Proiectarea panourilor și a montanților din oțel ușor

Acest articol descrie utilizarea modulului StatiCAD pentru panouri de perete structural din oțel ușor (oțel formate la rece). Modulul efectuează două verificări de bază: capacitatea la forfecare a placării panoului (TBDY 2018) și verificarea montanților cadrului panoului la compresiune axială + încovoiere din vânt perpendicular pe plan (în structura HCBTİE Capitolul 4, Metoda lățimii efective — EGM; YDKT sau GKT). Eforturile se preiau din soluția de analiză a programului; rezultatele sunt prezentate în avertismentele de analiză și în rapoartele de calcul în turcă/engleză.

Articole conexe: Proiectarea grinzilor și a stâlpilor din oțel ușor, Condiții normative, ancoraj și fundație, Bazele teoretice, Validare.

info

În ce ediții? Calculele pentru oțel ușor se găsesc în ediția StatiCAD Ultimate. Datele panourilor se salvează împreună cu proiectul în fiecare ediție.

1. Fluxul general

1. Desenați peretele în mod obișnuit și deschideți fereastra Proprietățile peretelui.
2. Ca tip de proiectare, bifați opțiunea „Panou din oțel ușor”.
3. În fila Panou din oțel ușor, introduceți datele pentru placare și montanți (Secțiunea 2) și salvați cu OK.
4. Pentru panourile de pe fațadele exterioare, în Proprietățile peretelui bifați căsuța potrivită dintre axele de margine (Axa marginii de sus/jos/stânga/dreapta); încovoierea din vânt se calculează doar pentru acești pereți (Secțiunea 5).
5. În Setări generale ale proiectului, verificați metoda de proiectare (YDKT/GKT), presiunea vântului și limita de săgeată a montanților (Secțiunile 5 și 6).
6. Rulați analiza. Capacitatea panoului la forfecare și verificările montanților se calculează automat în timpul analizei; insuficiențele apar în lista de avertismente de la finalul analizei (Secțiunea 8).
7. În fereastra Selectarea rapoartelor, din arborele filei Raport bifați grupul „Rapoarte elemente din oțel ușor” și subrapoartele sale, apoi generați raportul (Secțiunea 9).

2. Datele din fila „Panou din oțel ușor”

Date	Descriere	Valoare implicită
Placare pe fața stângă/superioară	Dacă pe fața stângă (superioară) a panoului există placă de placare	Da
Placare pe fața dreaptă/inferioară	Dacă pe fața dreaptă (inferioară) a panoului există placă de placare	Da
vc,stânga, vc,dreapta (kN/m)	Rezistența caracteristică la forfecare a placării pe unitatea de lungime (în funcție de tipul plăcii, diametrul și pasul șuruburilor; explicația din filă oferă valorile tipice din TBDY Tabelul 10.5)	10,2 (OSB 11 mm)
Profil montant (C / Sigma)	Secțiunea formată la rece care va fi folosită pentru montanții panoului; lista se completează din tabelul de profile livrat odată cu instalarea	Gol (se alege de utilizator)
Distanța dintre montanți s (mm)	Distanța între axele montanților intermediari	600
Numărul montanților de capăt n	Numărul de montanți de la fiecare capăt al panoului; forța de răsturnare se distribuie între acești montanți	2

note

Fișierele de proiect vechi, care nu conțin aceste date, se deschid fără nicio modificare; câmpurile primesc valorile implicite.

3. Capacitatea panoului la forfecare (TBDY 2018)

Pentru fiecare panou din oțel ușor se calculează capacitatea la forfecare a feței (fețelor) placate:

info

Vc = 0,6 · vc · L (L: lungimea peretelui)

• În intervalul 2 ≤ h/L ≤ 4, capacitatea se reduce cu coeficientul 2L/h; dacă h/L > 4 sau L < 0,30 m, panoul nu participă la capacitatea de forfecare.
• Dacă este placată o singură față, se ia capacitatea acelei fețe; dacă sunt placate ambele fețe, pentru placări egale se ia suma, iar pentru placări diferite se aplică regula max(2·mica, mare).

Rezultatul se ia în considerare ca capacitate orizontală a panoului în distribuția forței tăietoare de nivel și se listează în raport pe panouri.

