Lunghezze libere d'inflessione in RFEM 6
Affinché le verifiche di stabilità siano incluse nei risultati della verifica acciaio, è importante assegnare le lunghezze libere di inflessione alle aste prima di eseguire la verifica. In RFEM 6, la lunghezza libera d'inflessione non è un'impostazione locale di una sola asta. Quindi, ogni lunghezza libera d'inflessione che è stata definita nel programma può essere assegnata a più aste o set di aste contemporaneamente.
Supponendo che l'add-on Verifica acciaio sia attivato nei Dati di base del modello, è possibile definire nuove lunghezze libere di inflessione tramite la scheda Dati del navigatore (Figura 1). In alternativa, è possibile definire le lunghezze libere d'inflessione 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 libera d'inflessione tramite vincoli esterni dei nodi e coefficienti di lunghezza libera d'inflessione
Innanzitutto, dimostreremo come definire la lunghezza efficace in base alla considerazione dei vincoli esterni dei nodi 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 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 dovrebbero 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 quindi, la lunghezza di instabilità prevista per l'asse principale y è approssimata a 3.5, mentre il coefficiente di lunghezza efficace per instabilità fuori dal piano è 1.
2. Importazione della lunghezza libera d'inflessione 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 di aste separate. Successivamente, le lunghezze libere d'inflessione possono essere assegnate alle aste di interesse e possono essere considerate per la verifica acciaio.
In RFEM 6, la considerazione dell'analisi di stabilità viene effettuata 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 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).
In modo simile, i parametri per il carico incrementale 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 globale X è la forma modale 8 (Figura 8).
In effetti, ora è possibile importare la lunghezza efficace dall'analisi di stabilità. Quando l'opzione è selezionata nella finestra Lunghezza libera d'inflessione (Figura 9), il caso/combinazione di carico, l'automodo e l'asta da cui dovrebbe essere importata la lunghezza libera d'inflessione possono essere definiti in una scheda associata. Poiché la lunghezza libera d'inflessione sarà assegnata alla colonna 1, queste sono rispettivamente la combinazione di carico 2, la modalità 8 e l'asta 1 (Figura 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 dei vincoli esterni, l'elemento è diviso in segmenti per i processi di instabilità. Allo stesso tempo, le verifiche dei vincoli esterni servono a descrivere le condizioni al contorno per il calcolo relativo agli autovalori del momento critico di instabilità flesso-torsionale (Mcr ).
Verifiche di stabilità in termini di verifica acciaio
Una volta che la lunghezza libera d'inflessione è stata assegnata all'asta di interesse, è possibile calcolare la verifica 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 (Figura 13). Come previsto, il controllo di stabilità viene eseguito sulla base della lunghezza libera d'inflessione calcolata dall'analisi di stabilità.
Osservazioni finali
La lunghezza libera d'inflessione per la verifica dell'asta equivalente in RFEM 6 può essere determinata manualmente o può essere importata da un'analisi di stabilità. Nel primo approccio, la lunghezza libera d'inflessione è determinata assegnando i vincoli esterni dei nodi e regolando manualmente i coefficienti della lunghezza efficace rispetto alle condizioni del vincolo esterno dell'asta.
Nel secondo approccio, d'altra parte, la lunghezza libera d'inflessione è un output dell'analisi di stabilità, e quindi può essere assegnata direttamente all'asta per scopi di progetto. Il vantaggio di questo approccio è che i coefficienti della lunghezza efficace e la lunghezza efficace 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 modalità di instabilità e rispettiva situazione di carico quando la si importa dall'analisi di stabilità.