Téma:
Posouzení deskových nosníků podle AISC 360-22 v programu RFEM 6
Komentář:
Deskový nosník představuje hospodárnou volbu pro velkorozponové konstrukce. Ocelový deskový nosník s I-profilem má obvykle stojinu vysokou pro maximalizaci smykové únosnosti a oddělení pásnic, ale tenkou pro minimalizaci vlastní tíhy. Vzhledem k vysokému poměru výšky k tloušťce (h/t-w) mohou být pro vyztužení štíhlé stojiny zapotřebí příčné výztuhy.
Popis:
V programu RFEM 6 lze použít možnost Příčné výztuhy prutů pro přidání požadovaných výztuh po délce prutu. Zvýšenou smykovou pevnost od výztuhy lze zohlednit v addonu Posouzení ocelových konstrukcí.
AISC sekce G2 „Pruty tvaru I a U-profily“[1] je rozdělena do čtyř sekcí:
- G2.1 Smyková únosnost stojin bez zatížení tahovým polem
- G2.2 Smyková únosnost vnitřních stojin s a/h ≤ 3 se zohledněním účinku tahového pole
- G2.3 Smyková únosnost bočních stojin s a/h ≤ 3 se zohledněním účinku tahového pole
- G2.4 Příčné výztuhy
Co je účinek tahového pole?
Účinek tahového pole (TFA) je jev, kdy se stojina plošného nosníku posuzuje tak, aby vykazovala značnou pevnost po vzpěru. Ve stavu po vybočení je stojina ještě schopna přenášet působící zatížení tahem.
V předchozích vydáních AISC lze zatížení tahem zohlednit u '''vnitřních''' stojin, pokud a/h nepřekračuje 3,0, kde ''a'' je světlá vzdálenost mezi výztuhami a ''h' ' je světlá vzdálenost mezi pásnicemi.
Ve vydání AISC 2022 lze částečné zatížení tahovým polem zohlednit také pro '''koncové''' stojiny. Na základě nedávných výsledků testování a simulace metodou konečných prvků se ukazuje, že působení tahového pole ve skutečnosti může vzniknout vytvořením plastických kloubů v pásnicích a výztuhách ložisek (komentář AISC).
Příklad
Příklady G.8A a G.8B v příkladech posouzení podle AISC 2022 [2] slouží k porovnání smykové pevnosti získané z modelu v programu RFEM. Nosník je 56 ft dlouhý, 3 ft vysoký, s pásnicemi o tloušťce 1,5 in a šířce 16 in a stojinou o tloušťce 5/16 in. Tlaková pásnice je spojitě vyztužena, což znamená, že posouzení na klopení lze v programu deaktivovat.
Složený nosník lze vytvořit s typem průřezu 'Parametrický - tenkostěnný' a typem výroby 'Svařovaný'.
1) Zkontrolujte, zda jsou nutné příčné výztuhy podle AISC, čl. G2.4
Příčné výztuhy nejsou nutné, pokud je splněna jedna z následujících podmínek.
- h/tw je menší než 2,54 √(E/Fy)
33,0 in/0,3125 in = 105,6 je větší než 2,54*√(29 000 ksi/50 ksi) = 61,2
- Požadovaná smyková pevnost je menší než dostupná pevnost.
Jak ukazuje posouzení GG6100, požadovaná smyková únosnost (210,0 kips) je větší než dostupná smyková pevnost (176,1 kips).
- Protože není splněna ani jedna z výše uvedených podmínek, jsou nutné příčné výztuhy.
2) Stanovte vzdálenosti výztuh
Pro materiál 50 ksi jsou užitečné tabulky 3-17a, 3-17b a 3-17c AISC Steel Construction Manual [3] pro stanovení požadované vzdálenosti výztuh na základě poměru h/tw a požadovaného napětí. Případně lze pro stanovení vzdálenosti použít iterační metodu pokus-omyl.
V tomto příkladu se pro čelní desku použije vzdálenost 42 in. Požadovanou smykovou únosnost v tomto místě lze snadno stanovit pomocí nástroje 'Průběhy výsledků pro vybraný prut'. Na konci prvního pole Vz = 183,7 kips překračuje dostupnou pevnost = 176,1 kips. Proto jsou také přidány další výztuhy s roztečí 90. Třetí panel není nutný, protože V = 127,5 kips je menší než 176,1 kips.
3) Přidejte 'Příčné výztuhy prutů' nabízené v sekci 'Typy pro pruty' v programu RFEM
K dispozici je několik typů výztuh. V tomto příkladu použijeme „Čelní desku“ na začátku a na konci prutu. Pro mezilehlé výztuhy se použije možnost „Ploché“. Pro každou výztuhu je zadáno umístění, materiál a velikost.
Možnost 'Zohlednit výztuhu' je k dispozici po aktivaci addonu Posouzení ocelových konstrukcí. Tuto volbu lze zapnout a vypnout, aby se mohl zohlednil vliv každé výztuhy na posouzení jednotlivě.
Pro 'Čelní desku' lze výztuhu považovat za 'Netuhou' nebo 'Tuhou'. 'Netuhé' je vybráno, pokud se pro čelní panel uvažuje částečné zatížení tahovým polem podle článku G2.3. Pokud je vybráno 'Tuhý panel', vypočítá se koncové pole podle článku G2.2 (jako vnitřní pole). 'Tuhá' výztuha v programu RFEM je koncipována jako model se 'skrytým' přesahem pomocí dvou výztuh umístěných blízko sebe.
Výsledná deplanační pružina se spočítá automaticky. Při analýze se však neuvažuje, pokud není aktivován addon
Vázané kroucení (7 stupňů volnosti)
. Příčné výztuhy nemají žádný vliv na tuhost při výpočtu s...