4. Verificarea montanților (EGM — HCBTİE Capitolul 4)

4.1 Solicitări

Analiza determină, pentru fiecare panou, anvelopa forței tăietoare în plan (V) și a forței axiale verticale (N) a peretelui în toate combinațiile de încărcări; numele combinației determinante este afișat în raport. Solicitările montanților se deduc din această anvelopă:

Element	Solicitarea axială	Descriere
Montant intermediar	Nint = N · s / L	Ponderea după aria de influență a încărcării verticale
Montant de capăt	Ncapăt = max[ N·(s/2)/L + (V·h/L)/n ; Cd ]	Ponderea după aria de influență + partea din forța de capăt provenită din momentul de răsturnare, împărțită la numărul montanților de capăt. Cd este aceeași distribuție, majorată cu factorul de suprarezistență D al acțiunii seismice și calculată pe fiecare combinație (TBDY 10.4.1.1(a)); se ia valoarea mai mare. În raport, lângă solicitare apare „(D ile)” (cu D) sau „(zarf)” (anvelopă).

4.2 Capacitatea

Pentru secțiunea aleasă se determină, prin EGM, capacitatea la compresiune axială (Pd): este determinantă cea mai mică dintre liniile flambaj local (lățimi efective), flambaj distorsional și flambaj prin încovoiere-răsucire (global). Lungimile de flambaj:

• Axa tare: Lx = înălțimea panoului h.
• Dacă cel puțin o față este placată, pentru axa slabă și pentru răsucire se ia Ly = Lz = distanța dintre montanți s, iar flambajul lateral cu răsucire se consideră împiedicat; fără placare, Ly = Lz = h.

Proprietățile secțiunii brute (A, Ix, Iy) sunt valorile din catalogul producătorului din tabelul de profile; constanta de torsiune, centrul de forfecare și constanta de torsiune neuniformă (warping) se calculează automat din geometria secțiunii. În panourile placate, linia determinantă este de cele mai multe ori flambajul distorsional; tensiunea critică distorsională se calculează prin metoda generală HCBTİE 4.10.3.3 sau, dacă se alege, prin metoda benzilor finite (vezi Bazele teoretice).

Pentru fiecare panou, montantul de capăt și cel intermediar se verifică pe linii separate. Se calculează două rapoarte, iar cel mai mare este raportul determinant care dă decizia Yeterli / YETERSİZ (Suficient / Insuficient):

• Raportul axial = PEd/Pd (anvelopa tuturor combinațiilor de încărcări),
• Raportul combinației cu vânt = P/Pd + M/Md (doar pentru pereții exteriori; HCBTİE Ec. 4.8.4).

5. Încovoierea din vânt perpendicular pe plan și săgeata

Montanții pereților marcați cu axă de margine (exteriori) se încovoaie ca o grindă simplu rezemată sub presiunea vântului perpendiculară pe fața peretelui:

• w = max(0,8 · q ; 0,5) kN/m² (0,8: coeficientul de presiune din TS 498; 0,5 kN/m²: limita inferioară a încărcării caracteristice din vânt conform HCBTİE)
• M = γW · w · b · h² / 8 (b: s pentru montantul intermediar, s/2 pentru cel de capăt; se aplică majorarea de ordinul doi)

q este căsuța „Rüzgar Yükü” (Încărcare din vânt) din Setări generale ale proiectului → Combinații de încărcări; conform TS 498 trebuie introdusă valoarea potrivită înălțimii clădirii (0–8 m: 0,5; 8–20 m: 0,8; 20–100 m: 1,1 kN/m²). Încărcarea din zăpadă din aceeași filă participă la forța axială din combinația cu vânt. Combinațiile cu vânt — YDKT: 1,2G + 1,0Q + 0,5S + 1,6W și 1,2G + 1,6S + 0,8W; GKT: G + 0,75Q + 0,75S + 0,45W și G + 0,6W.

note

Dacă în proiect niciun panou din oțel ușor nu este marcat ca perete exterior, în lista de avertismente de analiză apare un rând care semnalează acest lucru; încovoierea din vânt nu este omisă în tăcere. Se emite avertisment și dacă q nu a fost introdus sau dacă este sub valoarea TS 498 corespunzătoare înălțimii cotei superioare a panoului (q nu este modificat de program).

