Questo articolo dimostra l'uso della sezione trasversale "Parametric-Thin-Walled" disponibile in RFEM sulla base dell'esempio LRFD mostrato nella Guida alla progettazione AISC 15: Rehabilitation and Retrofit [2]. Il modulo aggiuntivo RF-STEEL AISC viene utilizzato per eseguire la verifica sia per le colonne non armate che per quelle armate secondo AISC Capitolo E.
Di seguito è mostrato l'esempio 6.2 della Guida alla progettazione AISC 15 [2] , dove la forma storica AISC W10X66 (Fy = 33 ksi) è utilizzata per la colonna lunga 16 piedi.
I seguenti passaggi descrivono la procedura per creare una sezione trasversale e un materiale definiti dall'utente.
Crea la sezione trasversale W10X66 definita dall'utente
- Selezionare la "Sezione a I simmetrica" nella libreria delle sezioni trasversali. Quindi, inserire le proprietà geometriche dalla Tabella 5-2.1 (pagina 50 della Guida alla progettazione 15 [2] ). Nel passaggio successivo, viene creato un nuovo materiale definito dall'utente per Fy = 33 ksi acciaio facendo clic sul pulsante [Importa materiale dalla libreria dei materiali].
- Compila il filtro nella Libreria dei materiali, quindi "Crea nuovo materiale" in base a "Acciaio A36". Nella finestra successiva, inserisci la "Descrizione del materiale" e cambia Fy a 33 ksi.
- Disegna l'asta lunga 16 piedi. Fornire un vincolo incernierato (rotazione Z fissa) nella parte inferiore della colonna. Per il vincolo esterno sulla testa della colonna, viene registrato solo lo spostamento nella direzione X e Y. Quindi, viene applicato un carico longitudinale = 550 kips (peso proprio + carico imposto).
- Calcola il modello con il modulo aggiuntivo RF-STEEL AISC.
Come mostrato sopra, la resistenza richiesta supera la resistenza disponibile del 26%, e quindi la colonna richiede piastre di acciaio di armatura (Fy = 36 ksi) saldate alle ali della colonna. Si presume che le piastre di armatura siano installate lungo l'intera lunghezza della colonna.
Nota: Le discrepanze minori nella resistenza a compressione tra il modello RFEM e l'esempio di calcolo manuale AISC [2] sono dovute alla differenza nelle aree della sezione trasversale (un raggio dell'angolo non è incluso nella sezione trasversale di RFEM).
Crea la colonna armata W10X66 definita dall'utente con piastre in acciaio A36
Le piastre di armatura saldate aumentano sia l'area che il momento d'inerzia della colonna. Ciò si traduce in una maggiore resistenza alla compressione come determinato nella specifica AISC, sezione E3 [1].
Il progetto dell'armatura è un processo iterativo, che viene eseguito al meglio con un foglio di calcolo. Questa soluzione presenterà solo la soluzione finale, in cui due piastre di copertura di 3/8 di pollice di spessore x 8 di larghezza sono saldate alle ali della colonna come mostrato di seguito.
- Nella libreria delle sezioni trasversali, selezionare la voce "Sezione a I armata". Quindi inserire le proprietà geometriche della colonna W10x66 e delle piastre di armatura da 3/8 di pollice x 8 di pollice. Selezionare il materiale definito dall'utente "Acciaio Fy = 33" creato in precedenza (secondo AISC Guida alla progettazione 15 [2] , "La colonna esistente ha una tensione di snervamento di Fy = 33 ksi, mentre le piastre di armatura hanno una tensione di snervamento di Fy = 36 ksi. Per il calcolo della resistenza a compressione disponibile della colonna, considerare prudentemente una tensione di snervamento di 33 ksi per l'intera sezione trasversale della colonna armata.").
- Ripetere la stessa procedura per creare la colonna e applicare il carico come mostrato sopra. Calcola il modello con RF-STEEL AISC. Come mostrato di seguito, la colonna rinforzata soddisfa il progetto.
