Travi, nervature, travi a T: modellazione e determinazione delle forze interne

Articolo tecnico

Travi a vista o travi a T sono spesso utilizzate nelle strutture in cemento armato. In contrasto con la rappresentazione precedente e le opzioni di calcolo in cui, ad esempio, un fascio di downstand è stato considerato come un supporto fisso e la reazione di supporto determinata è stata applicata a una struttura membro separata utilizzando una sezione a T, il software strutturale FEA definitivo come RFEM consente a considerare la struttura nel suo insieme e quindi ottenere un'analisi più precisa.

Vantaggi della rappresentazione tramite l'uso di un membro di tipo costola in RFEM

È considerata la rigidità o la flessibilità di un raggio di abbassamento. Pertanto, la sua influenza sulla distribuzione delle forze interne e la deformazione può essere rappresentata.

Parametri costola

Figura 01 - Parametri di Rib 3D

Per la costola in una posizione 3D, ci sono due parametri essenziali. Innanzitutto, c'è la larghezza di integrazione che definisce l'area per l'integrazione delle forze interne. Per questo, l'area di integrazione su ciascun lato non deve superare più superfici. Secondo, l'allineamento delle costole deve essere definito. I dati di posizione si riferiscono al sistema di assi locale della superficie compresa la nervatura.

Sezione trasversale della nervatura

Come sezione trasversale della nervatura, è necessario definire una parte della sezione trasversale, che è disponibile in aggiunta sulla superficie. Per la progettazione di una trave a T, il programma genera una sezione trasversale lorda della trave a T.

Determinazione delle forze interne per il design

Prima del progetto, vengono determinate le forze interne e la relazione con il centroide della trave a T (di solito sezione a T o sezione a L). Per questo, la componente di forza interna della piastra e il componente costola sono integrati. Le forze interne sono integrate perpendicolarmente all'asse delle costole.

Figura 02 - Visualizzazione delle forze interne per solo nervature

Per il componente piastra, le seguenti forze interne derivano dall'integrazione delle forze interne nelle superfici. Si presume che i sistemi di asse locale della costola e la superficie siano gli stessi. Se questi non dovessero essere uguali, le forze interne devono essere prima trasformate nel sistema di asse locale della nervatura.

Figura 03 - Eccentricità delle parti della sezione trasversale

Le forze interne della componente costale corrispondono alle forze interne dell'elemento inclusa la sezione trasversale della nervatura. In RFEM, è possibile visualizzare le forze interne senza i componenti di superficie inclusi per la valutazione delle forze interne. Puoi regolarlo in Project Navigator - Visualizza in "Risultati" -> "Nervature - Contributo effettivo su superficie / membro".

Figura 04 - Visualizzazione delle forze interne per T-Beam 1

Si ottengono le forze interne risultanti del fascio a T, in cui le forze interne della piastra e del componente costale si riferiscono al centroide della sezione a T.

Figura 05 - Parti della sezione trasversale - Rib 3D

Il momento flettente della trave a T risultante può essere ottenuto per una sezione a T come segue:
M y = M , piastra + M , nervatura - piastra ∙ N piastra + e nervatura ∙ N nervatura
Il programma determina sempre le forze interne risultanti delle sezioni T-beam in base all'impostazione predefinita.

Figura 06 - Componente della forza interna - Piastra

Rib in 2D

Fondamentalmente, non si tratta di un problema puramente bidimensionale nel caso delle travi a T. Gli utenti devono essere consapevoli del fatto che la considerazione delle costole in 2D richiede necessariamente una semplificazione. Poiché l'allineamento di elementi eccentrici non è possibile in 2D, l'asse centroidale della sezione a T gira nel piano di superficie. Questo approccio richiede ulteriori passaggi quando si considera la rigidità della struttura.

Figura 07 - Rib 2D

Oltre ai parametri della nervatura in 3D, è necessario applicare ulteriori parametri della nervatura in 2D per considerare la rigidità della sezione a T. Considerando internamente la nervatura in 2D, la rigidezza di sovrapposizione determina l'area di larghezza di integrazione b1 e b2. Pertanto, la riduzione della rigidezza della superficie nell'area di integrazione è attiva a causa dell'impostazione predefinita dei parametri della nervatura. Tuttavia, gli utenti dovrebbero notare che questa applicazione porta alla concentrazione della rigidità lungo l'asse della costola, che non si verifica quindi nella realtà o nella visualizzazione della costola in 3D.

Figura 08 - Parametri aggiuntivi - Rib 2D

Poiché l'eccentricità in 2D non può essere visualizzata, viene presa in considerazione l'influenza dell'eccentricità sulla rigidità, ovvero i componenti aggiuntivi di Steiner. Per la rigidità torsionale, la parte della sezione a T e la superficie sono sovrapposte. L'attività di rigidità torsionale della sezione a T può essere ridotta manualmente. Generalmente, non è possibile specificare un fattore di riduzione o un valore percentuale per la rigidità torsionale effettiva poiché dipenderebbe dalla geometria della sezione trasversale.

Pertanto, è meglio utilizzare la versione 3D di RFEM anziché la versione 2D per rappresentare i fasci di downstand.

Riferimento

[1] Barth, C. & Rustler, W. (2013). Finite Elemente in der Baustatik-Praxis (2a ed.). Berlino: Beuth.

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