Questo articolo mostra come utilizzare il metodo dell'asta equivalente per una trave rastremata del tetto mostrato nell'immagine 1.
Definizione dei parametri di modellazione e verifica in RFEM 6
La verifica di stabilità di strutture in legno secondo il metodo dell'asta equivalente richiede l'attivazione dell'add-on Verifica legno in RFEM 6 (Figura 2). Gli add-on sono integrati nell'ambiente RFEM in modo che tutte le impostazioni e i parametri di progettazione possano essere definiti parallelamente alla modellazione. A tale scopo, è importante selezionare la casella Proprietà di progetto quando si definisce l'asta (Figura 3).
Come mostra l'immagine 1, la trave in legno ha una lunghezza della campata di 14 m e dimensioni della sezione di 140 x 400 mm e 140 x 900 mm alla fine e al centro della campata , rispettivamente. Il materiale utilizzato è legno lamellare incollato GL28C e può essere selezionato dalla libreria dei materiali in RFEM 6. Oltre al peso proprio dell'asta, la trave include un carico permanente di 1,75 kN/m e un carico da neve di 3,4 kN/m.
In RFEM 6, le proprietà della sezione della nuova asta possono essere definite nella scheda Sezione mostrata nell'immagine 4. Questo tipo di trave di copertura richiede la selezione di Sella sotto il tipo di distribuzione e un allineamento rispetto alla parte inferiore della sezione.
La distanza k alla quale le proprietà della sezione differiscono da quelle all'inizio e alla fine dell'asta può essere impostata e le sezioni trasversali in questi punti possono essere assegnate.
Come accennato in precedenza, RFEM 6 consente la definizione simultanea dei parametri di modellazione e di verifica. Pertanto, le proprietà delle aste comprese le lunghezze libere d'inflessione, le classi di servizio, i pannelli di taglio e i vincoli rotazionali possono essere facilmente impostate nella scheda Tipi di progetto della finestra Nuova asta. Come mostra l'immagine 5, in questo esempio non è definito nessun pannello di taglio o vincolo rotazionale e l'attenzione è impostata sull'assegnazione della lunghezza efficace.
La definizione delle lunghezze libere d'inflessione è mostrata nell'immagine 6. In generale, le lunghezze efficaci possono essere considerate per l'instabilità flesso-torsionale e per l'instabilità flessionale attorno agli assi maggiore e minore. Quando si progetta secondo il metodo dell'asta equivalente, il calcolo del momento critico elastico è analitico.
Successivamente, è possibile definire i vincoli esterni dei nodi e assegnare i coefficienti di lunghezza efficace. In questo esempio, i vincoli esterni dei nodi sono assegnati all'inizio e alla fine dell'asta (Figura 7), che considererà l'intera lunghezza dell'asta per l'analisi di stabilità.
Prima di iniziare il calcolo, l'utente può definire i parametri per la configurazione ultima. Le verifiche di stabilità possono essere attivate nei parametri di progetto della finestra Configurazione ultima (Figura 8). A questo punto, si può considerare anche l'effetto (de)stabilizzante del carico che si traduce nell'aumento della lunghezza efficace (Figura 9).
Risultati
Una volta eseguito il calcolo, i risultati della verifica legno sono disponibili sia in forma grafica che tabellare. Come mostra l'immagine 10, i rapporti di verifica per ogni tipo di verifica sono visualizzati nella tabella dei risultati , mentre tutti i dettagli della verifica sono accessibili tramite l'icona Dettagli verifica.
La possibilità di eseguire la verifica di stabilità di aste rastremate in RFEM 6 in base all'altezza della sezione trasversale equivalente è chiaramente mostrata nei dettagli della verifica. Ad esempio, se i dettagli della verifica per la verifica di stabilità sono di tipo ST3100 (flessione intorno all'asse y e compressione secondo 6.3.3., EN 1995 | DIN | 2014-07), la profondità della sezione nella posizione dell'asta x=1,402 m è 500,1 mm (Figura 11).
Tuttavia, il valore di profondità utilizzato per calcolare le proprietà della sezione (ad esempio, modulo elastico della sezione, momento di inerzia, costante di torsione, ecc.) considerate nelle equazioni di verifica è in effetti l' altezza della sezione di riferimento.
I risultati mostrano che l'intera lunghezza dell'asta per la verifica di stabilità porta a rapporti di progetto superiori a 1. Per ovviare a questo problema, la lunghezza efficace può essere modificata definendo vincoli nei nodi intermedi lungo la campata (Figura 12). Questa nuova lunghezza efficace si traduce in rapporti di progetto migliorati, come mostrato nell'immagine 13.
Osservazioni finali
Le aste con sezioni trasversali rastremate possono essere modellate in RFEM 6 in modo semplice e diretto. L'integrazione dell'add-on Verifica legno nell'ambiente RFEM consente la definizione simultanea dei parametri di modellazione e di verifica di questi elementi. In termini di analisi di stabilità, uno dei principali vantaggi di RFEM 6 è la possibilità di eseguire la verifica di stabilità di aste con sezioni trasversali rastremate secondo il metodo dell'asta equivalente.
Nella quinta generazione del software RFEM, la verifica di aste rastremate secondo il metodo dell'asta equivalente non era possibile. Invece, la verifica di aste rastremate secondo il metodo dell'asta equivalente era precedentemente offerta solo nel programma stand-alone RX-TIMBER.
È importante ricordare che oltre al metodo dell'asta equivalente, in RFEM 6 è possibile anche un'analisi di stabilità basata sul metodo degli autovalori. L'analisi di stabilità basata su questo metodo sarà considerata in un prossimo articolo della Knowledge Base.