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

sistema strutturale

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
Auf der Zugseite des Querschnitts liegt eine kontinuierliche Halterung in Y-Richtung (gebundene Drehachse) vor.

Carichi

Bemessungslasten:
N_Ed = 1.500 kN
M_Ed = 600 kNm

Sistema della struttura

Classificazione della sezione

1. Alle Schnittgrößen linear erhöhen bis zum Grenzzustand (siehe Bild links, zweite Option (Standard) in den Details)
2. Nur M_Ed erhöhen zum Erreichen des Grenzzustandes (siehe Bild rechts, erste Option in den Details)

Classificazione delle sezioni trasversali

Beide Optionen beziehungsweise Verfahren führen zu recht unterschiedlichen Ergebnissen: von einer im oberen Drittel maximal elastischen Bemessung bis zur komplett möglichen plastischen Querschnittsausnutzung über die gesamte Stützenhöhe.

Beim vorliegenden Stabilitätsversagen ergibt sich keine Erhöhung der Normalkraft, sondern nur ein Zuwachs der Momente infolge von Vorverformungen und der Theorie II. Ordnung. Daher wird die zweite Option gewählt.

Vergrößerungsfaktor α_ult,k

Die Querschnittsausnutzung wird in diesem Fall mit der linearen plastischen Interaktion (siehe [2] Gl. (6.2)) ermittelt. Diese muss in den Details aktiviert werden, da RF-/STAHL EC3 im Falle der QKL 1 oder 2 standardmäßig nach Gl. (6.31) oder (6.41) in [2] nachweisen würde.

Anschließend ist es nach Abschnitt 6.3.4 (2) in [2] gegebenenfalls erforderlich, den kleinsten Vergrößerungsfaktor α_ult,k bis zum Erreichen der Tragfähigkeit in der Haupttragebene mit allen Effekten aus Imperfektionen und Theorie II. Ordnung zu berechnen.

Die Prüfung, inwieweit die Verformungen einen Einfluss auf die Schnittgrößen haben, erfolgt nach Gleichung (5.1) in [2]:

Die Ermittlung von α_cr soll hier mit RF-/STAHL EC3 und RF-/STAHL Wölbkrafttorsion erfolgen. Am besten erzeugt man dazu einen eigenen Modul-Fall und definiert für den Stabsatz Zwischenabstützungen, um die erste Eigenform mit "Knicken in Richtung der starken Achse" zu erzwingen.

Primo modo automatico

α_cr = 18,90 >10

Die Querschnittsausnutzung und damit der Vergrößerungsfaktor α_ult,k können mit den Schnittgrößen nach Theorie I. Ordnung berechnet werden. Es ergeben sich dann über die Stablänge folgende Ausnutzungen und Vergrößerungsfaktoren.

Fattori e rapporti di allargamento

Bauteilschlankheit und Abminderungsfaktor χ_op

Zur Ermittlung des Abminderungsfaktors χ_op wird der Schlankheitsgrad λ_op, mit dem Biegeknicken oder Biegedrillknicken aus der Tragwerksebene berücksichtigt wird, benötigt. Dieser berechnet sich nach Gleichung (6.64) in [2] zu:

Beim Nachweis nach 6.3.4 ermittelt ein Eigenwertlöser in RF-/STAHL EC3 den kleinsten Faktor, mit dem die ideale Verzweigungslast mit Verformungen aus der Tragwerksebene erreicht wird. Das zugrunde liegende statische System beschreiben wir in den Masken 1.4 und 1.7 wie folgt.

Beschreibung des statischen Systems

In Anlehnung an die Fachliteratur wurde auf Wölbeinspannungen verzichtet, obwohl diese durch die Fußplatte und sicher auch eine vorhandene am Kopf gerechtfertigt wären. Die Berechnung ergibt:

Amplificatore α_ (cr, op)

Es lässt sich damit nach [2] 6.3.4 folgende Bauteilschlankheit ermitteln:

Die Wahl der Knicklinie erfolgt gemäß nationalem Anhang (NDP zu 6.3.4 (1)) nach Tabelle NA.4:
Knicken, Tabelle 6.2 (geschweißtes I-Profil, t_f < 40 mm, Knicken in y): KL "c"
Biegedrillknicken, Tabelle 6.4 (h / b = 2,07 > 2): KL "d"

Bei kombinierter Beanspruchung ist der kleinere Abminderungsfaktor zu verwenden:
χ_op,z = 0,659 (Gl. 6.49)
χ_op,LT = 0,684 (Gl. 6.57)
χ_op = min {χ_op,LT; χ_op,z}
χ_op = 0,659

Progetto componente

Der eigentliche Nachweis erfolgt nun nach [2] 6.3.4 (2) Gleichung (6.63):

Riferimenti