14785x
001512
2018-03-27

Instabilità flesso-torsionale della trave principale con sezione a I secondo EN 1993-1-1

Questo esempio è descritto nella letteratura tecnica [1] come Esempio 9.5 e in [2] come Esempio 8.5. Per una trave principale è necessario eseguire un'analisi di instabilità flesso-torsionale. Questa trave è un'asta strutturale uniforme. Pertanto, l'analisi di stabilità può essere eseguita secondo la clausola 6.3.3 della DIN EN 1993-1-1. A causa della flessione uniassiale, sarebbe anche possibile eseguire la verifica utilizzando il metodo generale secondo la clausola 6.3.4. Inoltre, la determinazione del momento Mcr è convalidata con un modello di asta idealizzato in linea con il metodo sopra menzionato, utilizzando un modello FEM.

Sistema della struttura

Sezioni trasversali:
Travi principali = IPE 550
Travi secondarie = HE-B 240
Materiale:
Acciaio per costruzioni S235 secondo DIN EN 1993-1-1, Tabella 3.1

Carichi di progetto

CC 1 Peso proprio:
gd = 1,42 kN/m
CC 2 Carico imposto:


Forze interne di progetto

Analisi di stabilità senza considerare le travi secondarie secondo [3] clausola 6.3.2

Partendo dal presupposto di un vincolo laterale e torsionale disponibile all'inizio e alla fine dell'asta', un momento critico ideale per instabilità flesso-torsionale Mcr di 368 kNm è determinato in RF‑STEEL EC3 in linea con la verifica secondo [3 ] , Clausola 6.3.2. Quindi, la verifica secondo l'equazione 6.54 risulta in 1.64. Quindi, il progetto allo stato limite ultimo non può essere soddisfatto senza l'effetto stabilizzante delle travi secondarie.

Analisi di stabilità considerando le travi secondarie secondo [3] , Appendice BB.2.2

Le regole della DIN EN 1993-1, Appendice BB.2.2 presuppongono un vincolo rotazionale continuo su tutta la lunghezza della trave'. Pertanto, il vincolo rotazionale discreto disponibile nel modello è "imbrattato" da un vincolo rotazionale continuo.

Determinazione del vincolo rotazionale continuo disponibile:
I valori sono presi da [2] e modificati solo alla notazione dell'Appendice BB.2.2.
Cθ,R,k = 11.823 kNm (una componente dovuta alla deformazione a flessione delle travi secondarie)
Cθ,D,k = 359 kNm (una componente dovuta alla deformazione della sezione trasversale della trave principale, è considerato il collegamento con l'anima)

Conversione nel vincolo rotazionale continuo Cθ con la distanza media delle travi secondarie:


Determinazione del vincolo rotazionale richiesto:


dove
Kυ = 0,35 per il rapporto di sezione trasversale elastico
Kθ = 10 secondo DIN EN 1993-1-1/NA, Tabella BB.1

Una riduzione di Cθ,min di (MEd/Mel,Rd)² è possibile:

Verifica:
Cθ,prov = 134 kNm/m < Cθ,min = 200,9 kNm/m

La verifica sotto forma di verifica di un vincolo sufficiente per la deformazione laterale della trave principale ' secondo l'Appendice BB.2.2 non può essere eseguita.

Analisi di stabilità considerando le travi secondarie secondo [3] , clausola 6.3.4

Determinazione del vincolo rotazionale discreto disponibile:
I valori sono presi da [2] e modificati solo alla notazione dell'Appendice BB.2.2.
Cθ,R,k = 11.823 kNm (una componente dovuta alla deformazione a flessione delle travi secondarie)
Cθ,D,k = 359 kNm (una componente dovuta alla deformazione della sezione trasversale della trave principale, è considerato il collegamento con l'anima)

Con questa molla rotazionale, è possibile descrivere il modello strutturale del set di aste ipotizzato per la progettazione secondo la clausola 6.3.4 nella finestra 1.7 del modulo aggiuntivo.

Durante la verifica secondo 6.3.4, un risolutore per gli autovalori implementato in RF‑STEEL EC3 determina il coefficiente αcr,op , mediante il quale il carico critico di instabilità ideale può essere raggiunto con spostamenti generalizzati dal piano del sistema strutturale.

Il coefficiente di carico critico per instabilità è mostrato tra i valori intermedi (vedere le finestre dei risultati) e la forma modale corrispondente può essere visualizzata in una finestra separata. Quindi, il risultato è un momento Mcr di 452,65 kNm ∙ 2,203 = 997,2 kNm.

La verifica secondo l'equazione 6.63 risulta quindi in 1.01 per il modello. Per il calcolo di αcr,op, il punto di applicazione del carico è stato applicato in conformità alle impostazioni dei dettagli in modo destabilizzante sull'ala superiore. Tenendo presente che il vero punto di applicazione del carico è tra l'ala superiore e il centro di taglio, è possibile ignorare il leggero superamento e considerare il progetto soddisfatto.

Determinazione di Mcr sul modello FEM

Con la funzione "Genera superfici dall'asta" e gli altri strumenti di modellazione disponibili, puoi creare facilmente un modello di superficie della struttura in un periodo minimo. È possibile determinare e visualizzare graficamente il momento My nella trave utilizzando il tipo di asta "Trave risultante". Il coefficiente di carico critico per instabilità necessario può essere calcolato sull'intero modello con il modulo aggiuntivo RF-STABILITY.

Con questo modello FEM, otteniamo un momento Mcr di 447,20 kNm ∙ 2,85 = 1.274,5 kNm. Questo è leggermente superiore al risultato sul modello di aste con le corrispondenti molle rotazionali discrete. Si potrebbe considerare di una modellazione ancora più precisa dei collegamenti delle travi secondarie.


Link
Bibliografia
  1. Stahlbaukalender 2013: Prof. Dr -Ing. Ulrike Kuhlmann: Ernst & Sohn
  2. Lindner, J.; Scheer, J.; Schmidt, H.: Stahlbauten - Erläuterungen zu DIN 18800 Teil 1 bis Teil 4. Berlin: Ernst & Sohn, 1994
  3. EC 3. (2009). Eurocodice 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten − Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010
  4. Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten - Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; DIN EN 1993-1-1/NA:2015-08
  5. Schulungshandbuch EC3. Leipzig: Dlubal Software, September 2017
Download