In RFEM 6 können die erforderlichen Steifen entlang der Stablänge mit der Option Stabquersteifen hinzugefügt werden. Die erhöhte Schubfestigkeit aufgrund der Steife kann im Add-On Stahlbemessung berücksichtigt werden.
AISC Section G2 "I-Shaped Members and Channels" [1] is organized into three sections:
- G2.1 Schubwiderstand von Stegen ohne Zugfeldwirkung
- G2.2 Schubwiderstand von Innenstegfeldern mit a/h ≤ 3 unter Berücksichtigung der Zugfeldwirkung
- G2.3 Quersteifen
What is tension field action?
Die Zugfeldwirkung ist ein Phänomen, bei dem der Steg eines Vollwandträgers so bemessen wird, dass er eine erhebliche Beulfestigkeit beim Nachbeulen aufweist. Im Nachbeulzustand ist der Steg noch in der Lage, die aufgebrachte Last durch Zug aufzunehmen.
Die Zugfeldwirkung kann für Innenfelder nur berücksichtigt werden, wenn a/h 3,0 nicht überschreitet (Abschnitt G2.2 im AISC), wobei a der lichte Abstand zwischen den Steifen und h der lichte Abstand zwischen den Flanschen ist.
Beispiel
Im Folgenden werden die Beispiele G.8A und G.8B der Bemessungsbeispiele [2] im AISC 2016 vorgestellt, um den aus dem RFEM-Modell erhaltenen Schubwiderstand zu vergleichen. Der Träger ist 56 ft lang und 3 ft hoch, die Flansche sind 1,5 inch dick x 16 inch breit, und der Steg hat eine Dicke von 5/16 inch. Der Druckgurt ist durchgehend ausgesteift, was darauf hinweist, dass der Biegedrillknicknachweis (BGDK) im Programm deaktiviert werden kann.
A built-up girder can be created using the "Parametric – Thin-Walled" section type and the "Welded" manufacturing type.
1) Überprüfung, ob Quersteifen gemäß AISC Abschnitt G2.3 erforderlich sind
Quersteifen sind nicht erforderlich, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist.
- h/tw ist kleiner als 2,46 √(E/Fy)
33,0 in / 0,3125 in = 105,6 ist größer als 2,46*√(29.000 ksi / 36 ksi) = 69,82
- Der erforderliche Schubwiderstand ist kleiner als die vorhandene Festigkeit. Wie im Nachweis GG6100 gezeigt, ist die erforderliche Schubfestigkeit (175,8 kips) größer als die vorhandene Schubfestigkeit (149,4 kips).
- Da keine der obigen Bedingungen erfüllt ist, sind Quersteifen erforderlich.
2) Bestimmung des Steifenabstands
Die Tabellen 3-16a, 3-16b und 3-16c im AISC Steel Construction Manual [3] sind hilfreich, um den erforderlichen Steifenabstand basierend auf dem Verhältnis h/tw und der erforderlichen Spannung zu bestimmen. Alternativ kann auch ein iterativer Ansatz wie Trial-and-Error zur Ermittlung der Abstände angewandt werden.
Im vorliegenden Beispiel wird ein Abstand von 42 inch für das Endfeld verwendet. The required shear strength at this location can be easily determined using the "Result Diagram for Selected Member" tool. Am Ende des ersten Feldes überschreitet Vz = 153,8 kips die vorhandene Festigkeit = 149,4 kips. Daher wird auch ein zweites Feld mit einem Abstand von 90 inch eingefügt. Ein drittes Feld ist nicht erforderlich, da V = 106,8 kips kleiner als 149,4 kips ist.
3) Add "Member Transverse Stiffeners" listed under "Types for Members" in RFEM
Es stehen mehrere Typen von Steifen zur Verfügung. In diesem Beispiel wird am Anfang und am Ende des Stabes die Option "Stirnplatte" verwendet. Für die Zwischensteifen wird "Flach" eingestellt. Für jede Steife werden Lage, Material und Größe festgelegt.
The "Consider Stiffener" option is available since the Steel Design add-on has been activated. Diese Option kann ein- und ausgeschaltet werden, um so die Wirkung einer jeden einzelnen Beulsteife auf die Bemessung zu berücksichtigen. For "End plate", the stiffener can be considered "Non-rigid" or "Rigid". "Non-rigid" is selected when tension field action cannot be considered for the end panel.
Die resultierende Wölbfeder wird automatisch berechnet. However, it is not considered in the analysis without the Torsional Warping (7 DOF) add-on. Bei einer Berechnung mit 6 Freiheitsgraden haben die Quersteifen keinen Einfluss auf die Steifigkeit.
4) Shear Strength in Steel Design Add-on
Wie in Abschnitt G2.2 angegeben, kann die größere Nennschubfestigkeit aus Abschnitt G2.1 (ohne Zugfeldwirkung) und Abschnitt G2.2 (mit Berücksichtigung der Zugfeldwirkung) verwendet werden. Beide Bedingungen werden im Add-On Stahlbemessung beim Bemessungsnachweis GG6100 geprüft.
5) Transverse Stiffener Requirements According to AISC Section G2.3 [1]
Der Nachweis GG6130 liefert nicht nur den Schubwiderstand des Stabes, sondern auch:
- das Breite-zu-Dicke-Verhältnis der Steife (AISC Gl. G2-12)
- das Trägheitsmoment der Steife (AISC Gl. G2-13)
By utilizing the "Member Transverse Stiffeners" option, stiffened webs of plate girders can be accounted for in RFEM.
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