Lokální boulení ohybových prutů podle ADM 2020 v programu RFEM 6

Odborný článek z oblasti statiky za použití softwaru Dlubal

  • Databáze znalostí

Odborný článek

U hliníkového profilu prutu složeného ze štíhlých prvků může dojít k selhání v důsledku lokálního boulení jeho pásnic nebo stojiny ještě před dosažením plné pevnosti. V addonu Posouzení hliníkových konstrukcí jsou k dispozici tři možnosti pro stanovení jmenovité pevnosti v ohybu, Mnlb pro mezní stav lokálního boulení při posouzení podle Aluminium Design Manual z roku 2020 [1].

  • F.3.1 Metoda váženého průměru

Jedná se o nejběžnější metodu používanou v příkladech ADM a také o přednastavenou volbu v programu RFEM 6. Metoda váženého průměru kombinuje pevnosti stanovené zvlášť pro každý prvek pomocí rovnice F.3-1 z ADM 2020 [1].

  • F.3.2 Přímá pevnostní metoda

V této metodě se pevnost při lokálním boulení průřezu jako celku stanoví pomocí analýzy, která přímo zahrnuje interakci prvků. Tato metoda je ze všech tří metod nejpřesnější a nejkomplexnější.

  • F.3.3 Metoda hraničních prvků

Tato metoda omezuje pevnost prutu v ohybu na základě nejnižší pevnosti při lokálním boulení všech prvků. Tato metoda je často méně přesná a konzervativnější, protože nezohledňuje interakci mezi prvky.

Všemi třemi metodami uvedenými v článku F.3 Lokální boulení se dosud určovala pevnost při lokálním boulení se zřetelem k článkům B.5.4 a B.5.5. Tyto články stanovují pevnost prvků v prostém tlaku a prvků v tlaku a ohybu. Kromě poměru šířky a tloušťky b/t má na stabilitu při lokálním boulení vliv to, zda je prvek podepřen na jednom konci nebo na obou koncích.

Porovnání výsledků získaných třemi různými metodami v programu RFEM

Pevnost při lokálním boulení hliníkového nosníku v příkladu 3 v ADM je porovnána s výsledky různých výše popsaných metod v programu RFEM.

Pro 16 stop dlouhý nosník byl použit průřez AW 5 x 3,70 a materiál 6061-T6 (B221). Nosník má spojitou příčnou podporu a svislé podpory v rozestupech 4,0 stopy. Je zatížen rovnoměrným vlastním zatížením 4,50 k/ft (obrázek 2).

Průřezové charakteristiky jsou znázorněny na obrázku 3.

Pro stanovení jmenovité ohybové pevnosti prutu je zapotřebí napětí při lokálním boulení na pásnici a stojině.

Napětí při lokálním boulení na pásnici

Pásnice (plochý prvek podepřený na jednom okraji) je rovnoměrně zatížena tlakem. Její lokální boulení se stanoví podle kapitoly B.5.4.1.

Poměrná štíhlost b/t se rovná [(3,5 in -0,19 in - 2*0,30 in)/2] / 0,32 in = 4,234

Součinitel štíhlosti λ1 = 6,7 lze najít na základě rovnice uvedené v článku B.5.4.1 nebo přímo v tabulce 2-19 v části VI.

Protože b/t = 4,234 je menší než λ1 = 6,7, převládá mezní stav tečení. Proto prosté tlakové napětí Fc = Fcy = 35,0 ksi (tabulka A.4.1 a tabulka A.4.3).

Napětí při lokálním boulení na stojině

Stojina (plochý prvek podepřený na dvou okrajích) je namáhána ohybovým tlakem. Její lokální boulení se stanoví podle kapitoly B.5.5.1.

Poměrná štíhlost b/t se rovná [(5,0 in -2*0,32 in -2*0,3 in)] / 0,19 in = 19,789

Součinitel štíhlosti λ1 = 33,1 lze najít na základě rovnice uvedené v článku B.5.5.1 nebo přímo v tabulce 2-19 v části VI.

