Planșeu din oțel ușor: grinzi de planșeu și diafragmă

Acest articol tratează trei subiecte legate de planșeu la clădirile din oțel ușor: verificarea grinzilor de planșeu (joist), generarea automată a grinzilor de planșeu prin împărțirea planșeului din oțel ușor în fâșii și verificarea planșeului ca diafragmă, care transmite forțele seismice și de vânt către panouri. Pentru proiectarea generală a grinzilor și a stâlpilor consultați articolul Proiectarea grinzilor și a stâlpilor din oțel ușor, iar pentru relații articolul Bazele teoretice ale proiectării din oțel ușor. Pentru aplicarea pas cu pas, articolul Exemplu rezolvat: clădire din oțel ușor cu două niveluri folosește toate aceste funcții.

info

În ce ediții? Calculele pentru oțel ușor și filele Oțel ușor din ferestrele Proprietățile centurii (grinzii) și Proprietățile plăcii se găsesc în ediția StatiCAD Ultimate.

1. Verificările grinzilor de planșeu (HCBTİE 4.8, 7.4, 7.5)

Grinzile de tip Oțel ușor sunt verificate ca grinzi de planșeu. În fila Oțel ușor din fereastra Proprietățile centurii (grinzii) se găsesc datele de intrare specifice grinzii de planșeu. Datele se folosesc doar la grinzile de tip Oțel ușor; valorile implicite (0) sunt de partea siguranței.

Dată de intrare	Semnificație	Valoare implicită
Talpa superioară legată continuu de placare	Dacă placarea planșeului (OSB, placaj, tablă trapezoidală) este fixată continuu cu șuruburi de talpa superioară, la moment pozitiv (deschidere, talpa superioară comprimată) nu apare flambaj lateral cu răsucire; Md+ rezultă din liniile de flambaj local și distorsional.	Dezactivat (Lb+ = lungimea elementului)
Distanța de susținere laterală a tălpii inferioare Lb (mm)	La moment negativ (zona reazemului, talpa inferioară comprimată), distanța dintre blocaje, antretoaze sau placarea inferioară.	0 = lungimea elementului
Forma reazemului	Automat: dacă la capăt nu există stâlp și există perete, grinda este considerată rezemată pe perete (se verifică strivirea inimii); la stâlp se consideră legată prin inimă. Se poate alege manual Rezemat sau Legat prin inimă (gusețe; fără verificarea strivirii).	Automat
Lungimea de rezemare ss (mm)	Lungimea de rezemare la reazem. HCBTİE 7.4(e) cere cel puțin 40 mm; dacă se introduce o valoare mai mică, se emite un avertisment.	0 = 40 mm
Rigidizator de inimă la reazem	Dacă este declarat, în locul strivirii inimii se consideră valabile condițiile 7.4; la încovoiere + forfecare se folosește Ec. 4.8.6.	Inexistent
Încărcare de sus la reazem	Dacă deasupra reazemului există un perete sau un montant de la nivelul superior (două forțe locale opuse), strivirea inimii se calculează cu relația corespunzătoare.	Inexistent
Distanța dintre grinzi < 40 cm și cel puțin două rânduri de antretoaze	A doua cale din HCBTİE 7.5: când raportul deschidere/înălțime depășește 18 sau frecvența scade sub 8 Hz, această declarație elimină avertismentul de vibrații.	Inexistent

La selecția multiplă, câmpurile care diferă între grinzile selectate apar nedeterminate (căsuța de bifare gri, textul gol, lista fără selecție) și nu se aplică decât dacă sunt modificate. Datele se salvează împreună cu proiectul; proiectele salvate înainte de aceste date se deschid cu valorile implicite.

