Een éénrichtingsplaat modelleren

20 augustus 2019

Tips & Tricks SCIA Engineer

Een éénrichtingsplaat is een plaat die voornamelijk de lasten afdraagt in één richting. De éénrichtingsplaat wordt meestal ondersteund op twee randen, waarbij de grootste overspanning Ly minstens tweemaal groter is dan de overspanning Lx. Het ontwerp van een éénrichtingsplaat leidt vooral tot wapening in de draagrichting.

Door Emilie Hoarau

Afbeelding 1: Buigmoment in een tweerichtingsplaat (boven) en een éénrichtingsplaat (onder). 

Afbeelding 1: Buigmoment in een tweerichtingsplaat (boven) en een éénrichtingsplaat (onder). 

In een Eindige Elementen-software, zoals SCIA Engineer, wordt een plaat opgelegd op vier randen standaard beschouwd als afdragend in twee richtingen. Aangezien er geen vooraf gedefinieerde hoofdrichting is voor het afdragen van de belastingen, geldt de buigstijfheid van de plaat in zowel x- als y-richting. In SCIA Engineer is eenvoudig een éénrichtingsplaat te definiëren. Het is daarbij mogelijk om een éénrichtingsplaat in te voeren aan de hand van orthotrope parameters. Er zijn hiervoor twee types orthotrope parameters beschikbaar, zoals toegelicht hieronder.

Afbeelding 2: Parameters voor een éénrichtingsplaat volgens het orthotrope type ‘Twee hoogtes’.

 

Afbeelding 3: Buigmoment in de ondersteunende liggers voor een éénrichtingsplaat (links) en voor een éénrichtingsbelastingspaneel (rechts).

 

Twee hoogtes
Een éénrichtingsplaat volgens het orthotrope type ´twee hoogtes´ bestaat uit een plaat, ondersteund door balken en kolommen. In eerste instantie dient de gebruiker het EEM-model te wijzigen naar ‘Orthotroop’, bij de eigenschappen van de plaat. Vervolgens dienen de orthotropie-eigenschappen te worden ingegeven en dient het type ‘Twee hoogtes’ te worden geselecteerd, zie afbeelding 2. De invoergegevens zijn de dikte van de plaat voor de berekening van de buigstijfheid in de x-richting, d1 en in de y-richting, d2. Voor een plaat die voornamelijk afdraagt in de x-richting (kleinste overspanning in dit voorbeeld), dient d1 gelijk te zijn aan de werkelijke plaatdikte (180 mm) terwijl d2 (dikte in de y-richting) moet worden verminderd.

Er is geen specifieke regel met betrekking tot de waarde van d2. Bij een kleinere waarde liggen de resultaten dicht bij de verdeling van de belasting zoals weergegeven in afbeelding 3. Het resulterende moment mx in de plaat ligt dan in de buurt van een 1 meter brede, eenvoudig ondersteunde ligger, zoals te zien is in afbeelding 4.
Een éénrichtingsplaat van het orthotrope type ´Plaat in één richting´ vereist drie invoerparameters en kan ook gebruikt worden voor het modelleren van holle platen (kanaalplaten, welfsels), zie afbeelding 5. De equivalente balk doorsnede CSS, de tussenafstand L voor de berekening van buigstijfheid in richting 1 (of x) en de betonnen druklaag met hoogte h worden gebruikt voor de berekening van de buigstijfheid in richting 2 (of y). Om een éénrichtingsplaat te modelleren, dient dus een kleine waarde van h te worden aangehouden. Hou er rekening mee dat h ook gebruikt wordt voor de berekening van het eigengewicht van de plaat.
Voor de equivalente doorsnede, wordt een plaatvormige balk gebruikt: ‘dikte van de plaat’ x ‘ breedte van de balk’ (180 x 1000 mm). Voor de tussenafstand geldt, mits de plaat vlak is, dezelfde waarde als voor de breedte van de balk, zoals 1000 mm.

Afbeelding 4: buigmoment mx in een éénrichtingsplaat.

Verschillen
Voor kleine waarde van d2 en h, geven beide types orthotropie dezelfde resultaten voor het moment in de afdraagrichting en de belasting, overgebracht naar de ondersteunende liggers. Er zijn echter ook enkele verschillen tussen beide types orthotropie. Ten eerste leidt het gebruik van het type ‘één richting’ tot hogere waardes van het buigmoment in de secundaire liggers (parallel aan de draagrichting). Dit komt door de component voor het torsiemoment van de plaat (D33) die verschillend is voor beide types. Ten tweede wordt bij het orthotrope type ‘één richting’, het eigengewicht van de plaat berekend op basis van enkel de dikte van de druklaag h. De totale hoogte van de plaat wordt dus niet weergegeven. De gebruiker moet het ontbrekende deel van het eigengewicht handmatig toevoegen in een permanent belastingsgeval.

Emilie Hoarau is customer service engineer bij SCIA. Meer info over SCIA Engineer is te vinden op: www.scia.net/nl

Comments are closed.