Verificare i requisiti per le colonne composte secondo AISC sezione E6 e progettare le saldature
Secondo la specifica AISC, Sezione E6.1 [1] , i collegamenti alle estremità delle piastre di armatura devono essere progettati per il pieno carico di compressione nella piastra. Ora progettare i collegamenti di estremità per la tensione di snervamento delle piastre di armatura.
Utilizzare saldature d'angolo da 1/4 di pollice su entrambi i lati della piastra di armatura. Lo spessore dell'ala è tf = 0,748 pollici e la piastra di armatura ha uno spessore di 3/8 di pollice, quindi la dimensione della saldatura soddisfa i requisiti di dimensione minima della Tabella delle specifiche AISC J2.4 [1]. La lunghezza della saldatura richiesta è:
| lsaldatura | Lunghezza saldatura |
| Pu | Carico di compressione della piastra (1) = Fy. Ag |
| [F9]y | Tensione di snervamento della piastra = 36 ksi |
| Ag | Area lorda della piastra (1) = 0,375 x 8,0 pollici = 3,0 in 2 |
| ΦRn | Resistenza della saldatura per pollice di saldatura |
Questa lunghezza di saldatura soddisfa il requisito stabilito di AISC, Sezione E6.2 (b) [1] , che la lunghezza della saldatura di estremità non deve essere inferiore alla larghezza massima dell'asta.
Utilizzare 1/4" di saldatura x saldature longitudinali lunghe 10 pollici su entrambi i lati alle estremità delle piastre.
Secondo AISC sezione E6.1 (b) [1] , un rapporto di snellezza modificato per colonne composte è richiesto per a/ri> 40, dove a è la distanza tra le saldature. Per evitare di dover utilizzare una snellezza modificata, la distanza massima tra i cordoni di saldatura intermittenti dovrebbe essere limitata a:
| ri | Raggio di rotazione della piastra (1) |
| ixi | bt 3/12 = [(8.0in). (0,375 pollici) 3 ]/12 = 0,0352 pollici 4 (una piastra) |
| Ai | Area della piastra (1) = tw = (0,375 pollici) (8 pollici) = 3,0 pollici 2 |
| amax | Distanza massima tra le saldature d'angolo intermittenti |
Utilizzare saldature di collegamento intermittenti lunghe 1,5 pollici a 4 pollici al centro (sezione J2.2b per la lunghezza minima della saldatura). Una saldatura lunga 1,5 pollici soddisfa la dimensione della saldatura di 4 * e un minimo di 1,5 pollici.
Secondo AISC sezione E6.2 (a) [1] , i singoli componenti delle aste di compressione devono essere collegati alle distanze a in modo che il rapporto di snellezza a/ri non superi 3/4 volte il rapporto di snellezza determinante del asta assemblata.
| [LinkToImage02] | Distanze di saldatura |
| ri | Raggio di rotazione della piastra (1) |
| Lc | Lunghezza non controventata della colonna = 5 m = 500 cm |
| ro |
Raggio minimo di rotazione della sezione trasversale armata (rz in RFEM)
|
Dalla sezione AISC E6.2(b) [1] , la spaziatura massima delle saldature intermittenti non deve superare lo spessore della piastra moltiplicato per 0,75 √(E/Fy ), né 12 pollici
| t | Spessore della piastra |
| E | Modulo di elasticità |
| Fy | Tensione di snervamento della sezione armata |
Il progetto definitivo della colonna armata è mostrato di seguito.
Come mostrato nell'esempio sopra, la sezione trasversale "Parametrica a parete sottile" può essere utilizzata per calcolare le proprietà geometriche delle aste composte comuni. Il modulo aggiuntivo RF-STEEL AISC calcola le resistenze di progetto dell'asta ed esegue il controllo del codice.
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