Influenza dei parametri per la verifica di instabilità flesso-torsionale in RF-STEEL EC3

Articolo tecnico

Le finestre di immissione in RF-/STEEL EC3 distinguono tra l'analisi di instabilità flessionale e flesso-torsionale. Nel seguito, i parametri relativi all'instabilità flesso-torsionale saranno descritti mediante un esempio.

Figura 01 - Sbalzo con vincolo laterale

In un articolo precedente, sono stati già mostrati gli effetti dei vincoli esterni laterali e delle lunghezze libere di inflessione Lcr,y/z. I parametri per l'instabilità flesso-torsionale includono anche le lunghezze Lw e LT nonché il coefficiente di vincolo kz e il coefficiente di ingobbamento kw per una definizione più dettagliata.

Figura 02 - Finestra di immissione di RF-/STEEL EC3

Coefficiente di vincolo kz

Un solutore interno agli autovalori può essere utilizzato per determinare il momento di instabilità flesso-torsionale ideale. Richiede un modello interno monodimensionale con quattro gradi di libertà (uy, φz, φx, ω).

Figura 03 - Definizione degli assi

Il coefficiente kz controlla i vincoli all'inizio e alla fine dell'asta rispetto ai gradi di libertà uy (spostamento in y) e φz (rotazione intorno a z). In questo esempio, entrambi i parametri sono bloccati all'inizio dell'asta. Alla fine dell'asta, si può supporre che è bloccato solo lo spostamento in uy. Questa situazione corrisponde alla definizione kz = 0.7le.

Figura 04 - Coefficienti di vincolo e di d'ingobbamento

Coefficiente d'ingobbamento kw

Questo parametro è utilizzato anche per vincolare il modello interno monodimensionale. Controlla i restanti gradi di libertà φx (rotazione intorno a x) e ω (ingobbamento). A causa del vincolo esterno della trave, entrambi i gradi di libertà sono bloccati all'inizio. All'estremità libera, φx o ω non saranno bloccati. Questo corrisponde alla definizione kw = 2.0le.

Lunghezza di ingobbamento Lw

La lunghezza di ingobbamento è inclusa nella determinazione di Mcr. Corrisponde alla distanza dei vincoli laterali e torsionali e quindi non è necessariamente identica alla lunghezza di libera inflessione Lcr,z. Ciò risulta evidente anche quando si confrontano i momenti critici elastici Mcr tra RF-/STEEL EC3 e LTBeamN (programma per determinare i carichi critici).

La lunghezza di libera inflessione è pari a Lcr,z = 0,7 ⋅ L (analogo a Eulero Caso 3). Al contrario, la lunghezza di ingobbamento è pari a Lw = L. In RF-/STEEL EC3, Mcr per questo risulta pari a 105,90 kNm. Questo corrisponde al risultato del programma LTBeamN, che calcola Mcr = 105,77 kNm. Per confronto: Usando la lunghezza di ingobbamento di 0,7 ⋅ L si otterrebbe Mcr = 174 kNm.

Figura 05 - Confronto tra RF-/STEEL EC3 e LTBeamN

Lunghezza torsionale LT

La lunghezza torsionale è la lunghezza determinante per l'analisi di instabilità torsionale secondo 6.3.1.4 [1]. Viene eseguita solo per la forza di compressione. Non ha alcun effetto sull'analisi di instabilità flesso-torsionale. Nell'esempio, si pone uguale alla lunghezza dell'asta.

Confronto con l'input per mezzo di vincoli esterni nodali analogo alla finestra 1.7

Progettando set di aste secondo 6.3.4 [1], RF-/STEEL EC3 offre la possibilità di definire direttamente il modello interno monodimensionale tramite i vincoli esterni nodali. Qui, sono disponibili i quattro gradi di libertà. Nel seguente confronto delle opzioni di input, vogliamo chiarire che è possibile avere lo stesso risultato. Per questo, il sistema strutturale rimarrà identico. Verranno modificati solo il carico e la sezione trasversale. Invece di una IPE 160, è selezionata una semplice sezione a T simmetrica. Così, sarà necessario il progetto secondo 6.3.4 [1]. Nella figura seguente, è possibile vedere una panoramica comparativa dell'input per le lunghezze libere di inflessione a sinistra e per i vincoli esterni nodali a destra. Il risultato dimostra l'ipotesi fatta all'inizio.

Figura 06 - Confronto delle opzioni di input

Sommario

RF-/STEEL EC3 generalmente assume una trave a campata singola con vincoli laterali e torsionali. I parametri predefiniti sono allineati con essa. Con questi fattori preimpostati, l'utente ha la possibilità di visualizzare altri sistemi strutturali. Spetterà infine all'utente decidere quali saranno i gradi di libertà nei rispettivi punti nodali.

Parole chiave

Lunghezza di ingobbamento Lunghezza torsionale Coefficiente di vincolo Coefficiente di d'ingobbamento Instabilità flesso-torsionale Ingobbamento

Bibliografia

[1]   Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1‑1: General rules and rules for buildings; EN 1993‑1‑1:2010‑12
[2]   Manual RF-/STEEL EC3. (2018). Tiefenbach: Dlubal Software.

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