Lunghezze efficaci in RFEM 6
Affinché i controlli di stabilità siano inclusi nei risultati di Steel Design, è importante assegnare lunghezze efficaci alle aste prima di eseguire la verifica. In RFEM 6, la lunghezza effettiva non è un'impostazione locale di una sola asta. Quindi, ogni lunghezza effettiva che è stata definita nel programma può essere assegnata a più aste o set di aste contemporaneamente.
Supponendo che l'add-on Steel Design sia attivato nei Dati di base del modello, è possibile definire nuove lunghezze efficaci tramite la scheda Dati del navigatore (Figura 1). In alternativa, è possibile definire le lunghezze efficaci tramite la scheda Tipi di progetto della finestra dell'asta (Figura 2).
Indipendentemente dall'approccio mediante il quale è determinata, la lunghezza efficace può essere considerata per l'instabilità flessionale attorno all'asse maggiore e minore, nonché per l'instabilità torsionale e flesso-torsionale (Figura 3).
1° Definizione della lunghezza efficace tramite vincoli esterni dei nodi e coefficienti di lunghezza efficace
In primo luogo, dimostreremo come definire la lunghezza efficace in base alla considerazione dei vincoli esterni nodali e dei fattori di lunghezza efficace rispetto alle condizioni di vincolo dell'asta (Figura 4).
Date le condizioni del vincolo esterno della colonna 1, i vincoli esterni nodali del tipo di vincolo fisso in entrambe le direzioni principali z/v e y/u, nonché la torsione (vincolo intorno a x) dovrebbero essere definiti solo all'inizio e alla fine di questa asta. Poiché non ci sono vincoli intermedi che dividono l'asta in segmenti di diverse lunghezze, i coefficienti di lunghezza efficace devono essere calcolati manualmente e adattati per l'intera lunghezza dell'asta come un singolo segmento.
In questo esempio, la colonna di interesse è collegata a una trave orizzontale come un telaio e, pertanto, la lunghezza di instabilità prevista per l'asse principale y è approssimata a 3,5, mentre il coefficiente di lunghezza efficace per l'instabilità fuori piano è 1.
2° Importazione di una lunghezza efficace dall'analisi di stabilità
Tuttavia, RFEM 6 offre un'altra opzione per definire le lunghezze effettive delle aste: importandoli direttamente dall'analisi di stabilità. A tale scopo, è necessario attivare l'add-on Stabilità della struttura (Figura 5).
In questo approccio, l'analisi di stabilità dovrebbe essere eseguita per ottenere le forme modali pertinenti e le lunghezze efficaci associate di aste separate. Successivamente, le lunghezze efficaci possono essere assegnate alle aste di interesse e possono essere considerate per la verifica dell'acciaio.
In RFEM 6, la considerazione dell'analisi di stabilità viene effettuata in termini di casi di carico separati e combinazioni, come mostrato nell'immagine 6. In questo esempio, l'analisi di stabilità sarà considerata per la combinazione di carico nr. 2 (peso proprio e neve) a causa della compressione ad essa associata.
Le impostazioni dell'analisi di stabilità possono essere definite facilmente nella finestra mostrata nell'immagine 7. Ad esempio, il tipo di analisi di stabilità (metodo agli autovalori, metodo incrementale con analisi agli autovalori, metodo incrementale senza analisi agli autovalori), il numero di autovalori più bassi e la possibilità di considerare gli effetti favorevoli dovuti alla tensione dovrebbero essere modificati se uno dei metodi degli autovalori è preferito (Lanczos, radici del polinomio caratteristico, iterazione del sottospazio o iterazione ICG).
In modo simile, i parametri per il carico incrementale dovrebbero essere definiti quando si preferisce un metodo incrementale.
Una volta eseguito il calcolo, i risultati vengono visualizzati sia graficamente che nella tabella dei risultati dell'analisi di stabilità. La lunghezza di instabilità per la quale la colonna si inarca nel piano del telaio è la lunghezza corretta per la verifica della rispettiva situazione di carico. In questo esempio, la forma propria che rappresenta l'instabilità nella direzione X globale è la forma modale nr. 8 (Figura 8).
In effetti, è ora possibile importare la lunghezza efficace dall'analisi di stabilità. Quando l'opzione è selezionata nella finestra Lunghezza efficace (Figura 9), il caso/combinazione di carico, l'automodo e l'asta da cui deve essere importata la lunghezza efficace possono essere definiti in una scheda associata. Poiché la lunghezza effettiva sarà assegnata alla colonna 1, queste sono rispettivamente la combinazione di carico nr. 2, la modalità nr. 8 e l'asta nr. 1 (immagine 10).
In RFEM 6, è anche possibile visualizzare graficamente la lunghezza assegnata, come mostrato nell'immagine 11.
Definendo le impostazioni della lunghezza efficace, viene eseguito un atto di bilanciamento tra le lunghezze di instabilità e le impostazioni delle proprietà di instabilità flesso-torsionale. Con le verifiche del vincolo esterno, l'elemento è diviso in segmenti per i processi di instabilità. Allo stesso tempo, le verifiche del vincolo esterno servono a descrivere le condizioni al contorno per il calcolo correlato agli autovalori del momento critico di instabilità flesso-torsionale (Mcr ).
Verifiche di stabilità in termini di verifica dell'acciaio
Una volta che la lunghezza efficace è stata assegnata all'asta di interesse, è possibile calcolare Steel Design. Come mostra l'immagine 12, i controlli di stabilità sono tra i risultati visualizzati nella tabella dei risultati. La lunghezza di instabilità è inclusa nei dettagli della verifica di progetto (Figura 13). Come previsto, la verifica di stabilità viene eseguita sulla base della lunghezza efficace calcolata dall'analisi di stabilità.
Osservazioni finali
La lunghezza efficace per il progetto dell'asta equivalente in RFEM 6 può essere determinata manualmente o può essere importata da un'analisi di stabilità. Nel primo approccio, la lunghezza efficace è determinata assegnando i vincoli esterni dei nodi e regolando manualmente i coefficienti di lunghezza efficace rispetto alle condizioni di vincolo dell'asta.
Nel secondo approccio, invece, la lunghezza efficace è un output dell'analisi di stabilità, e quindi può essere assegnata direttamente all'asta ai fini della progettazione. Il vantaggio di questo approccio è che i coefficienti di lunghezza efficace e la lunghezza effettiva stessa sono calcolati automaticamente. Questo è molto conveniente per alcune condizioni del vincolo esterno che altrimenti avrebbero richiesto un estenuante calcolo manuale.
Tuttavia, è importante considerare la corretta lunghezza efficace in termini di modo di instabilità e rispettiva situazione di carico quando la si importa dall'analisi di stabilità.
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