Verificarea săgeții: La montanții pereților exteriori se calculează săgeata perpendiculară pe plan sub valoarea caracteristică a vântului și se verifică δ ≤ h/K. Săgeata se calculează cu momentul de inerție al secțiunii efective la momentul de serviciu (HCBTİE 4.9.5); în secțiunile zvelte poate rezulta mai mare decât cea calculată cu momentul de inerție brut. K se alege din lista Limita de săgeată a montantului a căsuței „Metoda de proiectare a elementelor din oțel ușor” din fila Setări generale ale proiectului → Alegerea normativului (h/120, h/200, h/240 implicit, h/300, h/360). Deoarece HCBTİE nu dă o limită specifică montanților, alegerea trebuie făcută inginerește, în funcție de tipul de placare: pentru placare flexibilă este uzuală h/120, pentru placare din gips-carton sau OSB h/240, pentru tencuială sau placare ceramică h/360. Rezultatul se scrie în raport pe o linie separată „Sehim” (săgeată); dacă este depășit, montantul se consideră insuficient.

6. Metoda de proiectare: YDKT / GKT

În fila Setări generale ale proiectului → Alegerea normativului (vizibilă când tipul de clădire este oțel ușor sau când proiectul conține panouri din oțel ușor), se alege din căsuța „Metoda de proiectare a elementelor din oțel ușor”, iar alegerea se salvează cu proiectul:

Opțiune	Rezistența	Combinații de încărcări
YDKT (LRFD, implicit)	φc = 0,85, φb = 0,90 (HCBTİE)	Combinațiile programului; în combinațiile cu seism se folosește 1,2G în loc de G; în plus, combinațiile verticale HCBTİE 4.3.1 (1,4G; 1,2G + 1,6Q + 0,5S; 1,2G + 1,6S + Q) se generează din rezultatele simple G/Q/S și se adaugă la anvelopă.
GKT (ASD)	Ωc = 1,80, Ωb = 1,67 (AISI S100)	Combinațiile programului se convertesc în echivalentele GKT; în plus, G + Q, G + S, G + 0,75Q + 0,75S și forma G + 0,7E a combinațiilor cu seism se adaugă la anvelopă.

danger

HCBTİE definește doar YDKT (LRFD); opțiunea GKT (ASD) este destinată comparațiilor și predimensionării. În calculele oficiale folosiți YDKT. Proiectele vechi se deschid cu YDKT.

7. Reținerea la rotire a placării (kφ)

Placarea din OSB sau placaj reține tălpile montantului împotriva rotirii și astfel crește rezistența la flambaj distorsional (HCBTİE 4.10.3.3, AISI S240). Dacă nu se introduc date, se consideră kφ = 0.

• În căsuța „Reținerea la rotire a montantului de către placare” din fila Proprietățile peretelui → Panou din oțel ușor se introduc, pentru fața stângă și cea dreaptă, tipul plăcii (Nedefinit / Gips-carton / OSB / Placaj / kφ definit de utilizator), rigiditatea la încovoiere a plăcii (0 = valoarea implicită a tipului), pasul șuruburilor și, doar pentru „kφ definit de utilizator”, valoarea kφ. În calcul se folosește cea mai mică dintre cele două fețe: dacă una dintre fețe este gips-carton, nedefinită sau neplacată, kφ = 0.
• Condiții: pasul șuruburilor ≤ 305 mm și distanța dintre montanți ≤ 625 mm; în caz contrar se ia kφ = 0, iar motivul se scrie în raport. Gips-cartonul nu se ia în considerare în calculul rezistenței.
• În nota despre montant din raport se scrie valoarea kφ a fiecărei fețe sau motivul pentru care este zero, precum și valoarea folosită.

8. Avertismente de analiză

Avertisment	Semnificație / de făcut
„… hafif çelik panel dikme hesabı yapılamadı: Dikme profili seçilmedi” (calculul montantului panoului din oțel ușor nu a putut fi efectuat: nu a fost ales profilul de montant)	În fila panoului nu a fost ales profilul montantului. Alegeți profilul din Proprietățile peretelui → fila Panou din oțel ușor.
„… hafif çelik panel KENAR/ARA dikmesi yetersiz (oran=…)” (montantul de CAPĂT/INTERMEDIAR al panoului din oțel ușor este insuficient, raport=…)	Raportul determinant al montantului respectiv depășește 1. Alegeți un profil mai mare sau mai gros, reduceți distanța dintre montanți sau măriți numărul montanților de capăt.
„Hafif çelik panellerde bina kenar aksı (dış duvar) işaretli duvar yok …” (în panourile din oțel ușor nu există perete marcat cu axă de margine a clădirii, adică perete exterior)	Deoarece niciun panou nu este marcat ca perete exterior, încovoierea din vânt nu a fost calculată. La panourile de fațadă bifați căsuțele axelor de margine.
„… hafif çelik panel dikme sehimi fazla (rüzgâr: sehim=… mm > h/K=… mm)” (săgeata montantului panoului din oțel ușor este prea mare, vânt: săgeată=… mm > h/K=… mm)	Săgeata perpendiculară pe plan a montantului unui perete exterior depășește limita aleasă. Alegeți un profil mai rigid, reduceți distanța dintre montanți sau, dacă este potrivit tipului de placare, reconsiderați limita.
„Rüzgâr basıncı q girilmemiş …” / „… TS 498 yükseklik kademesinin altında …” (presiunea vântului q nu a fost introdusă / sub treapta de înălțime din TS 498)	Introduceți în Setări generale ale proiectului → Combinații de încărcări → Încărcare din vânt o valoare potrivită înălțimii clădirii.

