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2021-12-02

Analisi di stabilità di una trave a cuneo in legno in RFEM 6 secondo il metodo dell'asta equivalente

La nuova generazione di software RFEM offre la possibilità di eseguire la verifica della stabilità di aste in legno rastremate in linea con il metodo dell'asta equivalente. Secondo questo metodo, la verifica può essere eseguita se sono soddisfatte le linee guida della DIN 1052, sezione E8.4.2 per le sezioni trasversali variabili. In varie pubblicazioni tecniche, questo metodo è adottato anche per l'Eurocodice 5. Questo articolo illustra come utilizzare il metodo dell'asta equivalente per una trave del tetto rastremata.

Questo articolo illustra come utilizzare il metodo dell'asta equivalente per una trave del tetto rastremata mostrato nell'immagine 1.


Definizione dei parametri di modellazione e verifica in RFEM 6

La verifica di stabilità delle strutture in legno secondo il metodo delle aste equivalenti richiede l'attivazione dell'add-on per la verifica in legno in RFEM 6 (Figura 2). Gli add-on sono integrati nell'ambiente RFEM in modo che tutte le impostazioni e i parametri di progettazione possano essere definiti parallelamente alla modellazione. A tale scopo, è importante selezionare la casella Proprietà progetto quando si definisce l'asta (Figura 3).

Come mostra l'immagine 1, la trave in legno ha una lunghezza della campata di 14 m e dimensioni della sezione di 140 x 400 mm e 140 x 900 mm rispettivamente all'estremità e al centro della campata. Il materiale utilizzato è legno lamellare GL28C e può essere selezionato dalla libreria dei materiali in RFEM 6. Oltre al peso proprio dell'asta, la trave comprende un carico permanente di 1,75 kN/m e un carico da neve di 3,4 kN/m.

In RFEM 6, le proprietà della sezione della nuova asta possono essere definite nella scheda Sezione mostrata nell'immagine 4. Questo tipo di trave del tetto richiede la selezione di Sella sotto il tipo di distribuzione e un allineamento rispetto alla parte inferiore della sezione.

È possibile impostare la distanza k alla quale le proprietà della sezione differiscono da quelle all'inizio e alla fine dell'asta e le sezioni trasversali in questi punti possono essere assegnate.

Come accennato in precedenza, RFEM 6 consente la definizione simultanea dei parametri di modellazione e di progetto. Pertanto, le proprietà dell'asta comprese le lunghezze efficaci, le classi di servizio, i pannelli di taglio e i vincoli rotazionali possono essere facilmente impostate nella scheda Tipi di progetto della finestra Nuova asta. Come mostra l'immagine 5, in questo esempio non è definito alcun pannello di taglio o vincolo rotazionale e l'attenzione è impostata sull'assegnazione della lunghezza efficace.

La definizione delle lunghezze efficaci è mostrata nell'immagine 6. In generale, le lunghezze efficaci possono essere considerate per l'instabilità flesso-torsionale così come per l'instabilità flessionale attorno all'asse maggiore e minore. Quando si progetta secondo il metodo dell'asta equivalente, il calcolo del momento critico elastico è analitico.

Successivamente, è possibile definire i vincoli esterni dei nodi e assegnare i coefficienti di lunghezza efficaci. In questo esempio, i vincoli esterni nodali sono assegnati all'inizio e alla fine dell'asta (Figura 7), che considererà l'intera lunghezza dell'asta per l'analisi di stabilità.

Prima di iniziare il calcolo, l'utente può definire i parametri per la configurazione definitiva. Le verifiche di verifica di stabilità possono essere attivate nei parametri di verifica della finestra Configurazione ultima (Figura 8). A questo punto, si può anche considerare l'effetto (de)stabilizzante del carico che si traduce in un aumento della lunghezza efficace (Figura 9).

Risultati

Una volta eseguito il calcolo, i risultati della verifica in legno sono disponibili sia in forma grafica che tabellare. Come mostra l'immagine 10, i rapporti di verifica per ogni tipo di verifica sono visualizzati nella tabella dei risultati , mentre tutti i dettagli della verifica di verifica sono accessibili tramite l'icona Dettagli verifica di verifica.

La possibilità di eseguire la verifica di stabilità delle aste rastremate in RFEM 6 in base all'altezza della sezione trasversale equivalente è chiaramente mostrata nei dettagli della verifica di progetto. Ad esempio, se i dettagli della verifica di verifica per la verifica di stabilità tipo ST3100 (flessione attorno all'asse y e compressione secondo 6.3.3., EN 1995 | DIN | 2014-07), la profondità della sezione nella posizione dell'asta x=1,402 m è 500,1 mm (Figura 11).

Tuttavia, il valore di profondità utilizzato per calcolare le proprietà della sezione (ad esempio, modulo elastico della sezione, momento d'inerzia, costante di torsione e così via) considerate nelle equazioni di verifica è in effetti l' altezza della sezione di riferimento.

I risultati mostrano che l'intera lunghezza dell'asta per il progetto di stabilità porta a rapporti di progetto maggiori di 1. Per ovviare a questo problema, la lunghezza efficace può essere modificata definendo vincoli ai nodi intermedi lungo la campata (Figura 12). Questa nuova lunghezza efficace si traduce in rapporti di progetto migliorati, come mostrato nell'immagine 13.

Osservazioni finali

Le aste con sezioni trasversali rastremate possono essere modellate in RFEM 6 in modo semplice e diretto. L'integrazione dell'add-on Timber Design nell'ambiente RFEM consente la definizione simultanea sia dei parametri di modellazione che di progettazione di questi elementi. In termini di analisi di stabilità, uno dei principali vantaggi di RFEM 6 è la possibilità di eseguire il progetto di stabilità di aste con sezioni trasversali rastremate secondo il metodo dell'asta equivalente.

Nella quinta generazione del software RFEM, la progettazione di aste rastremate secondo il metodo dell'asta equivalente non era possibile. Invece, la progettazione di aste rastremate secondo il metodo dell'asta equivalente era precedentemente offerta solo nel programma stand-alone RX-TIMBER.

È importante ricordare che oltre al metodo dell'asta equivalente, in RFEM 6 è possibile anche un'analisi di stabilità basata sul metodo degli autovalori. L'analisi di stabilità basata su questo metodo sarà considerata in un prossimo articolo della Knowledge Base.


Autore

La signora Kirova è responsabile della creazione di articoli tecnici e fornisce supporto tecnico ai clienti Dlubal.

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