Soggetto:
Verifica di trave a parete piena secondo AISC 360-22 in RFEM 6
Commento:
La trave a parete piena è una scelta economica per la costruzione di campate lunghe. La trave a parete piena di acciaio con sezione a I ha tipicamente un'anima profonda per massimizzare la sua capacità di taglio e la separazione dell'ala, ma un'anima sottile per ridurre al minimo il peso proprio. A causa del suo grande rapporto altezza-spessore (h/tw), potrebbero essere necessari irrigidimenti trasversali per irrigidire l'anima snella.
Descrizione:
In RFEM 6, l'opzione Irrigidimenti trasversali dell'asta può essere utilizzata per aggiungere gli irrigidimenti necessari lungo la lunghezza dell'asta. La maggiore resistenza a taglio dall'irrigidimento può essere considerata nell'add-on Verifica acciaio.
La sezione AISC G2 'Aste e canali a forma di I'[1] è organizzata in quattro sezioni:
- G2.1 Resistenza a taglio delle anime senza azione del campo di trazione
- G2.2 Resistenza a taglio di pannelli interni con a/h ≤ 3 considerando l'azione del campo di trazione
- G2.3 Resistenza a taglio dei pannelli di estremità dell'anima con a/h ≤ 3 considerando l'azione del campo di trazione
- G2.4 Irrigidimenti trasversali
Cos'è l'azione del campo di trazione?
L'azione del campo di trazione (TFA) è un fenomeno in cui l'anima della trave a parete piena è progettata per avere una resistenza post-instabilità significativa. Nello stato post-instabilità, l'anima è ancora in grado di resistere al carico applicato attraverso la trazione.
Nelle precedenti edizioni di AISC, l'azione di trazione archiviata può essere considerata per i pannelli dell'anima '''interni''' solo quando a/h non supera 3.0 dove ''a'' è la distanza libera tra gli irrigidimenti e ''h' ' è la distanza libera tra le ali.
Nell'edizione AISC 2022, l'azione del campo di trazione parziale può essere considerata anche per i pannelli dell'anima '''end'''. Sulla base dei recenti risultati dei test e della simulazione agli elementi finiti, è stato dimostrato che l'azione del campo di trazione può effettivamente svilupparsi formando cerniere plastiche nelle ali e negli irrigidimenti dei cuscinetti (Commento AISC).
Esempio
Gli esempi G.8A e G.8B di AISC 2022 Esempi di progetto [2] sono presentati per confrontare la resistenza a taglio ottenuta dal modello RFEM. La trave è lunga 1700 cm, alta 90 cm, con ali spesse 4 cm e larghe 40 cm e un'anima di 13/40 cm di spessore. L'ala compressa è controventata in modo continuo, il che suggerisce che la verifica dell'instabilità flesso-torsionale (LTB) può essere disattivata nel programma.
Una trave composta può essere creata utilizzando il tipo di sezione "Parametrica - a parete sottile" e il tipo di produzione "Saldato".
1) Verificare se sono necessari irrigidimenti trasversali secondo AISC sezione G2.4
Gli irrigidimenti trasversali non sono necessari se è soddisfatta ''una'' delle seguenti condizioni.
- h/tw è inferiore a 2.54 √(E/Fy)
33,0 in/0,3125 in = 105,6 è maggiore di 2,54*√(29.000 ksi/50 ksi) = 61,2
- La resistenza a taglio richiesta è inferiore alla resistenza disponibile.
Come mostrato nella verifica GG6100, la resistenza a taglio richiesta (210,0 kips) è maggiore della resistenza a taglio disponibile (176,1 kips).
- Poiché nessuna delle condizioni di cui sopra è soddisfatta, sono necessari irrigidimenti trasversali.
2) Determina la spaziatura degli irrigidimenti
Per il materiale 50 ksi, le tabelle 3-17a, 3-17b e 3-17c del Manuale per le costruzioni in acciaio AISC [3] sono utili per determinare la spaziatura degli irrigidimenti richiesta in base al rapporto h/tw e alla tensione richiesta. In alternativa, è possibile utilizzare un approccio iterativo per tentativi ed errori per stabilire la spaziatura.
In questo esempio, la spaziatura 42 è utilizzata per il pannello di estremità. La resistenza a taglio richiesta in questa posizione può essere facilmente determinata utilizzando lo strumento "Diagramma dei risultati per l'asta selezionata". Alla fine del primo pannello, Vz = 183,7 kips supera la resistenza disponibile = 176,1 kips. Pertanto, vengono aggiunti anche irrigidimenti aggiuntivi con una spaziatura di 90. Un terzo pannello non è richiesto poiché V = 127,5 kips è inferiore a 176,1 kip.
3) Aggiungi "Irrigidimenti trasversali delle aste" elencati in "Tipi di aste" in RFEM
Sono disponibili diversi tipi di irrigidimenti. In questo esempio, "Piastra di estremità" viene utilizzata all'inizio e alla fine dell'asta. "Piatto" è utilizzato per gli irrigidimenti intermedi. La posizione, il materiale e le dimensioni sono specificati per ogni irrigidimento.
L'opzione "Considera irrigidimento" è disponibile poiché l'add-on Verifica acciaio è stato attivato. Questa opzione può essere attivata e disattivata per considerare l'effetto di ogni singolo irrigidimento sul progetto.
Per la 'piastra di estremità', l'irrigidimento può essere considerato 'non rigido' o 'rigido'. 'Non rigido' è selezionato quando si considera l'azione del campo di trazione parziale secondo la sezione G2.3 per il pannello di estremità. Quando si seleziona 'Rigido', il pannello di estremità viene calcolato secondo la sezione G2.2 (come pannello interno). L'irrigidimento "rigido" in RFEM è concettualizzato come un modello con sporgenza "nascosta" utilizzando due irrigidimenti ravvicinati.
La molla di ingobbamento risultante viene calcolata automaticamente. Tuttavia, non è considerato nell'analisi senza il
Torsione di ingobbamento (7 DOF)
add-on. Gli irrigidimenti trasversali non hanno alcun impatto sulla rigidezza quando si calcola con ...