profiel
overspanning van het schoorgevende systeem
het aantal te steunen staven
+
grootste M
y,Ed
drukkracht
{
knik
kip
Voegen & stuiken
?
zie par. 5.3.3(4-5)
(par. 5.3.4)
Je kan knik- (en kip?)-berekening vermijden als je 2-de-orde-berekening doet...
Bij complexe constructies kan je soms niet anders, want vaak:
L = ???
M = ???
cr
cr
(par. 5.4)
Algemene berekening: elastisch of plastisch?
Algemene berekening: elastisch of plastisch?
elastische algemene berekening
mag altijd, zelfs bij profielen klasse 4, of zelfs als je plastische weerstandscontrole doet (enkel als klasse 1 of 2, zie par. 6.2)
sterkteleer
Cross
Gehler
...
plastische algemene berekening
mag enkel onder strikte voorwaarden, waarvan de belangrijkste: klasse = 1
"plastische scharnieren", zie klassebepaling
elastische instabiliteit
weerstand
=
niet in deze cursus
m.a.w.: bereken in de veronderstelling dat M-lijn = cte.
Het enige begrip dat nieuw is in deze formule:
Al de andere symbolen in de interactieformules zou je moeten kennen (of zelf kunnen afleiden)
"doe de test!"
par. 5.1
par. 5.2
par. 5.3
par. 5.4
Verticale lasten
Horizontale lasten // spanten
Horizontale lasten spanten
Eenvoudige stalen spantenconstructie
Eenvoudige stalen spantenconstructie
Verticale lasten
... en bijhorende V- en N-lijnen
Horizontale lasten // spanten
... en bijhorende V- en N-lijnen
Horizontale lasten spanten
Orientatie profielen spant
Hoofdopdracht spant: buiging rond sterke as
(meestal) logische orientatie profielen spant
Keuze steunpunten
Keuze steunpunten
volmaakte inklemming (zie ook par. 5.1.3)
zijdelingse stabiliteit
kniklengtes


Opbouw
Opbouw
dak- en gevelplaten (al dan niet geisoleerd)
Berekenen?
EN1993-1-3 & 1993-1-5
tabellen fabrikant
Spanten
Windverband
schoorgevend systeem
lastendaling
lastendaling
lastendaling
Windverband - schoorgevend systeem
soms ook:
horizontale lasten // spant
lastendaling
spant
spant
soms: naar schorend systeem spanten
schoorgevend systeem // spanten
In EN1993-1-1 staat hierover "niet erg veel"...
Durft wel eens bepalender te zijn dan UGT in staal!!!
Zie Eurocode 0
Zie NBN B 03-003
Let wel op dat je de juiste combinatie(s) gebruikt (met dus kleinere veiligheden dan UGT!)
Verbindingen
EN1993-1-8
In deze cursus:
enkel weerstandscontrole van geboute ligger-kolom-verbinding als "kennismaking"
vanaf nu: geen echte
cursustekst
,
norm zelf leren gebruiken
... en dan ben je eigenlijk nog niet 100% zeker dat je een echte kipsteun hebt ...
Verbindingen
classificatie van verbindingen
sterkte (5.2.3)
stijfheid (5.2.2)
stijf
flexibel
scharnierend
momentstijve verbinding?
inwendige scharnier?
wat moet je narekenen?
momentweerstand par. 6.2
rotatiestijfheid par. 6.3
rotatiecapaciteit par. 6.4
nodig om evt. plastische scharnier te mogen veronderstellen tpv. verbinding
hiertoe: knoop opdelen in basiscomponenten (tabel 6.1)
waar vind je het in de norm?
Voor onze verbinding is "6.2.7.2 Liggerkolomverbindingen met een geboute kopplaat" de
leidraad
.
3
4
5
8
7
2
2
1
"6.2.7.2 Liggerkolomverbindingen met een geboute kopplaat" is (voor onze toepassing) de
leidraad
.
par. 6.2.7.2: volledig overlopen, is
leidraad
"driehoeksregel"
, zie 6.2.7.2(9)
rijen vs. groepen, zie 6.2.7.2(8)
Wat staat ons allemaal te wachten?
equivalent T-stuk op trek, zie 6.2.7.2(9)
voor 6.2.6.4 & 3 (kolomzijde op trek)
voor 6.2.6.5 & 8 (liggerzijde op trek)
verstijvers
invloed op vloeilijnen via α (fig. 6.11)
"onderbreken" van groepen
vloeilijnen (Johanson)
3 bezwijkmodes
wrikkrachten Q
druk in kolomlijf: spreiding, zie 6.2.6.2
Wat als M 'trek bovenaan'?
vaak ook verstijver nodig
indien console: ook in liggerlijf!
bouten (hfdst. 3)
lassen (hfdst. 4)
V?
N?
Full transcript