Progettazione di una colonna rastremata secondo EN 1993-1-1

Sistema della struttura

Sezioni trasversali: IS 220/300/15/25/0 (base colonna), IS 620/300/15/25/0 (testa colonna)
Materiale: S 355 (DIN EN 1993-1-1)
Altezza colonna: 6,0 m
Sul lato in trazione della sezione trasversale c'è un vincolo esterno continuo in direzione Y (asse di rotazione laterale).

Carichi

Carichi di progetto:
N_Ed = 1.500 kN
M_Ed = 600 kNm

Sistema della struttura

Classificazione della sezione

Con i carichi di progetto esistenti, la sezione trasversale non raggiunge la curva dello stato limite ultimo. Pertanto, le forze interne devono essere aumentate fino allo stato ultimo.
Per questo, ci sono due opzioni:

1. Aumenta linearmente tutte le forze interne fino al raggiungimento dello stato ultimo (vedi Figura 02 a sinistra, la seconda opzione [predefinita] in Dettagli)
2. Aumenta solo MEd per raggiungere lo stato ultimo (vedi Figura 02 [a destra], la prima opzione in Dettagli)

Classificazione delle sezioni trasversali

Sia le opzioni che i metodi portano a risultati molto diversi: da un progetto elastico massimo nel terzo superiore ad un rapporto di progetto plastico completamente possibile della sezione trasversale sull'intera altezza della colonna.

Nella presente rottura per stabilità, non si verifica alcun incremento della forza assiale; solo un incremento dei momenti dovuti agli spostamenti generalizzati e all'analisi del secondo ordine. Pertanto, è selezionata la seconda opzione.

Amplificatore minimo α_ult,k

In questo caso, il rapporto di progetto della sezione trasversale è determinato utilizzando l'interazione plastica lineare (vedi [2] Eq. [6.2]). Questo deve essere attivato in Dettagli, poiché RF‑/STEEL EC3 esegue la verifica per le sezioni trasversali di Classe 1 o 2 secondo l'Eq. (6.31) o (6.41) di [2] per impostazione predefinita.

In conformità con la Sezione 6.3.4 (2) in [2], può essere necessario calcolare l'amplificatore di carico minimo αult,k per raggiungere la resistenza caratteristica nel piano principale con tutti gli effetti delle imperfezioni e l'analisi del secondo ordine.

La verifica, per quanto le deformazioni influenzano le forze interne, è determinata secondo l'equazione (5.1) in [2]:

In questo caso, α_cr dovrebbe essere determinato da RF‑/STEEL EC3 e RF‑/STEEL Warping Torsion. Il modo migliore è generare un caso modulo separato e definire vincoli laterali intermedi per il set di aste al fine di applicare la prima forma modale con "instabilità nella direzione dell'asse maggiore".

Primo modo automatico

_αcr = 18.90 >10

Il rapporto di progetto della sezione trasversale e quindi l'amplificatore di carico minimo α_ult,k può essere calcolato con le forze interne secondo l'analisi statica lineare. I seguenti rapporti e coefficienti sorgono quindi lungo la lunghezza dell'asta.

Fattori e rapporti di allargamento

Snellezza del componente strutturale e coefficiente di riduzione χ_op

La determinazione del coefficiente di riduzione χ_op richiede che il rapporto di snellezza λop tenga conto dell'instabilità flessionale o dell'instabilità flesso-torsionale. Questo è calcolato secondo l'equazione (6.64) in [2]:

Durante la verifica secondo 6.3.4, il solutore RF-/STEEL EC3 determina l'amplificatore di carico minimo per raggiungere il carico critico elastico del componente strutturale per quanto riguarda l'instabilità flesso-torsionale. Le proprietà del sistema strutturale sottostante sono specificate in Windows 1.4 e 1.7 come segue.

Beschreibung des statischen Systems

Sulla base della letteratura di riferimento, i vincoli elastici da ingobbamento sono stati eliminati, anche se sarebbero stati giustificati a causa della piastra di base e anche dell'attuale vincolo sulla testa della colonna. Il risultato del calcolo è:

Amplificatore α_ (cr, op)

Pertanto, è possibile determinare la snellezza del componente strutturale secondo [2] 6.3.4:

La curva di instabilità può essere selezionata in conformità con l'Appendice nazionale (NDP a 6.3.4 [1]) secondo la Tabella NA.4:
Instabilità, Tabella 6.2 (sezione a I saldata, t_f < 40 mm, instabilità in y): BC "c"
Instabilità flesso-torsionale, Tabella 6.4 (a/p = 2.07 > 2): BC "d"

Nel caso di effetti combinati, dovrebbe essere utilizzato il seguente amplificatore di carico minimo:
χ_op,z = 0.659 (Eq. 6.49)
χ_op,LT = 0.684 (Eq. 6.57)
χ_op = min {χ_op,LT ; χ_op,z }
χ_op = 0,659

Progetto componente

La verifica vera e propria viene eseguita secondo [2] 6.3.4 (2) Equazione (6.63):