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2019-04-30

Confronto dei coefficienti critici di carico per instabilità flesso-torsionale secondo diversi metodi e moduli

Il fattore critico per instabilità flesso-torsionale o il momento critico di instabilità di una trave a campata unica sarà confrontato secondo diversi metodi di analisi di stabilità.

Sistema strutturale e carico

È data una trave a campata singola con una lunghezza di 15 m. La sezione trasversale della trave a campata singola è un IPE 400 realizzato in S355. Il carico è 5 kN/m. Il peso proprio è trascurato.

Progettazione senza stabilizzazione

La verifica può essere eseguita con le impostazioni predefinite (trave a campata singola con vincoli laterali e torsionali) del modulo aggiuntivo RF-STEEL EC3 secondo l'allegato nazionale tedesco e non è soddisfatta.

Il momento critico di instabilità è solo 72,61 kNm e questo valore è confermato dalle formule comuni della letteratura tecnica.

Progettare con la stabilizzazione sull'corrente superiore

Per mezzo di una barra trasversale virtuale, che si collega al centro della corda superiore, si fissa lo spostamento della corda superiore.

Questa stabilizzazione può essere eseguita in RF-STEEL EC3 mediante un vincolo intermedio laterale, senza dover dividere le aste.

Il progetto successivo secondo il paragrafo 6.3.2.3 EN 1993-1-1 [1] porta ad una verifica positiva e ad un momento critico di instabilità di 209,52 kNm.

Confronto con il metodo generale come progetto di set di aste

Im nächsten Schritt soll der Nachweis nach dem Allgemeinen Verfahren als Stabsatznachweis geführt werden. A tale scopo, si può copiare l'asta nella direzione Y, inclusi i vincoli esterni e il carico, divisi una volta al centro e si può creare un set di aste.

In un nuovo caso di progetto in RF-STEEL EC3, il set di aste è stato selezionato per il progetto. Invece della tabella ''1.5 Lunghezze libere d'inflessione - Aste'', viene visualizzata la tabella ''1.7 Vincoli esterni dei nodi''. Per impostazione predefinita, due vincoli esterni con il vincolo esterno φ x' e u y' sono stati definiti all'inizio e alla fine del set di parentesi quadre.

Per stabilizzarlo nel mezzo, è necessario creare un altro vincolo esterno con una eccentricità di -200 mm nella direzione locale z.

I vincoli esterni possono essere visualizzati facilmente tramite un pulsante nella finestra di visualizzazione parziale.

La verifica ha esito positivo e viene calcolato un coefficiente critico di 1,49.

Usando il momento massimo, si può determinare il momento critico di instabilità di 209,54 kNm che corrisponde allo ultimo calcolo.

Il rapporto di snellezza della trave è dato come 1.488 ed è necessario per applicare la imperfezione nella sezione seguente.

Confronto con analisi di ingobbamento

Nella fase successiva, il coefficiente critico sarà confrontato con analisi di ingobbamento, il che significa che si utilizzeranno sette gradi di libertà invece di quattro.

È necessario selezionare l'opzione ''Esegui analisi di ingobbamento'' nella finestra di dialogo ''Dettagli'' tab. ''Torsione da ingobbamento''.

Come per il metodo secondo 6.3.4 EN 1993-1-1, è necessario controllare i vincoli esterni dei nodi e, se necessario, regolarli.

Nella Finestra 1.13 è riportato un valore di imperfezione di L/400.

Il progetto successivo è più favorevole e porta ad un coefficiente critico di 1.489, che corrisponde molto bene con i progetti precedenti.

Confrontando con il modulo aggiuntivo RF-/FE-LTB

Nell'ultima fase, la trave a campata singola (set di aste) sarà verificata con il modulo aggiuntivo RF-/FE-LTB e qui il coefficiente critico sarà nuovamente confrontato.

In RF/FE-LTB, i Vincoli esterni dei nodi che sono definiti sul set di aste, sono importati direttamente.

Tuttavia, non è possibile definire una eccentricità, motivo per cui il vincolo intermedio non è definito come un vincolo esterno nodale, ma come molla di estremità della asta nella finestra 1.6.

Quando si inserisce il carico, presta attenzione ad applicare l'eccentricità, poiché altrimenti si verificherà un calcolo troppo favorevole.

La imperfezione è impostata manualmente su 1,875 cm per la prima forma della modalità.

Il calcolo finale risulta in un coefficiente critico di 1.489 e corrisponde a tutti i calcoli precedenti.


Link
Bibliografia
  1. EC 3. (2009). Eurocodice 3: Eurocodice 3: Progettazione di strutture in acciaio - Parte 1-1: Regole generali e regole per gli edifici. (2010). Berlino: Beuth Verlag GmbH
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