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Dipl.-Ing. (FH) Robert Vogl

2020-03-13

Progettazione di forze trasversali locali secondo EN 1993-1-3

La verifica delle sezioni in acciaio formate a freddo è regolamentata dalla EN 1993-1-3. Le sezioni formate a freddo tipiche sono sezioni a U, profili a C, Z, a cappello o Sigma. Esse sono realizzate in lamiera sottile mediante procedimenti di profilatura a rulli o piegatura. Nella verifica per gli stati limite di capacità massima, si deve anche garantire che le introduzioni locali di carico non portino a schiacciamento, ingobbimento dell'anima o instabilità locale nell'anima delle sezioni. Questi effetti possono essere causati sia da introduzioni locali di carico attraverso l'ala nell'anima, sia da reazioni vincolari nei punti di appoggio. La sezione 6.1.7 della EN 1993-1-3 regolamenta in dettaglio come determinare la resistenza dell'anima R_w,Rd sotto carico locale.

Nel modulo aggiuntivo RF-/STAHL EC 3, con l'estensione RF-/STAHL Profili formati a freddo, è possibile eseguire un'analisi dell'applicazione locale dei carichi per anime non irrigidite secondo [1] 6.1.7 (l'estensione del modulo richiede una licenza separata). Questo articolo presenta le verifiche corrispondenti utilizzando l'esempio di una trave flessa realizzata con un profilo a C formato a freddo e soggetta a un carico concentrato.

Sistema e carico

Una trave lunga due metri è costituita da un profilo a C 2020 formato a freddo in acciaio S 235. È caricata con un carico concentrato di 10 kN a una distanza di 50 cm dal vincolo. Il carico agisce nel centro di taglio. Il peso proprio non è considerato.

Sistema e carichi

Quando si seleziona il profilo dalla libreria, è importante assicurarsi che la forma della sezione del profilo a C corrisponda alla categoria "Profili a C formati a freddo". Questa condizione può essere impostata tramite la funzione di filtro. L'estensione del modulo RF-/STAHL Profili formati a freddo è progettata per le verifiche di profili formati a freddo: un profilo a C o a U laminato a caldo non sarebbe dimensionato secondo [1].

Inserimento dati in RF-/STAHL Profili formati a freddo

Nel modulo aggiuntivo RF-/STAHL EC 3, le impostazioni per una verifica secondo EN 1993-1-3 [1] devono essere specificate nella finestra di dialogo "Dettagli", scheda "Profili formati a freddo".

Attivazione del progetto delle forze trasversali locali

Nachweis für örtliche Lasteinleitungen aktivieren

La casella di controllo "Verifica dell'applicazione locale dei carichi sec. 6.1.7, se possibile" controlla se il programma verifica i modi di collasso locali nell'anima. Se questa opzione è attivata, le condizioni al contorno, come la lunghezza di applicazione rigida del carico, possono essere definite nella finestra "1.14 Applicazioni locali dei carichi".

Finestra "1.14 Forze trasversali locali"

La considerazione del carico trasversale è attivata di default. Per la verifica della sollecitazione dell'anima dovuta all'applicazione locale del carico, viene utilizzata la distribuzione della forza di taglio nell'asta. Il programma esamina tutti i punti di discontinuità della forza di taglio. La "Lunghezza nominale dell'applicazione rigida del carico" è preimpostata a 0,10 m.

Risultati in RF-/STAHL EC3

Il calcolo della sezione efficace viene eseguito iterativamente in un massimo di due passaggi. Successivamente, i tassi di lavoro dovuti all'applicazione locale del carico vengono visualizzati nei risultati della verifica. I dettagli di ciascuna verifica sono visibili come "Valori intermedi".

Progettazione delle forze trasversali locali

Verifica delle forze trasversali locali

La verifica per l'applicazione locale del carico viene eseguita, in base alla distribuzione della forza di taglio, in corrispondenza dei due vincoli e nel punto di applicazione del carico. Nel punto x = 0,00 m si ha il tasso di lavoro massimo. La verifica per questo punto è la seguente:

Si ha una reazione vincolare su una sezione trasversale che presenta una sola anima. Il profilo a C con uno spessore della lamiera di t = 2,0 mm ha flange irrigidite grazie ai suoi labbri. La distanza del vincolo dall'estremità libera è 0,00 m ed è quindi inferiore a 1,5 volte l'altezza dell'anima h_w = 198 mm. Pertanto, l'equazione (6.15a) di [1] è determinante per il calcolo della resistenza dell'anima R_w,Rd.

