Staalontwerpmodule 1 - ANSI/AISC 360-16-norm - AulaGEO

Moduledetails: Deze module introduceert de cursus Specialisatie in Staal, met de nadruk op het ontwerp en de analyse van speciale momentframes met behulp van constructiesoftware zoals ETABS en handmatige berekeningen met MATLAB. Het behandelt verschillende aspecten van een echt infrastructuurproject, waaronder plattegronden, aanzichten, belastingberekeningen en verbindingsontwerpen.

Samenvatting van de les: In deze introductieles verwelkomt ingenieur Juan Orozco deelnemers in de cursus Specialisatie in staal, met een specifieke focus op speciale momentframes. De les begint met een overzicht van een echt infrastructuurproject, waarbij de indeling van een gebouw met vier appartementen wordt beschreven, elk met specifieke kenmerken zoals slaapkamers, keukens en woonruimtes. Bij het ontwerp van de constructie worden de overspanningen tussen kolommen geanalyseerd en wordt de ETABS-software gebruikt om het gedrag van het gebouw onder belasting te modelleren en bestuderen.

Tijdens de cursus komen de AISC 360-16-normen voor structureel ontwerp en de ASCE 41-17-normen voor aardbevingsbestendig ontwerp aan bod. Er worden handmatige berekeningen uitgevoerd met MATLAB, waarbij de resultaten worden vergeleken met die van ETABS. Belangrijke onderdelen zoals dragende balken, gordingen, vloerplaten, schuifverbindingen en verschillende soorten verbindingen (moment en schuif) worden geanalyseerd en ontworpen. In de les wordt ook benadrukt hoe belangrijk het is om trappen en hun verbindingen nauwkeurig te ontwerpen om de structurele integriteit te waarborgen. Tijdens de cursus doen deelnemers praktische ervaring op met toepassingen in de echte wereld, waardoor hun inzicht in de principes van het ontwerp van staalconstructies wordt vergroot.

Moduledetails: Deze module vormt het startpunt voor de Specialisatiecursus Staal, waarbij de nadruk ligt op het ontwerp en de analyse van buigzame elementen volgens de ANSI/AISC 360-16-norm. Het omvat de classificatie van buigsecties, lokale en laterale knikverschijnselen en schuifontwerp.

Samenvatting van de les: In deze les introduceren we Module 1 van de Specialisatiecursus Staal, waarbij de nadruk ligt op speciale momentframes en het ontwerp van buigstaven. De cursus begint met een diepgaande studie van de ANSI/AISC 360-16-norm, waarbij de classificatie van buigsecties in compacte, niet-compacte en slanke categorieën wordt onderzocht. We onderzoeken lokale knik in flexibele elementen, waaronder knik in de flenzen en het lijf, en de breedte-/diktecriteria die nodig zijn voor stabiliteit.

In deze les wordt ook dieper ingegaan op laterale torsieknik, waarbij de ongespannen lengte (Lb) en de invloed daarvan op de nominale en plastische momenten worden geanalyseerd. We bespreken de betekenis van de lengtes Lp en Lr en hun formuleringen in zowel het inelastische als het elastische bereik. Daarnaast wordt de Cb-factor uitgelegd, waarbij de rol ervan bij het versterken van de nominale momentweerstand van secties wordt benadrukt.

De module wordt afgesloten met een gedetailleerde blik op schuifontwerp, waarbij u uitgebreid inzicht krijgt in de krachten en controles die nodig zijn om de structurele integriteit te waarborgen. Deze les vormt de basis voor de hele cursus en bereidt deelnemers voor op evaluaties en praktische toepassingen van de geleerde concepten.

Elke module bevat evaluaties met theorievragen, waar/onwaar-stellingen en praktische oefeningen op basis van de AISC 360-norm en berekeningen van buigzame leden. Deze les is een essentieel startpunt voor het onder de knie krijgen van de principes van het ontwerpen van staalconstructies.

Moduledetails: Deze module introduceert de Specialisatiecursus Staal, met de nadruk op het ontwerp en de analyse van buigzame elementen volgens de ANSI/AISC 360-16-norm. Het behandelt de fundamentele concepten van buigzame elementen, hun spanningsanalyse en de classificatie van secties onder buiging.