1.1 Verificările efectuate

• Încovoiere cu semn: Momentele pozitive (deschidere) și negative (reazem) sunt înfășurate separat. Fiecare se compară cu Md+ și Md−, calculate cu propria lungime de susținere laterală și cu coeficientul Cb (AISI S100 F2.1.1, HCBTİE 1.3). La consolă și pe lungimea cu susținere intermediară se ia Cb = 1.
• Încovoiere + forfecare simultane (HCBTİE 4.8.2): Se iau împreună M și V din aceeași secțiune și aceeași combinație. La numitor se folosește rezistența la încovoiere Mdlo, din care este exclus flambajul lateral cu răsucire (la inima rigidizată, valoarea mai mică dintre aceasta și rezistența distorsională).
• Strivirea inimii (HCBTİE 4.8.3): Deoarece 4.8.3 nu dă o relație pentru rezistență, aceasta se calculează conform TS EN 1993-1-3 6.1.7.2 (HCBTİE 1.3). La reazemul intermediar (grindă din oțel ușor care continuă pe aceeași direcție), efortul este suma forțelor tăietoare de capăt de pe cele două părți. Secțiunile cu inimă Sigma (Σ) și cele cu r/t > 6, hw/t > 200 sunt în afara domeniului acestor relații; în acest caz se emite avertismentul “denetlenemedi” (nu a putut fi verificat).
• Necesitatea rigidizatorului de inimă (HCBTİE 7.4): La inima plană, dacă h/t > 180 sau V > 0,8Vd, este necesar un rigidizator intermediar.
• Săgeata numai din încărcarea utilă (HCBTİE Tabelul 7.1): Limita este L/250. Nu se aplică la tipul de săgeată de consolă.
• Vibrații (HCBTİE 7.5): Deschidere/înălțime ≤ 18 și frecvența proprie estimată a grinzii cu o singură deschidere ≥ 8 Hz.

note

Pagina raportului pentru grinzile din oțel ușor conține liniile pentru strivirea inimii, rigidizatorul de inimă și vibrații; liniile de geometrie, efort, încovoiere, forfecare și săgeată arată valorile cu semn (moment pozitiv/negativ). Avertismentele de analiză semnalează necesitatea rigidizatorului de inimă, condiția de vibrații, strivirea inimii care nu a putut fi verificată, lungimea de rezemare mai mică de 40 mm și, cu titlu informativ, interacțiunea moment + forță locală conform TS EN 1993-1-3 6.1.11. Forma automată a reazemului se bazează pe vecinătatea stâlpului și a peretelui de la capăt. Dacă vecinătatea nu este recunoscută (de ex. la unii stâlpi din oțel ușor cu secțiune poligonală), grinda este considerată consolă (Cb = 1) și strivirea nu este verificată; în acest caz alegeți manual forma reazemului Rezemat.

2. Planșeu din oțel ușor: fâșii și grinzi de planșeu

Pentru a transforma o placă dreptunghiulară în planșeu din oțel ușor, folosiți fila Oțel ușor din fereastra Proprietățile plăcii (apare doar la editarea unei singure plăci):

1. Bifați căsuța Planșeu din oțel ușor; introduceți profilul grinzii de planșeu (din lista de profile predefinite, de ex. CC C200x80x16x2), materialul (gol = S235), distanța maximă dintre grinzi (mm), direcția grinzilor (paralelă cu axa X sau Y), tipul placării și declarația privind antretoazele.
2. Bifați căsuța La OK, generează / reîmprospătează fâșiile și grinzile de planșeu și apăsați OK.

Programul împarte deschiderea în părți egale, astfel încât distanța dată să nu fie depășită (de ex. 4,0 m și 400 mm → 10 intervale, 9 grinzi). Grinzile sunt generate ca centuri de tip Oțel ușor: ambele capete articulate M2 + M3, talpa superioară legată de placare (Capitolul 1), iar tipul placării și distanța dintre grinzi sunt atribuite pentru reținerea la rotire a placării (kφ). Placa este împărțită, între grinzi, în fâșii cu aceleași proprietăți (grosime, G, Q, material); fâșiile și grinzile sunt adunate în grupul de selecție al plăcii (dacă nu există grup, se creează cu numele plăcii).

• Regenerare: În fila Oțel ușor a oricărei fâșii, modificați definiția și confirmați cu generează / reîmprospătează; fâșiile din același grup și grinzile generate sunt șterse, placa originală este refăcută și împărțită cu noua definiție.
• Anulare: Debifați căsuța Planșeu din oțel ușor și confirmați cu generează / reîmprospătează; placa originală revine, iar grinzile generate sunt șterse.
• Geometrie: Cele două laturi paralele cu grinzile trebuie să fie paralele cu axele (pe direcția X, latura de jos și cea de sus; pe direcția Y, latura din stânga și cea din dreapta); celelalte două laturi pot fi oblice. Plăcile poligonale (shell) nu sunt acceptate.
• Încărcare: Pentru ca grinzile să preia lățimea de încărcare × G/Q, în Setări generale ale proiectului se recomandă transferul clasic al încărcărilor și opțiunea „plăcile nu sunt incluse în rigiditatea sistemului”. La transferul prin shell sau când plăcile participă la rigiditate, fâșiile distribuie încărcarea între grinzi; dacă grinzile de margine sunt flexibile, încărcarea se deplasează spre grinzile apropiate de stâlpi, iar analiza emite un avertisment.