Protože b/t = 19,789 je menší než λ1 = 33,1, převládá mezní stav tečení. Proto napětí v ohybovém tlaku, Fb = 1,5*Fcy = 1,5*35,0 ksi = 52,5 ksi (tabulka A.4.1 a tabulka A.4.3).

V detailech posudku v programu RFEM 6 jsou pro každou metodu uvedeny použité rovnice a odkazy. Výsledky každé metody lze snadno ověřit.

  • Jmenovitá pevnost v ohybu Mnlb Metodou váženého průměru podle F.3.1
  • Jmenovitá pevnost v ohybu Mnlb Přímou pevnostní metodou podle F.3.2
  • Jmenovitá pevnost v ohybu Mnlb Metodou hraničních prvků podle F.3.3

Jedná se o metodu použitou v příkladu 3 [1]. Nepatrný rozdíl ve využití pochází z rovnice nosníku, která je použita pro stanovení maximálního požadovaného ohybového momentu.

Závěr

V našem příkladu jsou využití při metodě váženého průměru a přímé pevnostní metodě téměř shodná (0,657 a 0,662). A podle očekávání je metoda hraničních prvků nejkonzervativnější a má nejvyšší využití (0,749).

Autor

Cisca Tjoa, PE

Cisca Tjoa, PE

Inženýrka technické podpory

Paní Cisca Tjoa je zodpovědná za technickou podporu zákazníkům a další vývoj programů pro severoamerický trh.

Klíčová slova

Lokální boulení Ohybové pruty Posouzení hliníkových konstrukcí

Literatura

[1]   Aluminum Design Manual 2020

Napište komentář...

Napište komentář...

  • Navštíveno 508x
  • Aktualizováno 11. ledna 2023

Kontakt

Kontakt na Dlubal Software

Máte další dotazy nebo potřebujete poradit? Kontaktujte nás prostřednictvím naší bezplatné e-mailové podpory, chatu nebo na fóru, případně využijte naše FAQ, které máte nepřetržitě k dispozici.

+420 227 203 203

[email protected]

Online školení | Anglicky

Eurokód 3 | Ocelové konstrukce podle DIN EN 1993-1-1

Online školení 2. března 2023 9:00 - 13:00 CET

Online školení | Anglicky

Eurokód 5 | Dřevěné konstrukce podle DIN EN 1995-1-1

Online školení 16. března 2023 9:00 - 13:00 CET

Online školení | Anglicky

Eurokód 5 | Dřevěné konstrukce podle DIN EN 1995-1-1

Online školení 8. prosince 2022 9:00 - 13:00 CET

Online školení | Anglicky

Eurokód 3 | Ocelové konstrukce podle DIN EN 1993-1-1

Online školení 17. listopadu 2022 9:00 - 13:00 CET

Online školení | Anglicky

RFEM 6 pro studenty | USA

Online školení 8. listopadu 2022 13:00 - 16:00 EDT

Analýza fází výstavby\n v programu RFEM 6

Analýza fází výstavby v programu RFEM 6 (USA)

Webinář 19. října 2022 14:00 - 15:00 EDT

Online školení | Anglicky

Eurokód 5 | Dřevěné konstrukce podle DIN EN 1995-1-1

Online školení 15. září 2022 9:00 - 13:00 CEST

Online školení | Anglicky

Eurokód 3 | Ocelové konstrukce podle DIN EN 1993-1-1

Online školení 8. září 2022 9:00 - 13:00 CEST

CFD simulace větru v programu RWIND 2

CFD simulace větru v programu RWIND 2 (USA)

Webinář 29. června 2022 14:00 - 15:00 EDT

Online školení | Anglicky

Eurokód 5 | Dřevěné konstrukce podle DIN EN 1995-1-1

Online školení 15. června 2022 8:30 - 12:30 CEST

Online školení | Anglicky

RFEM 6 pro studenty | USA

Online školení 8. června 2022 13:00 - 16:00 EDT

RFEM 6
Hliníková konstrukce, deformace

Posouzení

Addon Posouzení hliníkových konstrukcí posuzuje hliníkové pruty na mezní stav únosnosti a použitelnosti podle různých norem.

Cena za první licenci
1 850,00 EUR