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

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

Commento:
Il modulo aggiuntivo RF-TIMBER CSA consente di progettare travi in legno secondo la norma canadese 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 verifica la resistenza del momento flettente nel modulo aggiuntivo RF-TIMBER CSA di RFEM utilizzando le equazioni analitiche passo dopo passo secondo la norma canadese CSA O86-14, compresi i coefficienti di modifica della flessione, la resistenza calcolata del momento flettente e rapporto di progetto finale.

Descrizione:
Analisi della trave in legno

La progettazione viene eseguita con un semplice supporto Travi in abete Douglas e abete rosso (DF-L SS) con una lunghezza di 3 m e una lunghezza nominale di 38 mm 89 mm e un carico puntuale medio di 1.250 kip. In questo progetto, dovrebbero essere determinati i coefficienti di flessione e la resistenza della trave. Si presume una lunga durata di azione. I criteri di caricamento sono semplificati per questo esempio. Combinazioni di carico tipiche possono essere trovate nel capitolo 5.2.4 [1]. Nella figura 01 è mostrato un diagramma della trave semplice con carichi e dimensioni.

Proprietà della trave

La sezione trasversale usata in questo esempio è un legname con una dimensione nominale di 89 mm 184 mm. Di seguito sono descritti i calcoli effettivi delle proprietà della sezione trasversale della trave di legno segato:

b = 3,50 pollici, d = 7,24 pollici, L = 10 piedi

Area della sezione trasversale lorda:

Ag = b ⋅ d = (3,50 pollici) ⋅ (7,24 pollici) = 25,34 pollici²

Moduli di resistenza:

Momento d'inerzia:

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

Valore di progetto di flessione di riferimento:

fb = 2393,12 psi

Modulo di elasticità:

E = 1.812.970 psi

Coefficienti di modifica della trave

Per la progettazione di aste in legno secondo CSA O86 - 14, i coefficienti di modifica devono essere applicati al valore di progetto della flessione di riferimento (fb). In questo modo, si ottiene finalmente il valore flettente di progetto regolato (Fb) e la capacità del momento flettente considerato (Mr).

Fb = fb ⋅ (KD ⋅ KH ⋅ Ks ⋅ KT)

Di seguito, ogni fattore di modifica per questo esempio è spiegato e determinato in dettaglio.

KD - Il coefficiente di durata dell'azione tiene conto dei diversi periodi di carico. I carichi da neve, vento e sismici sono considerati con KD. Ciò significa che KD dipende dal caso di carico. In questo caso, KD è applicato con 0.65 secondo la Tabella 5.3.2.2 [1] assumendo un carico a lungo termine.

KS - Il coefficiente di utilizzo a umido tiene conto delle condizioni di utilizzo a secco o a umido sul legno segato e le dimensioni della sezione trasversale. In questo esempio, assumiamo una flessione in condizioni estreme di fibra e di bagnato. In base alla tabella 6.4.2 [1], Ks è uguale a 0,84.

KT- Il coefficiente di adattamento per il trattamento tiene conto del legno che è stato trattato con ritardanti di fiamma o altri prodotti chimici che riducono la resistenza. Questo fattore è determinato dalla resistenza e dalla rigidezza in base al tempo, alla temperatura e al test di umidità documentati. Per questo fattore, vedere la sezione 6.4.3 [1]. Questo esempio moltiplica 0,95 per il modulo di elasticità e 0,85 per tutte le altre proprietà quando si assumono condizioni di bagnato.

KZ - Il coefficiente di dimensione tiene conto delle diverse dimensioni del legno e di come il carico viene applicato alla trave. È possibile trovare ulteriori informazioni su questo fattore nella Sezione 6.4.5 [1]. Per questo esempio, KZ è uguale a 1,30 relativo a dimensioni, flessione e taglio e alla Tabella 6.4.5 [1].

KH - Il coefficiente di sistema tiene conto delle aste di legno segate costituite da tre o più aste sostanzialmente parallele. Queste parti non devono trovarsi a più di 610 mm di distanza e sopportare il carico reciprocamente. Questo criterio è definito nella sezione 6.4.4 [1]. Per questo esempio, KH è uguale a 1.10 secondo la Tabella 6.4.4, poiché lo assumiamo come asta di flessione e caso 1.

KL - Il coefficiente di stabilità laterale considera i vincoli laterali lungo la lunghezza dell'asta, che impediscono lo spostamento laterale e la rotazione. Di seguito, viene calcolato il coefficiente di stabilità laterale (KL).

Resistenza nominale fattorizzata a flessione (FB)

La resistenza a flessione nominale considerata (Fb) è determinata nella sezione seguente. Fb viene calcolato moltiplicando la rigidezza a flessione specificata (fb) per i seguenti fattori di modifica.

KD = 0,65

KH = 1,10

Ks = 0,84

KT = 0,85

Ora possiamo usare Fb con la seguente equazione della Sez. 6.5.4.1 [1].

Fb = fb ⋅ (KD ⋅ KH ⋅ Ks ⋅ KT)

Fb = 1.221,71 psi

Fattore di stabilità laterale, KL

Il coefficiente di sicurezza posizionale (KL) è preso dalla Sez. 6.5.4.2 [1]. Prima di poter determinare KL, è necessario calcolare il rapporto di snellezza. Innanzitutto, la lunghezza efficace (Le) è determinata nella Tabella 7.5.6.4.3 [1]. In questo esempio con una trave, viene applicato un carico concentrato nel mezzo senza colonne intermedie. Si presume che la lunghezza non supportata (lu) sia di 3 m.

Le = 1,61 (lu)

Le = 5 m

Poi, il rapporto di snellezza (CB) della sez. 7.5.6.4.3 [1].

CB = 10,69

Poiché t ...