note

Dacă definiția a fost făcută, dar fâșiile și grinzile nu au fost generate, analiza emite un avertisment. Articulațiile de capăt definite la grinzile din oțel și din oțel ușor se aplică în soluția cu elemente finite; grinzile de planșeu generate lucrează ca grinzi simplu rezemate.

tip

La fiecare gol de ușă și de fereastră unde se termină grinzile de planșeu, montați un buiandrug (lintel) din oțel ușor; în caz contrar, capătul respectiv al grinzii rămâne nerezemat, soluția cu elemente finite emite avertismentul de rigiditate singulară, iar grinzile rezultă insuficiente.

3. Diafragma planșeului din oțel ușor (TBDY 10.5 / HCBTİE 7.4)

La fiecare nivel de planșeu cu definiție de oțel ușor (Capitolul 2), analiza verifică transmiterea de către planșeu, ca diafragmă, a forțelor seismice și de vânt către panourile verticale. Datele de intrare se află în grupul Diafragma planșeului, în partea de jos a filei Proprietățile plăcii › Oțel ușor (0 = valoarea implicită):

• Rezistența unitară la forfecare a placării vn (kN/m): Normativul nu dă valori pentru planșeu. Dacă se lasă 0, prin analogie se folosește valoarea panoului de perete din TBDY Tabelul 10.5 (OSB de 11 mm: 10,2; placaj de 12 mm: 11,4 kN/m); la placa de gips-carton și la placarea nedefinită nu se face verificarea placării. Introduceți valoarea din încercări (TBDY Anexa 10.C) sau a producătorului.
• Șurubul planșeu → talpa superioară a panoului de dedesubt: Diametrul și pasul (0 → 4,8 mm / 300 mm), opțional rezistența la forfecare a șurubului dată de producător Pnvs.

Modificarea făcută la o fâșie se extinde la OK la toate fâșiile familiei (chiar dacă generează / reîmprospătează nu este bifat). Se verifică următoarele:

1. Forța liniei de perete (TBDY 4.5.6.4, cu D): Panourile de la nivelul inferior și superior, pe aceeași direcție și aflate la mai puțin de 20 cm, formează o linie; F = forța tăietoare din secțiunea superioară a panourilor de la nivelul inferior − forța tăietoare din secțiunea inferioară a panourilor de la nivelul superior.
2. Forfecarea unitară a placării: v = F/B (B: adâncimea planșeului pe linie, TBDY Figura 10.11) ≤ φ·vn (seism 0,60 / Ω 2,5; vânt 0,65 / 2,0).
3. Colector (element de transfer longitudinal): Forța axială pe lungimea liniei; crește dacă peretele nu acoperă întreaga linie sau dacă pereții de sus și de jos sunt decalați. Se compară cu rezistența la întindere și la compresiune a profilului grinzii de planșeu; se raportează numărul de șuruburi necesar pentru înnădire.
4. Îmbinarea planșeu → panou inferior: Forța tăietoare din secțiunea superioară a panoului de la nivelul inferior (cu D) ≤ n·Ps (TBDY 10.3.4). Îmbinarea panou de la nivelul superior → planșeu se află în tabelul ancorajelor panoului (tipul ancorajului la forfecare “vida” (șurub)).
5. Forța din cordon: În fiecare familie de planșeu T = C = F·L/(8·B); se compară cu rezistența la întindere și la compresiune a profilului grinzii de planșeu, iar numărul de șuruburi necesar pentru înnădire se raportează.
6. Gol: Dacă aria golului depășește 3% din aria planșeului, planșeul trebuie modelat ca element shell (diafragmă semirigidă) (HCBTİE 7.4(d)); raportul se calculează cu verificările de neregularitate activate.