Samenvatting van de les: In deze les beginnen we met Module 1 van de Specialisatiecursus Staal: Speciale Moment Frames. De nadruk ligt op het ontwerp van flexibele elementen op basis van de ANSI/AISC 360-16-norm. Buigzame elementen, doorgaans horizontale prismatische secties, dragen lasten loodrecht op hun lengteas, wat leidt tot buig- en schuifspanningen.

We onderzoeken een typisch horizontaal element dat onderhevig is aan een gelijkmatig verdeelde belasting en analyseren de resulterende buigmomenten en schuifkrachten. In deze les wordt de spanningsanalyse van I-balken of H-profielen onder gelijkmatig verdeelde belastingen behandeld. De nadruk ligt daarbij op de druk en trek die de flenzen ondervinden en op de rol van de neutrale as.

We gaan dieper in op de classificatie van secties onder buiging en leggen de vier soorten secties uit:

• Type 1: Plastische ontwerpen en seismische ontwerpen die in staat zijn plastische momenten te ontwikkelen en de noodzakelijke inelastische rotaties voor momentherverdeling in stand te houden.

• Type 2: Compacte secties die plastische momenten bereiken, maar een beperkte inelastische rotatiecapaciteit hebben, geschikt voor statische belastingen en verminderde seismische prestatiefactoren.

• Type 3: Niet-compacte secties die plastische stroming initiëren, maar niet over een inelastisch rotatievermogen beschikken en die doorgaans bezwijken door inelastisch knikken.

• Type 4: Slanke delen die bezwijken door plaatselijke elastische knik zonder dat de vloeigrens wordt bereikt.

Elk sectietype wordt gedetailleerd besproken, waarbij de kenmerken en beperkingen ervan worden benadrukt. Deze basisles legt de basis voor inzicht in het gedrag en de ontwerpvereisten van flexibele elementen in staalconstructies. Hiermee worden deelnemers voorbereid op de meer geavanceerde onderwerpen in de cursus.

Moduledetails: Deze module richt zich op het cruciale onderwerp van lokale knik in flexibele elementen zoals gedefinieerd in de AISC 360-16-norm. Het biedt een diepgaande analyse van het knikken van flenzen en lijfbalken, wat essentieel is voor het waarborgen van de structurele integriteit en prestaties van stalen balken onder belasting.

Samenvatting van de les: In deze les vervolgen we de Specialisatiecursus Staal, waarbij we ons richten op lokale knik in buigstaven. Bij buiging treedt er plaatselijk knik op in de flenzen en het lijf van de liggers, waardoor de ontwikkeling van plastische momenten mogelijk wordt verhinderd.

Knikken van flensen: Als de drukflens te dun is, kan er plaatselijke knik in de drukflens ontstaan, wat tot instabiliteit leidt. Hierdoor kan de balk zijn plastische moment niet bereiken. We onderzoeken een balksectie die onderhevig is aan momenten, waarbij we de nadruk leggen op de spanning in de onderste flens en de druk in de bovenste flens. Dunne drukflenzen zijn gevoelig voor knikken, waardoor het plastische moment niet wordt bereikt.

Webknikken: Lokale breuk in het web ontstaat op plekken met geconcentreerde belastingen en ondersteuningen, waardoor het web tussen de flenzen wordt geplet of geknikt. De norm voorziet in controles om deze fouten te beheersen.

Breedte/dikte verhouding: De norm definieert de breedte-/dikteverhouding voor flenzen en lijfstukken, met behulp van parameters zoals Lamda (λ), die afhankelijk is van de vraag of het element is verstevigd. Lamda p, Lamda ps en Lamda r zijn respectievelijk bovengrenzen voor compacte, seismische compacte en niet-compacte secties.

Om deze verhoudingen te verifiëren, gebruiken we grafische en tabellarische methoden. Zo wordt Lamda berekend als de verhouding van de flensbreedte (b) tot de dikte (t). Als Lamda kleiner is dan Lamda p, dan is de doorsnede compact. Als Lamda tussen Lamda p en Lamda r ligt, is de doorsnede niet-compact. Als Lamda groter is dan Lamda r, is de doorsnede slank.

