generale
In architettura, è comune lavorare con modelli solidi. La posizione delle travi e delle colonne l'una rispetto all'altra viene presa in considerazione dall'espansione della sezione trasversale. Nell'analisi strutturale, vengono utilizzati i modelli di linee semplificate dove le linee centrali si incontrano in un nodo. In RFEM e RSTAB, è anche possibile visualizzare questo modello semplificato come renderizzato. Le intersezioni dei singoli componenti spesso disturbano l'aspetto e possono portare a domande da parte del cliente. Le eccentricità delle aste sono spesso utilizzate per approssimare la rappresentazione del modello strutturale a quella del modello architettonico. Questo articolo tecnico utilizza tre modelli molto semplici per illustrare l'influenza dell'eccentricità dell'asta sulla determinazione delle forze interne.
Modello 1 senza eccentricità dell'asta
Trave e colonna si incontrano nel nodo n. 2. Non si utilizzano eccentricità delle aste.
La Figura 01 mostra il modello di rendering a sinistra. La trave si estende solo alla linea centrale della colonna. La colonna si estende anche alla linea centrale della trave.
La trave è caricata con un carico di linea di 50 kN/m con una forza assiale di 50 kN. Il peso proprio delle aste viene trascurato per semplificazione.
Poiché il supporto della colonna è libero nella direzione X, il momento flettente e la forza di taglio della trave sono ottenuti in questo modello come per una trave a campata singola.
La Figura 02 mostra le forze interne di My , Vz e N.
Modello 2 con eccentricità dell'asta, offset assiale
Asta nr. 10 è guidato verso il bordo esterno della colonna da un offset assiale di 150 mm. Questa estensione della trave aumenta anche il carico.
La Figura 03 mostra il modello di rendering a sinistra.
La trave è caricata con un carico di linea di 50 kN/m con una forza assiale di 50 kN. Se si prendesse in considerazione il peso proprio, si aumenterebbe anche.
L'offset assiale porta ad un'estensione dell'asta. L'estremità libera dell'asta è rigidamente collegata al nodo n. 14.
La forza di taglio agente di 107,64 kN sul bordo provoca un momento flettente negativo:
My = 107,64 kN ⋅ -0,15 m = -16,15 kNm
L'aumento del carico verticale è pari a 50 kN/m ⋅ 0,15 m = 7,50 kN.
La Figura 04 mostra le forze interne My , Vz e N.
Modello 3 con eccentricità dell'asta, offset assiale e offset trasversale
Asta nr. 13 è guidato verso il bordo esterno della colonna da un offset assiale di 150 mm. Inoltre, la trave è posizionata con il suo bordo inferiore sul bordo superiore della colonna da un offset trasversale relativo.
La Figura 05 mostra il modello di rendering a sinistra.
La trave è caricata con un carico di linea di 50 kN/m con una forza assiale di 50 kN. Se si prendesse in considerazione il peso proprio, si aumenterebbe anche.
L'offset assiale porta ad un'estensione dell'asta. Das freie Stabende ist dabei starr mit dem Knoten Nr. 18.
La forza di taglio agente di 107,64 kN sul bordo provoca un momento flettente negativo:
My = 107,64 kN ⋅ -0,15 m = -16,15 kNm
L'aumento del carico verticale è pari a 50 kN/m ⋅ 0,15 m = 7,5 kN.
Lo spostamento trasversale verticale di 150 mm porta ad un momento costante aggiuntivo dovuto alla forza assiale agente di 50 kN:
My = 50 kN ⋅ -0,15 m = -7,50 kNm
Il momento angolare negativo dovuto all'uso dell'eccentricità dell'asta è aumentato di:
My = -16,15 kNm + (-7,50 kNm) = -23,65 kNm
La Figura 06 mostra le forze interne My , Vz e N.
Sommario
Le eccentricità delle aste usate correttamente possono portare ad un sistema strutturale più accurato. Questi semplici esempi mostrano che, tuttavia, le eccentricità portano anche a cambiamenti nelle forze interne e, nel caso di sistemi complessi, a volte può essere difficile risalire all'applicazione delle eccentricità dell'asta.
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