Weerstand van horizontale trekbanden en constructieve robuustheid

Als direct resultaat hiervan is er een nieuwe analysemethode geïntroduceerd in IDEA StatiCa 22.1!

We hebben gevraagd, u hebt geantwoord, we hebben geluisterd en geleverd!

Softwareverkopers zijn lang bekritiseerd omdat ze hun klanten niet geven wat ze eigenlijk willen - ze hebben een lange geschiedenis van geven wat zij denken dat de klanten willen!

Daarom gaf IDEA StatiCa opdracht tot een enquête onder haar gebruikers in het Verenigd Koninkrijk. Het doel van de enquête was om de wensen en behoeften van onze klanten beter te begrijpen.

Als direct gevolg hiervan hebben wij een nieuwe analysemethode geïntroduceerd, genaamd horizontale trekbandweerstand, in de nieuwe IDEA StatiCa versie 22.1, die in oktober 2022 is uitgebracht.  Maar wat houdt deze nieuwe functie in?

Wij, als bouwkundige ingenieurs, weten hoe gebouwen zich moeten gedragen en deze worden ontworpen om krachten te weerstaan die we veilig kunnen voorspellen. Maar wat gebeurt er als er iets voorvalt dat we niet kunnen voorspellen? Accidentele schade door een inslag of explosie zijn uitzonderlijke omstandigheden en kunnen worden toegestaan bij het ontwerpen van een gebouw. Hoewel dit in veel landen en hun ontwerpcodes aan de orde komt, zal ik dit artikel benaderen vanuit het perspectief van de Eurocode, met name wat betreft de naleving in het VK.

Robuustheid wordt gedefinieerd in BS EN 1991-1-7 Acties op constructies. Algemene acties. Onvoorziene acties, als volgt:

"Robuustheid is het vermogen van een constructie om gebeurtenissen zoals brand, explosies, schokken of de gevolgen van een menselijke fout te weerstaan, zonder beschadigd te raken in een mate die onevenredig is aan de oorspronkelijke oorzaak."

Bij gebouwen met een stalen frame wordt hier voornamelijk voor gezorgd door een adequaat ontwerp van de verbindingen, hoewel er bij complexere gebouwen ook andere factoren een rol gaan spelen. Dit is ook een vereiste voor goedkeuring volgens de UK Building Regulations.

Dit voorschrift heeft wel enige historische achtergrond: in 1968 is de ramp bij Ronan Point een voorbeeld van waar progressieve instorting resulteerde in een buitenproportionele instorting. Verwarrend? De termen buitenproportioneel instorten en progressief instorten worden vaak door elkaar gebruikt, maar het is mogelijk om een onderscheid te maken: progressief instorten is het zich uitbreiden van constructief instorten vanaf het aanvankelijke punt van bezwijken van één of meer gelokaliseerde constructiedelen. Als progressief instorten optreedt, leidt dit niet noodzakelijkerwijs tot buitenproportioneel instorten. Zie Approved Document A voor meer informatie.

Verwijzend naar SteelConstruction.info - Structural Robustness, de SCI Publication P391 en de IStructE Practical Guides to Disproportionate Collapse over hetzelfde onderwerp, is te zien dat de meest gebruikelijke aanpak is om effectieve horizontale trekbanden te gebruiken door middel van het ontwerp van verbindingen om kolommen op hun plaats te houden zodat er een kettingreactie van de vloerliggers kan optreden.

De ontwerpkrachten variëren afhankelijk van de bouwklasse en voor klasse 2a (zie goedgekeurd document A voor een gedetailleerde definitie) moet elk verbindingselement, inclusief de eindverbindingen, een ontwerp-trekbelasting voor de ongevalsgrenstoestand kunnen dragen in het geval van interne en perimeterverbanden.

Steekproefberekening

Ik heb ontwerpvoorbeeld 2 van de SCI-publicatie P358 (meestal het "Groene Boekje" genoemd) gebruikt om de aanpak te testen:

Hoofdkolom, C = 305x305 UC 137 - Hoofdbalk, B = 406x178 UB 74

Kracht van horizontale verankering = 175 kN

Rek, spanning en draagresultaten:

De ontwerpcontroles omvatten ook de relevante trekweerstand van de bouten en lassen, die grafisch en in tabelvorm kan worden weergegeven.

De materiaalwet voor deze analyse is aangepast om te voldoen aan de richtlijnen van de SCI en de relevante delen van de Eurocode waarin staat dat de uiterste sterkte gebruikt kan worden om de capaciteiten van onderdelen te beoordelen. Sommige specifieke controles die in de SCI-gids worden genoemd, worden expliciet gedekt door het gebruik van niet-lineaire analyse en plaatcontroles.

Samenvatting

Toen hem werd gevraagd hoe belangrijk deze functie is en wat dit betekent voor de Britse markt, zei Theodore Tsirozidis  (directeur van IDEA StatiCa UK) het volgende:

"Een van onze hoogste prioriteiten bij IDEA StatiCa UK is om onze klanten te voorzien van alle benodigde tools en functionaliteiten die optimaal tegemoet komen aan de behoeften van de Britse markt."

Hij vervolgt:

"De controle van horizontale trekbanden is de meest gevraagde functie onder onze gebruikers, en we zijn erg blij dat deze functie nu beschikbaar is in versie 22.1 en zonder extra kosten."

Hij concludeert:

"Vanaf nu kan IDEA StatiCa nog robuustere ontwerpen maken en bijdragen aan de creatie van constructies die bij ongelukken niet zullen leiden tot buitenproportionele instortingen."

Nogmaals bedankt dat u de tijd heeft genomen om dit artikel te lezen, waarin slechts één van de vele verbeteringen aan IDEA StatiCa Connection wordt belicht. Vergeet niet de nieuwe versie 22.1 te downloaden als u dat nog niet hebt gedaan.