Praktische toepassingen: De les bevat praktische voorbeelden en verwijzingen naar specifieke pagina's in de AISC-norm, zowel in het Engels als in het Spaans, om grondig begrip en toepassing te garanderen. We onderzoeken hoe verschillende secties (I, kanaal en T) aan deze criteria voldoen en hoe deze classificaties van invloed zijn op hun vermogen om plastische momenten te ontwikkelen.

Overzicht: Door inzicht te krijgen in de plaatselijke knik in flenzen en lijven en de breedte-/dikteverhouding te verifiëren, kunnen ingenieurs veiligere en efficiëntere staalconstructies ontwerpen. Deze les biedt de basiskennis die nodig is om lokale storingen te voorkomen en optimale structurele prestaties te bereiken.

Moduledetails: In deze module wordt dieper ingegaan op het cruciale onderwerp van lokale knik in flexibele elementen, waarbij de nadruk ligt op het gedrag van de web en flens onder belasting. Het omvat analysemethoden en controles volgens de ANSI/AISC 360-16-norm, waarmee ingenieurs de structurele integriteit van stalen profielen kunnen waarborgen.

Samenvatting van de les: In deze les gaan we verder met onze bespreking van lokale knik in buigstaven. We beginnen met het onderzoeken van lokaal falen in het web, dat vaak optreedt op plekken met geconcentreerde belastingen en ondersteuningen als gevolg van het pletten of knikken van het web tussen de flenzen. Deze fouten kunnen ertoe leiden dat profielen hun plastische momentcapaciteit niet bereiken.

In deze les worden de criteria voor de breedte-/dikteverhouding voor websites besproken. Er wordt uitgelegd hoe de norm grafische en tabellarische methoden biedt om deze verhouding te verifiëren. Er worden sleutelvergelijkingen geïntroduceerd, zoals Lamda (λ), berekend als de verhouding van de hoogte (h) tot de dikte (tw) van het web. Zo wordt Lamda p gegeven door 3.76 keer de vierkantswortel van de elasticiteitsmodulus gedeeld door de vloeispanning. Als Lamda binnen bepaalde bereiken ligt, kan het gedeelte als compact of niet-compact worden geclassificeerd, wat van invloed is op het vermogen om plastische momenten te ontwikkelen.

We onderzoeken hoe u kunt bepalen of een sectie compact, niet-compact of slank is door de breedte-/dikteverhouding te analyseren en de relevante tabellen uit de norm te raadplegen. Voor I-profielen en kanaalprofielen zijn de momentcapaciteit en de breedte-/dikteverhouding van zowel de lijven als de flenzen van cruciaal belang voor de classificatie.

Samenvattend biedt deze les een gedetailleerde aanpak voor het begrijpen en verifiëren van lokale knik in buigzame elementen. Hierbij worden praktijkvoorbeelden en op normen gebaseerde methoden gebruikt om de stabiliteit van stalen profielen onder verschillende belastingsomstandigheden te classificeren en te garanderen. Deelnemers krijgen praktische inzichten in het voorkomen van lokale storingen en het bereiken van optimale structurele prestaties.

Moduledetails:
In deze module verdiepen we ons in de complexiteit van knik in buigstaven. We richten ons daarbij op de omstandigheden en preventieve maatregelen die nodig zijn om dit type falen in stalen liggers te voorkomen.

Samenvatting van de les:
In deze les introduceren we het concept van kip in stalen balken. Gebogen balken die niet op de juiste manier zijn verstevigd om zijwaartse beweging te voorkomen, kunnen last krijgen van zijwaartse torsieknik als hun torsieweerstand en traagheidsmoment rond de as met de minste traagheid onvoldoende zijn. In deze les wordt het belang van zijdelingse versteviging besproken om knikken te voorkomen. Er wordt dieper ingegaan op de concepten van niet-ondersteunde lengtes (Lb) en hoe deze het gedrag van de balk beïnvloeden. We bespreken de criteria voor compacte doorsneden, het belang van de lengtes Lp en Lr en hoe balken inelastisch of elastisch kunnen bezwijken, afhankelijk van deze parameters.

