Determinazione delle lunghezze di libera inflessione in RFEM 6

Articolo tecnico sul tema Analisi strutturale con Dlubal Software

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I controlli di stabilità per il progetto dell'asta equivalente secondo EN 1993-1-1, AISC 360, CSA S16 e altre norme internazionali richiedono la considerazione della lunghezza di progetto (cioè la lunghezza efficace delle aste). In RFEM 6, è possibile determinare la lunghezza efficace manualmente assegnando vincoli esterni nodali e coefficienti di lunghezza efficace o, d'altra parte, importandola dall'analisi di stabilità. Entrambe le opzioni saranno dimostrate in questo articolo determinando la lunghezza effettiva della colonna incorniciata nell'immagine 1.

Lunghezze efficaci in RFEM 6

Affinché le verifiche di stabilità siano incluse nei risultati della verifica dell'acciaio, è importante assegnare le lunghezze efficaci alle aste prima di eseguire la verifica. In RFEM 6, la lunghezza efficace non è un'impostazione locale di una sola asta. Quindi, ogni lunghezza efficace 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 con cui è determinata, la lunghezza efficace può essere considerata per l'instabilità flessionale attorno agli assi 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

Innanzitutto, dimostreremo come definire la lunghezza efficace in base alla considerazione dei vincoli esterni nodali e dei coefficienti di lunghezza efficace rispetto alle condizioni del vincolo esterno dell'asta (Figura 4). Date le condizioni del vincolo esterno della colonna 1, i vincoli esterni nodali del tipo fissato in entrambe le direzioni principali z/v e y/u, nonché la torsione (vincolo attorno a x) devono essere definiti solo all'inizio e alla fine di questa asta. Poiché non ci sono vincoli esterni intermedi che dividono l'asta in segmenti di lunghezze diverse, i coefficienti di lunghezza efficace devono essere calcolati manualmente e regolati 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 quindi 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 dal piano è 1.

2° Importazione di una lunghezza efficace dall'analisi di stabilità

Tuttavia, RFEM 6 offre un'altra opzione per definire le lunghezze efficaci 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 delle 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 eseguita in termini di casi e combinazioni di carico separati, come mostrato nell'immagine 6. In questo esempio, l'analisi di stabilità sarà considerata per la combinazione di carico n. 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 degli autovalori, metodo incrementale con analisi degli autovalori, metodo incrementale senza analisi degli autovalori), il numero di autovalori più bassi e la possibilità di considerare gli effetti favorevoli dovuti alla trazione dovrebbero essere modificati se uno dei metodi degli autovalori è preferito (Lanczos, radici del polinomio caratteristico, iterazione del sottospazio o iterazione ICG). Allo stesso modo, 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 inflessione per la quale la colonna si deforma nel piano del telaio è la lunghezza corretta per il progetto della rispettiva situazione di carico. In questo esempio, la forma automatica che rappresenta l'instabilità nella direzione X globale è la forma modale n. 8 (Figura 8).

Infatti, ora è 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, la modalità auto e l'asta da cui deve essere importata la lunghezza efficace può essere definita in una scheda associata. Poiché la lunghezza efficace sarà assegnata alla colonna 1, queste sono rispettivamente la combinazione di carico n. 2, la modalità n. 8 e l'asta n. 1 (Figura 10).

In RFEM 6, è anche possibile visualizzare la lunghezza assegnata graficamente, 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 relativo agli autovalori del momento critico di instabilità torsionale (Mcr ).

Verifiche di stabilità in termini di progettazione dell'acciaio

Una volta che la lunghezza efficace è stata assegnata all'asta di interesse, è possibile calcolare la verifica in acciaio. 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, il controllo di stabilità viene eseguito 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 vincoli esterni nodali e regolando manualmente i coefficienti di lunghezza efficace rispetto alle condizioni del vincolo esterno dell'asta. Nel secondo approccio, d'altra parte, la lunghezza efficace è un output dell'analisi di stabilità e quindi può essere assegnata direttamente all'asta per scopi di progettazione. Il vantaggio di questo approccio è che i coefficienti di lunghezza efficace e la lunghezza efficace stessa sono calcolati automaticamente. Questo è molto conveniente per determinate condizioni del vincolo esterno che altrimenti avrebbero richiesto un estenuante calcolo manuale. Tuttavia, è importante considerare la lunghezza efficace corretta in termini di modalità di instabilità e la rispettiva situazione di carico quando la si importa dall'analisi di stabilità.

Autore

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

Marketing e assistenza clienti

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

Parole chiave

Lunghezza libera d'inflessione Analisi di stabilità Verifica acciaio Progetto dell'asta equivalente

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  • Aggiornato 10. gennaio 2022

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Programma principale

Il programma di analisi strutturale RFEM 6 è la base di un sistema software modulare.
Il programma principale RFEM 6 viene utilizzato per definire strutture, materiali e carichi di sistemi strutturali piani e spaziali costituiti da piastre, pareti, gusci e aste.
Con il programma è possibile progettare anche strutture composte, elementi solidi e di contatto.

Prezzo della prima licenza
3.990,00 USD