W programie RFEM 6, opcja Usztywnienia poprzeczne pręta może być wykorzystana do dodania wymaganych usztywnień wzdłuż długości pręta. Zwiększoną wytrzymałość elementu usztywniającego na ścinanie można uwzględnić w rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji stalowych.
AISC Rozdział G2 "Pręty dwuteowe i ceowniki" [1] jest podzielony na cztery sekcje:
- G2.1 Wytrzymałość na ścinanie środników bez oddziaływania pola rozciąganego
- G2.2 Wytrzymałość na ścinanie wewnętrznych paneli usztywniających z a/h ≤ 3 z uwzględnieniem oddziaływania pola rozciąganego
- G2.3 Wytrzymałość na ścinanie paneli środnika środnika z a/h ≤ 3 z uwzględnieniem oddziaływania pola rozciąganego
- G2.4 Usztywnienia poprzeczne
Co to jest oddziaływanie pola rozciąganego?
Oddziaływanie pola rozciąganego (TFA) jest zjawiskiem, w którym środnik blachownicy posiada znaczną wytrzymałość na wyboczenie słupkowe. W stanie postbocznym, środnik może wytrzymać przyłożone obciążenie rozciągane.
W poprzednich wydaniach AISC oddziaływanie rozciągane w przypadku wewnętrznych paneli usztywniających mogło być uwzględniane tylko wtedy, gdy a/h nie przekracza 3,0, gdzie a jest odległością w świetle między usztywnieniami, a h jest odległością w świetle między pasami.
W edycji AISC 2022 częściowe oddziaływanie pola rozciąganego może być również uwzględnione dla końcowych paneli środnika. Na podstawie najnowszych wyników badań i symulacji metodą elementów skończonych wykazano, że oddziaływanie pola rozciąganego może w rzeczywistości zostać wywołane przez przeguby plastyczne w pasach i elementach usztywniających (komentarz AISC)[1].
Przykład
W celu porównania wytrzymałości na ścinanie uzyskanej z modelu RFEM, przedstawiono przykłady G.8A i G.8B z AISC 2022 Obliczenia [2]. Dźwigar ma 56 m długości, 1,0 m głębokości, grubość 1,5 cala x szerokie pasy 16 m oraz grubość środnika 5/16 cala. Pas ściskany jest usztywniony w sposób ciągły, co sugeruje, że kontrola zwichrzenia (LTB) może zostać wyłączona w programie.
Dźwigar złożony można utworzyć przy użyciu typu przekroju "Parametryczny - cienkościenny" i typu wykonania 'Spawany'.
1) Sprawdź, czy usztywnienia poprzeczne są wymagane zgodnie z AISC sekcja G2.4
Usztywnienia poprzeczne nie są wymagane, jeżeli spełniony jest jeden z poniższych warunków.
- h/tw jest mniejsze niż 2,54 √(E/Fy )
33,0 in/0,3125 in = 105,6 to więcej niż 2,54*√(29 000 ksi/50 ksi) = 61,2
- Wymagana wytrzymałość na ścinanie jest mniejsza niż wytrzymałość dostępna.
Jak pokazano w warunku projektowym GG6100, wymagana wytrzymałość na ścinanie (210,0 kips) jest większa niż dostępna wytrzymałość na ścinanie (176,1 kips).
- Ponieważ nie jest spełniony żaden z powyższych warunków, wymagane są usztywnienia poprzeczne.
2) Wyznacz rozstaw usztywnień
W przypadku materiału 50 ksi, tabele 3-17a, 3-17b i 3-17c w AISC Steel Construction Manual [3] są pomocne w określaniu wymaganego rozstawu usztywnień na podstawie stosunku h/tw i wymaganego naprężenia. Alternatywnie, do określenia odległości można zastosować metodę iteracyjną (prób i błędów).
W tym przykładzie jako panel czołowy zastosowano rozstaw 42. Wymaganą wytrzymałość na ścinanie w tym miejscu można łatwo określić za pomocą narzędzia "Wykres wyników dla wybranego pręta". Na końcu pierwszego panelu Vz = 183,7 kilopiętna wartości przekracza dostępną wytrzymałość = 176,1 kilopiętnastu kilosenów. Z tego względu dodawane są również dodatkowe elementy usztywniające w rozstawie 90 stopni. Trzeci panel nie jest wymagany, ponieważ V = 127,5 kN jest mniejsze niż 176,1 kN.
3) Dodać "Usztywnienia poprzeczne pręta" wymienione w programie RFEM w sekcji "Typy dla prętów"
Dostępnych jest kilka typów usztywnień. W tym przykładzie na początku i na końcu pręta została użyta „Blacha końcowa”. „Płaskie” jest używane dla usztywnień pośrednich. Dla każdego usztywnienia określa się położenie, materiał i rozmiar.
Opcja "Uwzględnij usztywnienie" jest dostępna od momentu aktywacji rozszerzenia Projektowanie konstrukcji stalowych. Opcję tę można włączać i wyłączać, aby uwzględnić wpływ poszczególnych usztywnień na obliczenia.
W przypadku opcji „Blacha czołowa” usztywnienie może być uznane za „Niesztywne” lub „Sztywne”. "Niesztywne"' jest wybrane w przypadku, gdy dla panelu czołowego uwzględniono częściowe oddziaływanie pola rozciągające zgodnie z sekcją G2.3. W przypadku wybrania opcji "Sztywny" panel końcowy obliczany jest zgodnie z sekcją G2.2 (jako panel wewnętrzny). Usztywnienie „sztywne” w programie RFEM jest traktowane jako model z „ukrytym” występem usztywniającym za pomocą dwóch umieszczonych blisko siebie elementów usztywniających.
Sprężyna deplanacyjna jest obliczana automatycznie. Nie jest on jednak uwzględniany w analizie bez rozszerzenia Skręcanie skrępowane (7 stopni swobody).
Usztywnienia poprzeczne nie mają wpływu na sztywność w przypadku obliczeń z 6 stopniami swobody.
4) Wytrzymałość na ścinanie w rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji stalowych
Jak stwierdzono w sekcji G2.2, można zastosować większą nominalną wytrzymałość na ścinanie z przekroju G2.1 (bez oddziaływania pola rozciąganego) i przekroju G2.2 (z uwzględnieniem oddziaływania pola rozciąganego). Oba warunki są sprawdzone w rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji stalowych w sekcji Kontrola projektu GG6100.
Aby wyświetlić warunek projektowy dla panelu czołowego zgodnie z sekcją G2.3, należy wybrać zakładkę „Stopnie obliczeniowe według położenia”. W tym przykładzie, stopień wykorzystania warunku projektowego dla panelu czołowego jest mniejszy niż dla panelu wewnętrznego.
5) Wymagania dla usztywnienia poprzecznego zgodnie z AISC, sekcja G2.4 [1]
Oprócz określenia wytrzymałości pręta na ścinanie, sprawdzenie projektu GG6130 weryfikuje:
- Stosunek szerokości do grubości usztywnienia (AISC Równ. G2-16)
- Moment bezwładności usztywnienia (AISC Równ. G2-17)
Za pomocą opcji "Usztywnienia poprzeczne pręta" w programie RFEM można uwzględnić usztywnione środniki blachownic.
