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2021-03-08

Allgemeines Verfahren für Stabilitätsnachweise nach EN 1993-1-1 und Knicken in der Haupttragebene

In der EN 1993-1-1 wurde mit dem Allgemeinen Verfahren ein Nachweisformat für Stabilitätsnachweise eingeführt, welches sich für ebene Systeme mit beliebigen Randbedingungen und veränderlicher Bauhöhe anwenden lässt. Die Nachweise können für eine Belastung in der Haupttragebene und gleichzeitiger Druckbeanspruchung geführt werden. Dabei werden die Stabilitätsfälle Biegedrillknicken und Biegeknicken aus der Haupttragebene heraus, also um die schwache Bauteilachse, nachgewiesen. Häufig stellt sich daher die Frage, wie in diesem Zusammenhang Biegeknicken in der Haupttragebene nachgewiesen werden kann.

Nachweisformat nach dem Allgemeinen Verfahren nach 6.3.4

根据通用方法的设计是通过由缩减因子χ运算,其从平面考虑到稳定性失败减少在其主承重平面系统的承重能力进行。

(χ运算⋅αULT,K)/γM1≥1.0

χ... 平面内屈曲和弯扭屈曲的折减系数
αult,k... 荷载设计值的放大系数,通过该系数可以得出结构平面内变形的结构构件的标准承载能力
γM1... 稳定性验算的分项系数

因此在计算放大系数αult,k时,也考虑结构体系平面上的稳定性失效。 在计算内力和弯矩时,必须考虑在结构体系平面内所有的缺陷和影响。

计算放大倍数αult,k

放大系数是由设计内力和弯矩以及结构在主荷载平面上的结构构件的抗力计算得出的。

1/αult,k = NEd/NRk + My,Ed/My,Rk

αult,k... 荷载设计值的放大系数,通过该系数可以得出结构平面内变形的结构构件的标准承载能力
Ned ... 作用法力的设计值
Nrk... 特征法向力承载力
My,Ed... y轴作用弯矩设计值
My,Rk... 围绕y轴的典型弯矩承载力

检查在主承重平面上考虑弯曲屈曲的问题

为了估算二阶效应对主支承平面内力和弯矩的影响,可以计算相应的放大系数αcr作为比较值。 根据EN 1993-1-1中的规则,弹性确定内力时,如果该系数超出极限值10,那么不需要在主支撑平面中考虑弯曲屈曲。

αcr,ip≥10

αcr,ip... 为了在主承载平面内达到稳定失效的弹性临界屈曲荷载,必须增加荷载设计值时的放大系数

在RFEM和RSTAB中可以通过使用RF-STABILITY和RSBUCK确定振型和相应的放大系数。 如果所有荷载系数小于20的振型形状都具有一个垂直于主承载平面的挠度,那么在主承载平面内稳定性验算的放大系数大于该极限值,并且在这种情况下不需要在设计中被考虑。

Ansatz von Imperfektionen in der Haupttragebene

如果要在主承载平面上分析稳定性失效,那么必须按照欧洲规范EN 1993-1-1中第5.3.2节中应用相应的等效缺陷,按照二阶理论来确定内力和弯矩。 在设计中直接使用放大系数αult,k进行考虑,放大系数α现在变得更小。

在这种情况下,正确应用等效缺陷非常重要,这些缺陷必须在缺陷上产生最不利的作用。 如有需要,可以考虑数个变体。

Beispiel gevouteter Rahmen

铰接缝节点处为斜截面形式的Hall框架,按照一般方法进行稳定性分析。 首先,确定主要荷载作用下框架结构中屈曲的放大系数。

该系数是8.7,因此小于极限值10。 内力和弯矩按照框架上的缺陷按照二阶理论进行计算。 为了考虑框架的对称和不对称的屈曲形状,使用了两种不同的缺陷形状。 这些形状是由框架柱的倾角和初弯曲按照表5.1中最不利的截面屈曲曲线得出。

现在使用这些内力和弯矩可以按照一般方法进行稳定性分析。 为此,可以将整个框架作为一组杆件进行选择,然后按照主模型设置节点支座。

借助特征值求解器,可以确定杆件组x位置的放大系数αcr,op ,并用于该设计中。 相应的振型可以在图形视图中检查。


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