KB 001631 | Progettazione di travi in legno secondo la norma 2014 CSA

Soggetto:
Progettazione di travi in legno secondo la norma 2014 CSA

Commento:
Utilizzando il modulo RF-TIMBER CSA, la verifica di travi in legno è possibile secondo il metodo ASD della norma CSA O86 - 14. Il calcolo accurato della capacità di flessione dell'asta di legno e dei coefficienti di regolazione è importante ai fini della sicurezza e della progettazione. Il seguente articolo verificherà la resistenza del momento flettente fattorizzato nel modulo aggiuntivo di RFEM RF-TIMBER CSA utilizzando le equazioni analitiche passo dopo passo secondo la norma CSA O86-14 compresi i coefficienti di modifica della flessione, la resistenza del momento flettente fattorizzato e la verifica finale rapporto.

Descrizione:
Analisi della trave in legno

La verifica viene eseguita con una sezione trasversale semplicemente supportata sarà progettata una trave di abete-larice di Douglas Structural (DF-L SS) lunga nominale 38 mm ⋅ 89 mm con un carico puntuale a metà campata di 1.250 kips. L'obiettivo di questa analisi è determinare i coefficienti di flessione modificati e la resistenza del momento della trave. Si presume una lunga durata del carico. I criteri di caricamento sono semplificati per questo esempio. Le combinazioni di carico tipiche possono essere referenziate nel cap. 5.2.4 [1]. Nella figura 01 è mostrato un diagramma della trave semplice con carichi e dimensioni.

Proprietà della trave

La sezione trasversale utilizzata in questo esempio è un legname della dimensione nominale di 89 mm ⋅ 184 mm. I calcoli reali delle proprietà della sezione trasversale della trave in legno segato possono essere visualizzati di seguito:

b = 90 mm, d = 190 mm, L = 3 m

Area della sezione trasversale lorda:

Ag = b ⋅ d = (3.50 in.) ⋅ (7.24 in.) = 25.34 in.²

Moduli di resistenza:

Momento d'inerzia:

Il materiale che sarà utilizzato per questo esempio è DF-L SS. Le proprietà del materiale sono le seguenti:

Valore di progetto di flessione di riferimento:

fb = 2,393,12 psi

Modulo di elasticità:

E = 1.812.970 psi

Coefficienti di modifica della trave

Per la verifica di aste in legno secondo la norma CSA O86 - 14, i coefficienti di modifica devono essere applicati al valore di progetto di flessione di riferimento (fb). Ciò fornirà infine il valore di progetto a flessione regolato (Fb) e la resistenza al momento flettente fattorizzata (Mr).

Fb = fb ⋅ (KD ⋅ KH ⋅ Ks ⋅ KT)

Di seguito, ogni coefficiente di modifica è ulteriormente spiegato e determinato per questo esempio.

KD - Il coefficiente di durata del carico tiene conto dei diversi periodi di carico. I carichi di neve, vento e terremoti sono considerati con KD. Ciò significa che KD dipende dal caso di carico. In questo caso, KD è impostato a 0,65 secondo la Tabella 5.3.2.2 [1] assumendo una durata del carico a lungo termine.

KS - Il coefficiente di esercizio a umido considera le condizioni di esercizio a secco o su umido sul legname segato e le dimensioni della sezione trasversale. Per questo esempio, assumiamo la flessione alle condizioni estreme di fibra e di servizio bagnato. In base alla tabella 6.4.2 [1] Ks è uguale a 0.84.

KT - Il coefficiente di correzione del trattamento considera il legno che è stato trattato con sostanze chimiche ignifughe o altre sostanze chimiche che riducono la resistenza. Questo coefficiente è determinato dalle capacità di resistenza e rigidezza in base al test documentato di tempo, temperatura e umidità. Per questo coefficiente, cap. 6.4.3 [1] è referenziato. In questo esempio, 0,95 sarà moltiplicato per il modulo di elasticità e 0,85 per tutte le altre proprietà quando si assumono condizioni di esercizio bagnato.

KZ - Il coefficiente dimensionale considera le dimensioni variabili del legname e il modo in cui il carico viene applicato alla trave. Maggiori informazioni su questo fattore possono essere trovate nel cap. 6.4.5 [1]. Per questo esempio, KZ è uguale a 1.30 in base alle dimensioni, alla flessione e al taglio e alla Tabella 6.4.5 [1].

KH - Il coefficiente di sistema tiene conto delle aste di legno segato che sono costituite da tre o più aste essenzialmente parallele. Queste parti non devono essere distanziate di più di 24 pollici l'una dall'altra e sopportare il carico l'una dall'altra. Questo criterio è definito come caso 1 nel cap. 6.4.4 [1]. Per questo esempio KH è uguale a 1.10 usando la Tabella 6.4.4 perché la assumiamo come un'asta flettente e il caso 1.

KL - Il coefficiente di stabilità laterale considera i vincoli laterali previsti lungo la lunghezza dell'asta che aiutano a prevenire lo spostamento laterale e la rotazione. Il coefficiente di stabilità laterale (KL) è calcolato di seguito.

Resistenza specificata fattorizzata in flessione (FB)

La resistenza specificata fattorizzata in flessione (Fb) è determinata nella sezione seguente. Fb si calcola moltiplicando la resistenza specificata per flessione (fb) per i seguenti coefficienti di modifica.

KD = 0,65

KH = 1,10

Ks = 0,84

KT = 0,85

Ora possiamo calcolare Fb usando la seguente equazione dal cap. 6.5.4.1 [1].

Fb = fb ⋅ (KD ⋅ KH ⋅ Ks ⋅ KT)

Fb = 1,221,71 psi

Coefficiente di stabilità laterale, CL

Il coefficiente di stabilità laterale (KL) è calcolato dal cap. 6.5.4.2 [1]. Prima di poter determinare KL, è necessario calcolare il rapporto di snellezza. Innanzitutto, la lunghezza efficace (Le) si trova nella Tabella 7.5.6.4.3 [1]. Per questo esempio di trave, un carico concentrato viene applicato al suo centro senza vincoli intermedi. La lunghezza non supportata (lu) è presa come 3 m.

Le = 1.61 (lu)

Le = 5 m.

Quindi, il rapporto di snellezza (CB) può essere calcolato in base al cap. 7.5.6.4.3 [1].

CB = 10.69

Poiché t...