Analisi di instabilità di pannelli Xlam e componenti strutturali bidimensionali | Parte 3

Articolo tecnico

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Questo articolo spiega l'alternativa al metodo dell'asta equivalente che offre la possibilità di determinare le forze interne della parete suscettibili all'instabilità secondo l'analisi del secondo ordine considerando le imperfezioni e di eseguire successivamente il progetto della sezione trasversale per la flessione e la compressione.

Per confrontare i risultati con il metodo dell'asta equivalente o per creare la stessa condizione preliminare, si considerano solo i risultati della sezione di parete tra le porte. Poiché il carico introdotto nella rispettiva sezione della parete dagli architravi della porta è concentrato sulla zona d'angolo delle aperture della porta, lì (localmente) vi è anche una forza assiale maggiore rispetto al centro della sezione della parete (vedi Figura 1).

Figura 01 - Effetti locali relativi al carico Introduzione

Il Metodo dell'asta equivalente non ha considerato questi effetti locali poiché sono stati calcolati con una forza assiale "sfocata". Per considerare questo anche nel progetto della superficie (per ottenere le stesse condizioni), si inserisce una regione media, che "distribuisce" le forze interne sulla rispettiva sezione della parete (vedi Figura 2). Le tensioni locali sono considerate nel progetto, ovviamente, e non saranno ulteriormente spiegate in questo articolo.

Figura 02 - Sinistro: distribuzione reale dell'azione assiale / Destra: distribuzione costante dell'azione assiale

Per considerare la pre-deformazione senza stress (imperfezione) secondo [ 5.4 ] (2), il modulo aggiuntivo RF-IMP genera una mesh FE pre-deformata dalla modalità di instabilità, che è stata determinata in RF -STABILITÀ (vedi figure 3 e 4). Il valore di 7.5 mm risulta dall'equazione 5.2 di [1].

Figura 03 - Generazione di pre-deformazione in RF-IMP

Figura 04 - 4 - Deformazione iniziale globale della parete

Per determinare le forze interne secondo l'analisi del secondo ordine, è necessario attivare la mesh FE preformata nelle opzioni Extra del rispettivo caso di carico o combinazione di carico (vedere la Figura 5).

Figura 05 - Considerando la pre-deformazione per casi di carico o combinazioni di carico

Pertanto, si verificano ulteriori momenti flettenti per i risultati oltre alle forze assiali (vedere la Figura 6), che devono essere considerati nella progettazione.

Figura 06 - Momenti flettenti risultanti dal calcolo con un'analisi del secondo ordine

Il successivo calcolo in RF-LAMINATE prevede la razione di progetto del 94% per la sezione della parete suscettibile all'instabilità (vedere la Figura 7). Il rapporto di progetto risultante dal metodo dell'asta equivalente è del 144%. A causa del fattore di carico critico molto basso, questa differenza non deve essere interpretata come lineare.

Figura 07 - Rapporto di progetto della sezione della parete suscettibile di instabilità

Le differenze portano ad una piccola parte trascurabile della rigidezza aggiuntiva, che è causata dagli architravi delle porte durante l'analisi del modello di superficie. Tuttavia, la differenza principale tra il calcolo usando il metodo dell'asta equivalente e il calcolo secondo l'analisi del secondo ordine è causata da una diversa applicazione delle rigidezze. Mentre il progetto dell'asta equivalente utilizza i valori di rigidezza a 5 percentili, il progetto secondo l'analisi del secondo ordine applica i valori per le proprietà di rigidezza secondo [1], Sezione 2.2.2 o [2] , Sezione NCI NA.9.3 .3. Tuttavia, [3] Sezione 8.5.1 (2) e [4] prevedono che i singoli componenti strutturali debbano essere calcolati con i valori di rigidezza a 5 percentili divisi per il fattore parziale, e non con i valori per le proprietà di rigidezza. Quando si calcola secondo l'analisi del secondo ordine, questo influisce sul momento flettente aggiuntivo, che risulta dalla pre-deformazione. Inoltre, la tensione di progetto limite calcolata secondo il metodo dell'asta equivalente direttamente con kmod sarà più piccola mentre cambia appena quando calcolata secondo l'analisi del secondo ordine [5] . Pertanto, la rigidezza dovrebbe essere sempre ridotta ulteriormente dal fattore di modifica kmod in conformità con [5], Sezione E 8.5.1.

Al fine di analizzare i vari casi, la Figura 8 mostra cosa significa in realtà su una struttura semplificata. Il carico viene ridotto fino a quando non viene rispettato il progetto del metodo dell'asta equivalente (Caso 4). Per i casi da 1 a 3, l'analisi di stabilità è stata eseguita con forze interne sul modello preformato. Nel caso 1, la rigidezza è considerata con i valori di progetto. Il caso 2 viene calcolato con i valori di rigidezza a 5 percentili e il caso 3 con le proprietà di rigidezza ridotte di kmod . Come confermato in [6] , il risultato con la migliore conformità è fornito dal metodo dell'asta equivalente per il caso 3.

Figura 08 - Rapporto di progetto tra il metodo dell'asta equivalente e l'analisi del secondo ordine con rigidezze differenti

Se le riduzioni di kmod non sono considerate per la rigidezza, anche l'influenza del contenuto di umidità e della durata del carico sulle proprietà di rigidezza, e quindi sulla determinazione delle forze interne, non sarà considerata. Pertanto, la progettazione che applica kmod inferiore a 1.0 può essere errata. Le rigidezze modificate possono essere considerate per ogni combinazione di carico, ad esempio, come mostrato nella Figura 9.

Figura 09 - Modifica di rigidezza per casi e combinazioni di carico

Riferimento

[1] Eurocodice 5: Progettazione delle strutture in legno - Parte 1-1: Generale - Regole comuni e regole per gli edifici; DIN EN 1995-1-1: 2010-12
[2] Allegato nazionale - Parametri determinati a livello nazionale - Eurocodice 5: Progettazione delle strutture in legno - Parte 1-1: Generale - Regole comuni e regole per gli edifici; DIN EN 1995‑1-1/NA: 2013‑08
[3] Progettazione di strutture in legno - Regole generali e regole per gli edifici; DIN 1052: 2008-12
[4] Holzbau - Korrigenda C3 zur Norm SIA 265: 2012
[5] Blass, H. J .; Ehlbeck J .; Kreuzinger H .; Steck G .: Erläuterungen zu DIN 1052: Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken, 2. edizione. Karlsruhe: Bruderverlag, 2005
[6] Möller, G .: Zur Traglastermittlung von Druckstäben im Holzbau; in Bautechnik 5/2007, pag. 329 - 334

Parole chiave

Software per l'analisi di stabilità Instabilità legno a strati incrociati XLAM Metodo dell'asta equivalente Analisi del 2° ordine

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