9. Rapoarte

În arborele din Selectarea rapoartelor → fila Raport se află grupul „Rapoarte elemente din oțel ușor” (apare dacă proiectul conține panouri din oțel ușor):

• Proiectarea panourilor din oțel ușor: Pe panouri, informațiile despre placare, datele h, L, vc și capacitățile de forfecare ale placării.
• Proiectarea montanților din oțel ușor (EGM): Nivel cu nivel, pe panouri — numele panoului și profilul, geometria (h, L, s, n), metoda de proiectare și presiunea vântului, eforturile din anvelopă (cu numele combinației determinante), pentru montantul de capăt și cel intermediar solicitarea, capacitatea, raportul axial, raportul determinant și starea; la pereții exteriori, linia combinației cu vânt și săgeata; liniile de ancoraj și de forfecare a panoului; nota cu ipotezele de calcul.
• Proiectarea grinzilor din oțel ușor (EGM) și Proiectarea stâlpilor din oțel ușor (EGM): Dacă în proiect există astfel de elemente (vezi Proiectarea grinzilor și a stâlpilor din oțel ușor).

Rapoartele se generează în turcă sau engleză, în funcție de limba programului; după finalizarea analizei se obțin cu „Tüm Seçili Raporları Oluştur” (Generează toate rapoartele selectate) și pot fi exportate în format PDF/DOCX.

10. Întrebări frecvente

Capacitatea panoului la forfecare apare 0. Este posibil ca h/L > 4 sau L < 0,30 m, sau ca nicio față să nu fie marcată cu placare. În proiectele vechi, rezistența placării poate veni cu vechea valoare implicită (2,7 kN/m); verificați în filă.

Lista de profile pentru montanți este goală sau afișează numai profile Sigma. Profilele se încarcă din fișierul HafifCelikProfil.txt din folderul de instalare (527 de profile). Dacă acest fișier nu este găsit, se folosește fișierul de rezervă HafifCelikSigma.txt (90 de profile Sigma); dacă lipsesc ambele, lista rămâne goală. Reinstalați actualizarea.

La un perete nou din oțel ușor, profilul montantului vine gol. Profilul îl alege utilizatorul: Proprietățile peretelui → Panou din oțel ușor → Profil montant. Dacă nu este ales, analiza emite un avertisment.

În raport lipsește linia combinației cu vânt și scrie „iç duvar” (perete interior). Peretele nu a fost marcat cu niciuna dintre căsuțele axelor de margine. Dacă este perete de fațadă, bifați axa de margine respectivă în Proprietățile peretelui și repetați analiza.

Lângă solicitarea montantului de capăt scrie „(D ile)” (cu D). Conform TBDY 10.4.1.1(a), solicitarea montantului de capăt se calculează și din combinațiile seismice majorate cu factorul de suprarezistență D; într-o clădire cu mai multe niveluri se ia în considerare și momentul de răsturnare acumulat de la nivelurile superioare. Dacă raportul este insuficient, măriți numărul montanților de capăt sau profilul.

În nota de subsol a raportului există nota „Kenar rijitleştirici (HCBTİE 4.9.3)” (rigidizator de margine). Buza nu este suficientă pentru rigidizarea completă a tălpii; coeficientul de placă al tălpii și lățimile efective au fost reduse conform normativului. Dacă se alege un profil cu grosime mai mare sau cu buze mai lungi, reducerea scade.

De ce linia determinantă este mereu flambajul distorsional la panoul placat? Placarea limitează flambajul pe axa slabă și flambajul prin răsucire la distanța dintre montanți; la secțiunile cu pereți subțiri, în această situație cea mai mică rezistență este de obicei cea de flambaj distorsional. Introducerea reținerii la rotire a placării (Secțiunea 7) și opțiunea benzilor finite (la secțiunile Sigma) calculează această rezistență mai realist.