Moduledetails: In deze module wordt het kritische concept van laterale torsieknik in buigzame elementen onderzocht, met een specifieke focus op de Cb-waarde. In de lessen wordt onder meer aandacht besteed aan het grafisch weergeven en interpreteren van het nominale moment als functie van de niet-ondersteunde lengte. Ook wordt het belang van compacte doorsneden bij het voorkomen van knik besproken.

Samenvatting van de les: In deze les gaan we verder met onze bespreking van laterale torsieknik in buigstaven, waarbij we specifiek ingaan op de Cb-waarde. We leggen uit hoe belangrijk dit is en hoe het de grafiek van het nominale moment versus de niet-ondersteunde lengte (Lb) beïnvloedt. In de les wordt uitgelegd hoe u deze grafiek kunt interpreteren voor verschillende profielen, zoals I-profielen, en wat de betekenis is van de lengtes Lp en Lr bij het bepalen of een profiel plastisch, inelastisch of elastisch zal bezwijken. Ook behandelen we de vergelijkingen en fysieke kenmerken die nodig zijn om deze waarden te berekenen en de gevolgen daarvan voor de stabiliteit en sterkte van stalen balken.

Moduledetails: In deze module wordt de discussie over laterale torsieknik in buigstaven voortgezet, waarbij de nadruk ligt op de berekening en betekenis van het plastische moment (Mp) en de nominale buigweerstand (Mn). Er wordt gekeken naar de relaties tussen niet-ondersteunde lengtes (Lb), kritische lengtes (Lp en Lr) en hoe deze het knikgedrag en de weerstand van stalen balken beïnvloeden.

Samenvatting van de les: In deze les verdiepen we ons in de berekening van het plastisch moment en de rol die dit speelt bij het bepalen van de nominale buigweerstand van stalen balken. We bespreken hoe de waarden van Lp en Lr verschillende segmenten van de momentcapaciteitscurve definiëren en het belang van de Cb-factor bij het aanpassen van deze waarden. In de les wordt uitgelegd dat het plastisch moment ontstaat wanneer de niet-ondersteunde lengte (Lb) kleiner is dan Lp. Als Lb tussen Lp en Lr ligt, kan het profiel inelastisch bezwijken. Als Lb groter is dan Lr, zal het profiel elastisch bezwijken. We behandelen de benodigde vergelijkingen en fysische kenmerken, waaronder de elasticiteitsmodulus, vloeispanning en sectiemodulus, om het nominale moment grafisch weer te geven als functie van de niet-ondersteunde lengte. Het is van cruciaal belang dat het nominale moment het plastische moment niet overschrijdt, zelfs niet wanneer dit wordt aangepast met de Cb-factor. Dit is nodig om de integriteit en veiligheid van het structurele ontwerp te behouden.

Moduledetails: In deze module wordt dieper ingegaan op de modificatiefactor Cb voor laterale torsieknik in buigstaven. Hierbij wordt onderzocht hoe variaties in het momentendiagram de nominale momentcapaciteit van stalen balken beïnvloeden. Er wordt ingegaan op het belang van de Cb-factor en de toepassing ervan in verschillende segmenten van het momentendiagram. Ook worden de vergelijkingen besproken die worden gebruikt om de Cb-factor te berekenen.

Samenvatting van de les: In deze les richten we ons op de Cb-factor en de rol die deze speelt bij het verklaren van variaties in het momentendiagram van buigstaven. We beginnen met uit te leggen hoe de Cb-factor de nominale momentvergelijkingen aanpast, die doorgaans van toepassing zijn bij constante buigmomenten. Aan de hand van voorbeelden illustreren we hoe verschillende segmenten van het momentendiagram van een balk (variabele en constante momenten) de Cb-waarde beïnvloeden. We onderzoeken met name hoe de Cb-factor de capaciteit van de balk vergroot om grotere momenten te weerstaan ​​voordat er laterale instabiliteit optreedt. De les behandelt ook de berekening van de Cb-factor met behulp van de maximale momentwaarden en hun posities langs de ongeschoorde lengte (Lb). Door inzicht te krijgen in de toepassing en berekening van de Cb-factor, leren deelnemers hoe ze de nominale buigweerstand van balken onder wisselende momentomstandigheden nauwkeurig kunnen beoordelen. Zo kunnen ze de stabiliteit en veiligheid van hun ontwerpen garanderen.