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2021-03-08

Allgemeines Verfahren für Stabilitätsnachweise nach EN 1993-1-1 und Knicken in der Haupttragebene

In der EN 1993-1-1 wurde mit dem Allgemeinen Verfahren ein Nachweisformat für Stabilitätsnachweise eingeführt, welches sich für ebene Systeme mit beliebigen Randbedingungen und veränderlicher Bauhöhe anwenden lässt. Die Nachweise können für eine Belastung in der Haupttragebene und gleichzeitiger Druckbeanspruchung geführt werden. Dabei werden die Stabilitätsfälle Biegedrillknicken und Biegeknicken aus der Haupttragebene heraus, also um die schwache Bauteilachse, nachgewiesen. Häufig stellt sich daher die Frage, wie in diesem Zusammenhang Biegeknicken in der Haupttragebene nachgewiesen werden kann.

Nachweisformat nach dem Allgemeinen Verfahren nach 6.3.4

La verifica secondo il Metodo Generale viene eseguita riducendo la capacità portante del sistema nel suo piano portante principale del coefficiente di riduzione χop , che tiene conto della rottura di stabilità dal piano.

op ⋅ αult, k )/γM1 ≥ 1.0

χop... Coefficiente di riduzione per instabilità e instabilità flesso-torsionale dal piano
αsup, k... Il coefficiente di ingrandimento per i valori di progetto del carico con il quale si ottiene la capacità portante caratteristica dei componenti strutturali con deformazioni nel piano del sistema strutturale
γM1... Coefficiente di sicurezza parziale per progetti di stabilità

Considerando la rottura per stabilità anche nel piano del sistema strutturale si deve quindi fare nel calcolo del coefficiente di ingrandimento αult, k. Se necessario, tutte le imperfezioni e gli effetti secondo l'analisi del secondo ordine che si verificano nel piano del sistema strutturale devono essere presi in considerazione quando si determinano le forze interne e i momenti.

Calcolo del coefficiente di ingrandimento αult, k

Il coefficiente di ingrandimento viene calcolato dalle forze e dai momenti interni di progetto, nonché dalle resistenze caratteristiche dei componenti strutturali all'interno della struttura nel suo piano portante principale.

1/αult, k = NEd/NRk + My, Ed/My, Rk

αsup, k... Il coefficiente di ingrandimento per i valori di progetto del carico con il quale si ottiene la capacità portante caratteristica dei componenti strutturali con deformazioni nel piano del sistema strutturale
Ned... forza normale di progetto
Nrk... Resistenza caratteristica alla forza normale
MioDio, Ed... Valore di progetto del momento flettente agente attorno all'asse y
Mio, Rk... Momento resistente caratteristico attorno all'asse y

Verifica della necessità di considerare l'instabilità flessionale nel piano principale di supporto del carico

Per stimare l'influenza degli effetti secondo l'analisi del secondo ordine sulle forze interne e sui momenti nel piano di supporto principale, il corrispondente coefficiente di ingrandimento αcr può essere calcolato come valore di confronto. Secondo le regole della EN 1993-1-1, non è necessario considerare l'instabilità flessionale nel piano di supporto principale per una determinazione elastica delle forze interne se questo fattore supera il valore limite di 10.

αcr, ip ≥ 10

αcr, ip... Il coefficiente di ingrandimento del quale i valori di progetto del carico dovrebbero essere aumentati per ottenere il carico di instabilità critico elastico per la rottura per stabilità nel piano portante principale

In RFEM e RSTAB, le forme modali e il coefficiente di ingrandimento corrispondente possono essere determinati utilizzando RF-STABILITY e RSBUCK. Se tutte le forme modali con coefficienti di carico inferiori a 10 sono caratterizzate da una inflessione perpendicolare al piano portante principale, allora i coefficienti di ingrandimento per il cedimento della stabilità nel piano portante principale sono al di sopra di questo valore limite e questo caso non è necessario essere considerato nella progettazione.

Ansatz von Imperfektionen in der Haupttragebene

Se la rottura da stabilità deve essere analizzata nel piano portante principale, le forze interne e i momenti devono essere determinati secondo l'analisi del secondo ordine applicando le imperfezioni equivalenti necessarie secondo la sezione 5.3.2 della EN 1993-1-1. Nel progetto, sono presi in considerazione direttamente dal coefficiente di ingrandimento αult, k che ora è corrispondentemente più piccolo.

In questo contesto, è importante applicare correttamente le imperfezioni equivalenti, che devono essere applicate sulla struttura nel loro effetto più sfavorevole. Dove richiesto, devono essere considerate diverse varianti.

Beispiel gevouteter Rahmen

Per un capannone con rastremazioni ai giunti del telaio, l'analisi di stabilità deve essere eseguita secondo il metodo generale. Innanzitutto, il coefficiente di ingrandimento per l'instabilità nel piano del telaio è determinato sotto il carico determinante.

Il coefficiente è 8,7 e quindi inferiore al valore limite di 10. Di conseguenza, le forze interne e i momenti devono essere determinati secondo l'analisi del secondo ordine applicando le imperfezioni nel piano del telaio. Per considerare sia una forma simmetrica che una antimetrica all'instabilità del telaio, vengono applicate due diverse forme di imperfezione. Queste forme risultano dall'inclinazione delle colonne del telaio e delle precambrature secondo la curva di instabilità più sfavorevole delle sezioni trasversali secondo la Tabella 5.1.

Utilizzando queste forze e momenti interni, è ora possibile eseguire l'analisi di stabilità secondo il metodo generale. Per questo, selezionare l'intero telaio come un set di aste per il progetto e impostare i vincoli nodali in conformità con il modello principale.

Con l'aiuto del risolutore di autovalori, il coefficiente di ingrandimento αcr, op viene determinato e utilizzato per i progetti in ciascuna posizione x del set di aste. La forma della modalità corrispondente può essere verificata nella visualizzazione grafica.


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