Przegląd
Chińska norma dla konstrukcji stalowych GB 50017 [1] opisuje metodę obliczeniową obliczania wyboczenia dystorsyjnego dolnego pasa belki ramowej' w rozdz. 6.2.7. W przeciwieństwie do poprzedniej normy, ten przekrój stanowi nową kontrolę obliczeń.
Rozdział ten jest związany z obliczeniami stateczności przekroju belki ramy stanowiącej moment sprężysty. Na tej podstawie można sprawdzić stateczność dolnej półki belki oraz sprawdzić, czy należy zastosować odpowiednie środki konstrukcyjne.
Jeżeli płyta betonowa posadowiona jest na górnej półce, działa podobnie jak podpora boczna (konstrukcja zespolona), zapobiegając problemom ze statecznością na wyboczenie skrętne. W przypadku ujemnego rozkładu momentu zginającego dolna półka jest ściskana, a górna rozciągana.
Dopóki pas górny jest podparty, pas dolny poddany ściskaniu może ulec ugięciu w bok. Jeżeli podparcie boczne wynikające ze sztywności środnika jest niewystarczające, kąt pomiędzy dolną półką a linią przecięcia środnika jest w tym przypadku zmienny, co stwarza możliwość wyboczenia dystorsyjnego dolnej półki.
Metoda wymiarowania:
Wyboczenie dystorsyjne
Jeżeli belki ramy stalowej nie uwzględniają utwierdzenia odkształcenia przez górne płyty betonowe, pręty zostają odkształcone i skręcone. Oznacza to, że występuje całkowita niestateczność pręta zginanego (zwichrzenie, norma stalowa, Sekcja 6.2.1).
Ponieważ zarówno belka stalowa, jak i płyty betonowe są dostępne jako dwa niezależne elementy konstrukcyjne, w tej sytuacji nie ma zastosowania kompatybilność odkształceń.
Jeżeli jednak belka ramowa konstrukcji stalowej jest podparta bocznie przez płyty betonowe, jej stateczność zazwyczaj nie wymaga analizy. Zgodnie z GB 50017, sekcja 6.2.1, zwichrzenie belki' nie musi być obliczane, jeżeli płyty betonowe są trwale połączone z pasem ściskanym belki w taki sposób, że przemieszczenie boczne belki' } s pas ściskany jest zablokowany.
W programie RFEM istnieje kilka możliwości modelowania efektu zespolenia prętów i płyt stropowych, takich jak pręty żebrowe i pręty powierzchniowe. Stanowią one jednak integralne elementy konstrukcyjne płyt betonowych, w przeciwieństwie do wyjaśnień dotyczących belek ramowych powyżej. Więcej informacji na ten temat można znaleźć w odpowiednich artykułach w naszej Bazie informacji oraz w instrukcjach online.
Rysunek powyżej przedstawia wynik obliczeń MES dla przypadku, gdy górna półka belki ramy jest podparta. W ten sposób dolna półka obraca się wokół środka półki górnej. W związku z tym zgodnie z [1] rozdział 6.2.7 należy sprawdzić stateczność pasa dolnego.
Procedura kontroli obliczeń zgodnie z EC 3
Metoda obliczeniowa zgodna z EC 3 [2], sekcje 6.3.2.4, 6.3.5.2 i BB.2 różni się od normy GB dla konstrukcji stalowych.
Elementy konstrukcyjne z pasami ściskanymi z boku można uznać za niepodatne na zwichrzenie, jeżeli spełnione są określone warunki. W celu sprawdzenia wyboczenia dystorsyjnego belki ramy najpierw sprawdzana jest sztywność obrotowa, a tym samym wytrzymałość na skręcanie dolnego pasa, jak pokazano na rysunku.
Obliczanie wyboczenia dystorsyjnego dolnego pasa zgodnie z GB 50017
Jeżeli belka ramowa ma ujemny moment zginający w rejonie podpory, a na górnym pasie znajduje się płyta betonowa, obliczenia stateczności dolnego pasa belki muszą spełniać następujące wymagania zgodnie z sekcją 6.2.7 [1]:
- Jeżeli λn,b ≤ 0,45, sprawdzenie obliczeń dla dolnego pasa nie jest wymagane.
- Jeżeli warunek (1) nie jest spełniony, stateczność dolnej półki należy obliczyć według poniższego wzoru:
Gdzie
- b1 - szerokość pasa ściskanego (mm)
- t1 - grubość pasa ściskanego (mm)
- W1x - wskaźnik przekroju brutto względem najsilniejszego ściskanego włókna w płaszczyźnie momentu zginającego (mm³)
- ψd współczynnik stateczności
- λn,b - Znormalizowany graniczny stopień smukłości
- σcr — naprężenie krytyczne dla wyboczenia dystorsyjnego (N/mm²)
- l - długość między punktami podpartymi bocznie (mm)
W programie RFEM odpowiednią funkcję można aktywować w konfiguracji obliczeniowej ustawienia stanu granicznego nośności.
Punkty podparcia bocznego można określić pod długościami efektywnymi.
- Po dodaniu węzłów pośrednich długość podpory bocznej jest automatycznie obliczana w strefie belki ramy obejmującej momenty ujemne. Pozostałe długości obliczeniowe pozostają niezmienione. Odległość podparcia poprzecznego jest uwzględniana automatycznie.
- Specyfikacje dla kombinacji obciążeń i sytuacji obliczeniowych pozostają niezmienione.
- Jeżeli smukłość graniczna nie jest przekroczona, wyniki obliczeń wskazują, że stateczność dolnego pasa belki ramy nie została obliczona. W przeciwnym razie przeprowadzana jest szczegółowa analiza wyboczenia dystorsyjnego w celu określenia, czy wymagane są dalsze punkty podparte bocznie.
- Pasy ściskane podparte z boku nie spełniają jeszcze wymagań normy sejsmicznej GB 50011, rozdział 8.3.3.
Uwagi końcowe
W artykule przedstawiono procedurę obliczeniową obliczania wyboczenia dystorsyjnego dolnej półki. Program sprawdza, czy podpory boczne spełniają warunki ograniczenia skrętnego lub czy konieczne jest przeprowadzenie dodatkowej kontroli w celu wykluczenia wyboczenia dystorsyjnego. Szczegóły obliczeń są proste i zrozumiałe.
300x
5x
372x
8x