Progettazione di pilastri in legno secondo NDS 2018 utilizzando il modulo AWC RF-/TIMBER

L'asta è un pino meridionale n. 2, dimensioni 2x4 nominali (1,5 pollici x 3,5 pollici), lungo 3 piedi ed è usato come un travatura reticolare. Il supporto laterale è fornito solo alle estremità dell'asta ed è considerato incernierato. Il carico permanente (DL), il carico da neve (SL) e il carico del vento (WL) vengono applicati al punto superiore e centrale dell'asta della colonna come mostrato di seguito.

Le proprietà dell'asta vengono visualizzate dopo aver selezionato la sezione trasversale e il materiale appropriati nel programma.

Coefficienti di aggiustamento nella tabella 4.3.1 dell'NDS 2018 per la progettazione con ASD

I_{valori di progetto di} riferimento (F b, F_c ed E_min ) sono moltiplicati per i coefficienti di aggiustamento pertinenti per determinare i valori di progetto aggiustati. Per il legno segato, questi fattori sono riportati nella tabella 4.3.1 [1] . Esistono undici diversi fattori di regolazione per il progetto ASD. Molti di questi fattori sono uguali a 1.0 nell'esempio NDS [2]. Tuttavia, quanto segue spiega brevemente come RF-/TIMBER AWC considera i singoli fattori.

Fattori calcolati dal programma

C _{Immagine 01 - Colonna di legno} ... Coefficiente di stabilità della trave. Dipende dalla geometria e dal vincolo laterale dell'asta come descritto nella Sezione 3.3.3 [1] . Questo fattore viene calcolato automaticamente in RF-/TIMBER. (Nota: La lunghezza efficace l_e per il calcolo di C_L è definita dall'utente nella finestra del modulo "1.7 Lunghezze effettive" di RF-/TIMBER AWC. L'opzione "Acc. alla Tabella 3.3.3 "deve essere selezionato con il caso di carico corrispondente). La figura seguente mostra il caso di carico che si applica a questo esempio.

C_[F9] ... Coefficiente di dimensione. Dipende dall'altezza e dallo spessore dell'asta secondo la Sezione 4.3.6 [1] . Questo fattore è determinato automaticamente in RF-/TIMBER AWC.

C_fu ... Coefficiente di planarità. Tiene conto della flessione dell'asse minore dell'asta secondo la Sezione 4.3.7 [1] . Questo fattore viene calcolato automaticamente in RF-/TIMBER AWC.

C_P ... Coefficiente di stabilità della colonna. Dipende dalla geometria, dalle condizioni di vincolo all'estremità dell'asta e dal vincolo laterale dell'asta come descritto nella Sezione 3.7.1 [1] . Se un'asta di compressione è completamente supportata per l'intera lunghezza, C_P = 1.0. Questo fattore viene calcolato automaticamente in RF-/TIMBER AWC per le direzioni degli assi forti e deboli.

Fattori definiti dall'utente

C_d ... Fattore della durata del carico. Prende in considerazione i diversi tempi di carico in base al caso di carico come il carico proprio, da neve e da vento secondo la Sezione 4.3.2 [1] . Selezionando "ASCE 7-16 NDS (Timber)" come standard in RFEM si attiva l'opzione "Durata azione" nella finestra di dialogo "Casi di carico". L'impostazione predefinita della classe di durata del carico (permanente, 10 anni, ecc.) Si basa sulla "categoria di azione" del caso di carico. Questa impostazione può essere modificata dall'utente in RFEM o RF-/TIMBER AWC. Il valore selezionato dal programma si basa sulla tabella 2.3.2 [1] .

C_M ... Coefficiente di umidità. Prende in considerazione le condizioni di umidità dell'asta secondo la Sezione 4.1.4 [1] . In RF-/TIMBER AWC, è possibile selezionare "Bagnato" o "Asciutto" nella colonna "Condizione di umidità".

C_t ... Coefficiente di temperatura. Tiene conto di quanto l'asta è esposta a temperature elevate fino a 100, da 100 a 125 e da 125 a 150 ° F, come descritto nella Sezione 2.3.3 [1] . È possibile selezionare tre intervalli di temperatura in RF-/TIMBER AWC nella sezione "Condizioni climatiche". Il valore selezionato dal programma si basa sulla tabella 2.3.3 [1] .