R_{w, Rd} = \frac{k_{1} \cdot k_{2} \cdot k_{3} \cdot (9.04 - \frac{h_{w} / t}{60}) \cdot (1 \cdot 0.001 \cdot \frac{s_{s}}{t}) \cdot t^{2} \cdot f_{yb}}{γ_{M 1}}

Resistenza dell'anima

I parametri da applicare sono:

f_{yb} = 0.9 \cdot 235 = 211.50 N / {mm}^{2} ([1] Tab . 3.1 a, Note 1)

k = \frac{f_{yb}}{228} = \frac{211.50}{228} = 0.928

k_{1} = 1.33 - 0.33 \cdot k = 1.33 - 0.33 \cdot 0.928 = 1.024

k_{2} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{r}{t} = 1.15 - 0.15 \cdot \frac{2.0}{2.0} = 1.00

k_{3} = 0.7 \cdot 0.3 \cdot {(\frac{ϕ}{90})}^{2} = 0.7 \cdot 0.3 \cdot {(\frac{90}{90})}^{2} = 1.00

Parametri

Si ottiene quindi la seguente resistenza dell'anima:

R_{w, Rd} = \frac{1.024 \cdot 1.00 \cdot 1.00 \cdot (9.04 - \frac{198.0 / 2.0}{60}) \cdot (1 \cdot 0.001 \cdot \frac{100.0}{2.0}) \cdot 2 . 0^{2} \cdot 211.50}{1.1} = 8730.0 N = 8.73 kN

Calcolo della resistenza dell'anima

La condizione di verifica secondo l'equazione (6.13) di [1] è soddisfatta:

\frac{F_{Ed}}{R_{w, Rd}} = \frac{7.50}{8.73} = 0.86 \leq 1.0

Condizione di progetto

Per le altre due posizioni di verifica, la verifica viene eseguita in modo analogo.

Alternativa: Definizione manuale delle forze

Se la distribuzione della forza di taglio non rappresenta fedelmente il carico applicato, le posizioni del carico e le relative intensità, insieme alle lunghezze nominali dell'applicazione rigida del carico, possono essere definite manualmente. Ciò è implementato a titolo esemplificativo nella combinazione di carico 2 del modello RFEM allegato.

Con una forza definita manualmente, non viene eseguita una correzione automatica dell'effetto della forza di taglio per le posizioni dei vincoli. Queste posizioni devono essere definite individualmente con le rispettive forze vincolari. In questo caso, la casella di controllo "Estremità libera" deve essere attivata come mostrato nella Figura 05. Solo allora la distanza c ≤ 1,5 h_w viene considerata e per la verifica viene utilizzata l'equazione (6.15a) di [1]. Altrimenti, si applicherebbe l'equazione (6.15d) di [1].

Örtliche Lasteinleitungen manuell definieren

Definizione manuale delle forze trasversali locali

Riepilogo

Con l'estensione del modulo RF-/STAHL Profili formati a freddo per RF-/STAHL EC 3, è possibile eseguire, tra le altre cose, le verifiche per l'applicazione locale dei carichi secondo la sezione 6.1.7 di [1]. Le posizioni rilevanti per la verifica vengono determinate automaticamente dalla distribuzione della forza di taglio. In alternativa, è possibile specificare manualmente le forze. La verifica per l'applicazione locale dei carichi con RF-/STAHL Profili formati a freddo viene eseguita in accordo con [1] 6.1.7.2 per sezioni con anima non irrigidita o in accordo con [1] 6.1.7.3 per sezioni con due o più anime non irrigidite. Le sezioni d'anima con irrigidimenti longitudinali non possono essere verificate secondo [1] 6.1.7.4.

Autore

Robert è responsabile della documentazione tecnica. Si assicura che i contenuti siano strutturati in modo chiaro, presentati in maniera comprensibile e trasmessi con precisione tecnica.

Link

Bibliografia

DIN. (1993). Eurocodice 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten – Teil 1-3: Allgemeine Regeln - Ergänzende Regeln für kaltgeformte Bauteile und Bleche. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010
Manuale RF-/STEEL EC3. Tiefenbach: Software Dlubal.

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