Considerazione dell'ingobbamento di sezioni trasversali nell'analisi di stabilità di strutture in aste

L'ingobbamento è un comportamento delle travi nel resistere alla torsione che risulta dalla deformazione nel piano della sezione trasversale. È particolarmente caratteristico per gli elementi di sezioni trasversali con parete sottile (ad esempio, sezioni a I e H). Per considerare l'ingobbamento della sezione trasversale come un grado di libertà aggiuntivo nel calcolo delle aste in RFEM 6 e RSTAB 9, è possibile utilizzare l'add-on Torsione di ingobbamento (7 DOF). Questo add-on è completamente integrato nei programmi e può essere utilizzato in combinazione con un'analisi strutturale secondo l'analisi lineare statica, del secondo ordine e a grandi spostamenti, nonché in combinazione con l'add-on Analisi di stabilità per determinare coefficienti di carico critici e forme modali di problemi di stabilità come instabilità torsionale e instabilità flesso-torsionale.

Questo articolo ti mostrerà un esempio pratico di come eseguire un'analisi di instabilità flesso-torsionale per il capannone in acciaio mostrato nell'immagine 1. Puoi anche vedere questo articolo come una continuazione dell'articolo intitolato "Determinazione dei coefficienti di carico critici Utilizzando l'add-on Stabilità della struttura in RFEM 6 e RSTAB 9", che mostra come utilizzare l'add-on Stabilità della struttura per determinare i coefficienti di carico critici e le cifre di stabilità corrispondenti per questo modello 3D.

Tuttavia, l'articolo sopra menzionato ha osservato che la considerazione dell'ingobbamento torsionale nell'analisi di stabilità della struttura è necessaria a causa dei risultati dell'analisi statica (cioè, i carichi applicati determinano momenti flettenti M_y, quindi a è previsto anche il problema di instabilità flesso-torsionale della trave principale). Di conseguenza, il testo seguente ti mostrerà come utilizzare l'add-on Torsione di ingobbamento (7 DOF) in combinazione con l'add-on Stabilità della struttura per considerare l'ingobbamento di sezioni trasversali come un grado di libertà aggiuntivo quando si esegue l'analisi di stabilità. È importante sapere che il calcolo si applica sull'intero modello, quindi la rigidezza delle aste adiacenti o delle condizioni del vincolo esterno definite è considerata automaticamente.

Sia l'add-on Torsione di ingobbamento che quella di stabilità della struttura si possono trovare nei Dati base, come mostrato nell'immagine 2. Devi sapere che in RFEM 6 e nell'add-on Torsione di ingobbamento, l'ingobbamento è associato solo alle aste e quindi non è necessario definire nessuna condizione di vincolo esterno globale. Inoltre, si presume che l'ingobbamento alle estremità dell'asta non sia ostruito per impostazione predefinita; quindi, è necessario utilizzare gli irrigidimenti trasversali dell'asta per definire le molle dell'ingobbamento alle estremità dell'asta e considerare la rigidezza dell'ingobbamento o la tensione d'ingobbamento. Puoi saperne di più al riguardo nell'articolo della Knowledge Base "Analisi dell'instabilità flesso-torsionale con nuovo Add-on di Torsional Warping (7 DOF) per RFEM 6/RSTAB 9".

Poiché si presume che l'ingobbamento sia libero all'estremità dell'asta, non c'è trasferimento del momento tra aste adiacenti. In altre parole, tutte le aste sono considerate individualmente per il calcolo dell'ingobbamento (cioè, le singole aste possono ingobbare liberamente alle loro estremità). Per trasferire l'ingobbamento tra le singole aste che sono collegate, è possibile definire un set di aste. A questo proposito, le travi principali del capannone in acciaio di interesse sono definite come set di aste separati, come mostrato nell'immagine 3.

A questo punto, si può fare un parallelo tra il punto di applicazione del carico durante il calcolo delle aste con 6 gradi di libertà, e il calcolo delle aste con 7 gradi di libertà. Vale a dire, se altri oggetti sono collegati a un'asta da calcolare con 6 gradi di libertà, le forze di taglio dagli altri componenti sono introdotte al centro di taglio. Quando si calcolano le aste con 7 gradi di libertà, tuttavia, il punto di collegamento è considerato nel baricentro (cioè il baricentro della sezione trasversale) e anche i carichi delle aste definiti vengono applicati lì. Per risolvere questo problema nell'analisi, è possibile definire le eccentricità dell'asta o utilizzare le aste rigide per definire tali collegamenti. A questo proposito, il punto di applicazione del carico in questo esempio sarà definito con l'eccentricità mostrata nelle immagini 4 e 5.

Successivamente, le impostazioni dell'analisi di stabilità possono essere definite allo stesso modo come spiegato nell'articolo della Knowledge Base "Determinazione dei coefficienti di carico critici utilizzando l'add-on di stabilità della struttura in RFEM 6 e RSTAB 9". Vale a dire, è possibile selezionare il metodo di analisi e considerare le altre opzioni mostrate nella Figura 6.

Come discusso nel suddetto articolo, l'analisi di stabilità può essere considerata in termini di casi di carico, combinazioni di carico e situazioni di progetto. In questo esempio, l'analisi di stabilità è considerata in termini della situazione di progetto ultima, come mostrato nelle immagini 7 e 8. Quindi, è possibile calcolare questa situazione di progetto e ottenere risultati allo stesso modo come discusso nel suddetto articolo.

Infine, è possibile eseguire il calcolo e ottenere i risultati dell'analisi di stabilità con considerazione dell'ingobbamento torsionale della sezione trasversale. Nella tabella Panoramica dell'analisi statica, è possibile vedere il coefficiente di carico più critico di tutte le combinazioni di carico (fig. 9), insieme alla combinazione di carico determinante a cui è associato il coefficiente di carico critico. In questo modo, è possibile aprire i risultati dell'analisi di stabilità per la combinazione di carico specifica e visualizzare la forma modale associata.

Modello 3D

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Modello | Capannone in acciaio