C_i ... Coefficiente di perforazione. Tiene conto della perdita di area, causata da piccoli tagli nell'asta, che si verificano quando viene trattata con conservazione al fine di prevenire il degrado, come descritto nella Sezione 4.3.8 [1] . In RF-/TIMBER AWC, è possibile selezionare l'opzione "Non-perforato" o "Perforato" nella sezione "Parametri di progetto aggiuntivi".

C_r ... Coefficiente ripetitivo Viene utilizzato quando diverse aste lavorano insieme per distribuire correttamente un carico come descritto nella Sezione 4.3.9 [1]. C_t = 1,15 per le aste che soddisfano i criteri per distanze ravvicinate e collegamento mediante guaina o simili. In RF-/TIMBER AWC, è possibile selezionare "Non ripetuto" o "Ripetuto" nella sezione "Parametri di progetto aggiuntivi".

Nota: Se necessario, i valori basati sulla norma dei coefficienti di aggiustamento definiti dall'utente possono essere modificati con l'opzione "Standard".

Fattori esclusi dal programma

C_T ... Coefficiente di rigidezza per instabilità Tiene conto del contributo del rivestimento di compensato alla resistenza all'instabilità delle correnti di travatura reticolare in compressione secondo la Sezione 4.4.2 [1] . Questo coefficiente viene utilizzato per aumentare E_min dell'asta. C_T può essere calcolato manualmente utilizzando l'equazione 4.4-1 [1] o assunto in modo conservativo come 1.0.

C_b ... Coefficiente della superficie del supporto Viene utilizzato per aumentare i valori di progetto della compressione (F_cp ) per carichi concentrati trasversali alla direzione della fibratura secondo la Sezione 3.10.4 [1] . C_b può essere calcolato manualmente utilizzando l'equazione 3.10-2 [1] o, in modo conservativo, assunto come 1.0.

Tensione effettiva nell'asta della colonna

In questo esempio, la combinazione di carico è semplificata in CO1: DL + SL + WL.

Tensione di compressione dal carico proprio e da neve, f_c = 171 psi

Tensione di flessione dell'asse forte dal carico del vento, f_bx = f_b1 = 353 psi

Tensione di flessione dell'asse debole dal peso proprio e dal carico da neve, f_per = f_b2 = 1.029 psi

Determinazione dei valori di progetto regolati secondo NDS 2018 Tabella 4.3.1 Metodo ASD

_{Valore critico di progetto dell'instabilità per l'} asta compressa nell'asse maggiore, F cEx

Valore critico di progetto dell'instabilità per l'asta compressa nell'asse maggiore, FcEx

Valore critico di progetto_{dell'instabilità per l'asta di compressione sull'asse minore, F cEy}

Valore critico di progetto dell'instabilità per l'asta compressa nell'asse minore, FcEy

Valore di progetto della compressione modificato in direzione della fibratura, F_{c '}

Valore di progetto della compressione modificato in direzione della fibratura, Fc '

Valore critico di progetto dell'instabilità per l'asta flettente, F_bE

Valore critico di progetto dell'instabilità per asta flettente, FbE

Valore di progetto modificato per la flessione dell'asse maggiore, F_{bx '}

Valore di progetto modificato per la flessione dell'asse principale 'Fbx'

Valore di progetto modificato per la flessione dell'asse minore, F_{di '}

Valore di progetto modificato per la flessione dell'asse minore 'Fby'

Utilizzo della flessione biassiale e della pressione centrica combinate

Inserendo le tensioni effettive e i limiti di progetto mostrati sopra nell'equazione NDS 3.9-3 [1] , il rapporto di progetto finale è mostrato di seguito.

Utilizzo della flessione biassiale e della pressione centrica combinate

Ed equazione 3.9-4 [1]

Utilizzo della flessione biassiale e della pressione centrica combinate

Risultato in RF-/TIMBER AWC

È possibile confrontare i singoli fattori di correzione e i valori di progetto modificati dal metodo di calcolo manuale analitico con il riepilogo dei risultati in RF-/TIMBER AWC. Come mostrato, i risultati sono identici. Il rapporto finale determinante di 0,98 si basa sull'analisi geometricamente lineare (1 ° ordine) e sul metodo di calcolo. Si noti che l'impostazione predefinita per la combinazione di carico in RFEM è impostata sulla teoria del secondo ordine. Ciò si traduce in un rapporto leggermente maggiore di 1,03. L'utente può selezionare il metodo più adatto alla struttura nei "Parametri di calcolo".