Compresiunea în colector și în cordon: Deoarece forța din diafragmă își schimbă semnul în funcție de sensul seismului și al vântului, forțele din colector și din cordon trebuie preluate atât la întindere, cât și la compresiune. Rezistența la compresiune Pd este rezistența la compresiune a profilului grinzii de planșeu, determinată prin EGM; lungimea de flambaj este distanța dintre grinzile de planșeu (distanța maximă dintre grinzi din Capitolul 2; 400 mm dacă nu este introdusă). În raport se scrie „Td = …, Pd = … (Lb = …)”, iar pentru înnădire „ek yeri ≥ n vida” (înnădire ≥ n șuruburi); deoarece poziția înnădirii nu este cunoscută, numărul de șuruburi se dă pentru forța cea mai mare. În porțiunea de colector care traversează un gol, fără perete dedesubt, lungimea de flambaj pe axa tare este egală cu lungimea golului; verificați separat această porțiune.

note

Rezultatele apar în raport, la sfârșitul secțiunii de proiectare a grinzilor din oțel ușor, sub titlul Hafif çelik döşeme diyaframı (diafragma planșeului din oțel ușor) (dacă au fost generate grinzi de planșeu), rezumatele pe niveluri în pagina diafragmei planșeului, insuficiențele în avertismentele de analiză și în lista de verificare a proiectului (TBDY 10.5 / HCBTİE 7.4). La nivelurile în care toate planșeele sunt din oțel ușor nu se fac verificările diafragmei planșeelor din beton armat (TBDY M.7.11).

4. Decalajul axei grinzii și forța axială compozită

Dacă în Setări generale ale proiectului este bifată opțiunea Ia în considerare valorile Offset1 și Offset2 în matricea de rigiditate a sistemului sau Ia în considerare excentricitățile în matricea de rigiditate a sistemului pentru axul definit, axa grinzii este modelată sub axa nodului. Deoarece diafragma rigidă sau reazemele rețin deplasarea axială a nodurilor, profilul se comportă ca o secțiune compozită lucrând împreună cu o placă infinit rigidă și primește o forță axială care în realitate nu există.

Programul scade această parte, în proiectarea grinzilor din oțel ușor, ca la grinzile din beton armat, din forța axială a fiecărui caz de încărcare; momentul nu se schimbă, adică profilul preia momentul total fără aportul compozit. De aceea nu este nevoie să dezactivați căsuțele de decalaj. Starea căsuței Offset1 și Offset2 se salvează împreună cu proiectul; proiectele vechi care nu conțin această informație se deschid cu căsuța bifată. În tabelele de rezultate ale grinzilor din elemente finite, forța axială brută continuă să apară. Aceeași corecție se aplică și la grinzile din oțel greu (laminat la cald). Pentru relații consultați articolul Bazele teoretice.

5. Întrebări frecvente

La grinda de planșeu primesc avertismentul “gövde buruşması denetlenemedi” (strivirea inimii nu a putut fi verificată). Secțiunea este în afara domeniului relațiilor din TS EN 1993-1-3 6.1.7.2 (inimă Sigma, r/t > 6 sau hw/t > 200). Alegeți o secțiune C, Z, U sau C+ ori declarați un rigidizator de inimă la reazem.

La grinda de planșeu strivirea inimii nu se calculează deloc. La forma automată a reazemului, deoarece la capăt există un stâlp, grinda a fost considerată „legată prin inimă” sau vecinătatea capătului nu a fost recunoscută. Dacă grinda se reazemă pe perete, în fila Oțel ușor alegeți forma reazemului Rezemat.

Cum se elimină avertismentul de vibrații? HCBTİE 7.5 cere deschidere/înălțime ≤ 18 și frecvență proprie ≥ 8 Hz. Alegeți un profil mai înalt, micșorați deschiderea sau reduceți distanța dintre grinzi sub 40 cm, aplicați cel puțin două rânduri de antretoaze și bifați această declarație.

Momentele grinzilor de planșeu generate diferă mult unele de altele. Dacă plăcile participă ca shell la rigiditatea sistemului, placarea distribuie încărcarea între grinzi; dacă grinzile de margine sunt flexibile, încărcarea se deplasează spre grinzile apropiate de stâlpi. Pentru proiectarea cu lățime de încărcare, alegeți în Setări generale ale proiectului transferul clasic al încărcărilor și nu includeți plăcile în rigiditatea sistemului.

Verificarea placării diafragmei rezultă insuficientă. Valoarea implicită vn este preluată prin analogie din tabelul panourilor de perete. Pentru diafragme cu blocaje sau cu pas mic al șuruburilor de margine, introduceți în grupul Diafragma planșeului valoarea din încercări sau a producătorului; dacă îmbinarea este insuficientă, micșorați pasul șuruburilor.