Panoramica
La norma cinese per le costruzioni in acciaio GB 50017 [1] descrive il metodo di calcolo per la verifica dell'instabilità per distorsione dell'ala inferiore di una trave del telaio nel Capitolo 6.2.7. A differenza della norma precedente, questa sezione rappresenta una nuova verifica aggiunta.
Il capitolo è relativo al calcolo di stabilità della sezione a momento negativo di una trave del telaio. Fornisce la base per verificare la stabilità dell'ala inferiore della trave' o se devono essere prese misure strutturali.
Quando una soletta di calcestruzzo è posizionata sull'ala superiore, il suo effetto è come un vincolo laterale (costruzione composita), prevenendo problemi di stabilità torsionale. Se c'è una distribuzione negativa del momento flettente, l'ala inferiore è soggetta a compressione e l'ala superiore è sotto trazione.
Mentre l'ala superiore è supportata, l'ala inferiore soggetta a compressione può flettersi lateralmente. Se il vincolo esterno dato dalla rigidezza dell'anima è insufficiente, l'angolo tra l'ala inferiore e la linea di intersezione dell'anima è variabile in questo caso in modo che vi sia la possibilità di instabilità per distorsione per l'ala inferiore.
Procedura progettuale
Instabilità distorsionale
Se le travi del telaio in acciaio non considerano il vincolo di deformazione delle solette superiori in calcestruzzo, le aste sono deformate liberamente e attorcigliate. Ciò significa che si verifica la totale instabilità dell'asta flettente (instabilità flesso-torsionale, norma acciaio, Sezione 6.2.1).
Poiché sia la trave in acciaio che le solette in calcestruzzo sono disponibili come due componenti strutturali indipendenti, la compatibilità della deformazione non si applica in questa situazione.
Tuttavia, se la trave intelaiata della struttura in acciaio è supportata lateralmente dalle solette di calcestruzzo, la sua stabilità di solito non ha bisogno di essere analizzata: Secondo GB 50017, Sezione 6.2.1, l'instabilità flesso-torsionale della trave' non ha bisogno di essere progettata se le solette di calcestruzzo sono saldamente collegate all'ala compressa della trave in modo che lo spostamento laterale della trave's l'ala compressa è impedita.
Esistono diversi modi in RFEM per modellare l'effetto composito di aste e solai, come travi nervate e aste del modello di superficie. Tuttavia, rappresentano componenti strutturali integrali delle solette in calcestruzzo in contrasto con le spiegazioni sulle travi a telaio sopra. Puoi trovare informazioni più dettagliate su questo argomento negli articoli corrispondenti della nostra Knowledge Base e nei manuali online.
L'immagine sopra mostra il risultato del calcolo EF nel caso in cui l'ala superiore della trave del telaio è supportata. Pertanto, l'ala inferiore ruota attorno al centro dell'ala superiore. Pertanto, secondo [1] Sezione 6.2.7, è necessario verificare la stabilità dell'ala inferiore.
Procedura di verifica secondo EC 3
Il metodo di verifica secondo EC 3 [2], Sezioni 6.3.2.4, 6.3.5.2 e BB.2 differisce dalla norma GB per le costruzioni in acciaio.
I componenti strutturali con ali compresse supportate lateralmente possono essere considerati non soggetti a instabilità flesso-torsionale se sono soddisfatte condizioni specifiche. Per la verifica relativa all'instabilità per distorsione di una trave del telaio, viene prima verificata la rigidezza rotazionale e quindi il vincolo torsionale dell'ala inferiore, come mostrato nell'immagine seguente.
Verifica dell'instabilità distorsionale dell'ala inferiore secondo GB 50017
Se la trave del telaio ha un momento flettente negativo nell'area vicino al vincolo esterno e una soletta di calcestruzzo è posizionata sull'ala superiore, il calcolo di stabilità dell'ala inferiore della trave deve soddisfare i seguenti requisiti secondo la Sezione 6.2.7 riferimento a [1]:
- Se λn,b ≤ 0.45, non è necessaria alcuna verifica per l'ala inferiore.
- Se la condizione (1) non è soddisfatta, la stabilità dell'ala inferiore deve essere calcolata secondo la seguente formula:
dove
- b1 — larghezza dell'ala compressa (mm)
- t1 — spessore dell'ala compressa (mm)
- W1x — modulo della sezione lorda intorno alla fibra compressa più forte nel piano del momento flettente (mm³)
- ψd è il coefficiente di stabilità
- λn,b — Rapporto limite normalizzato della snellezza
- σcr — tensione critica per instabilità per distorsione (N/mm²)
- l — lunghezza tra i punti vincolati lateralmente (mm)
In RFEM, la funzione corrispondente può essere attivata nella configurazione di progetto dell'impostazione dello stato limite ultimo.
I punti di vincolo laterale possono essere specificati sotto le lunghezze libere di inflessione.
- Dopo aver aggiunto i nodi intermedi, il programma calcola automaticamente la lunghezza del vincolo laterale nella zona a momento negativo della trave del telaio. Le altre lunghezze di progetto rimangono invariate. La distanza supportata lateralmente viene presa automaticamente in considerazione.
- Le specifiche per le combinazioni di carico e le situazioni di progetto rimangono invariate.
- Se il limite del rapporto di snellezza non viene superato, il risultato della verifica indica che la stabilità dell'ala inferiore della trave del telaio non è calcolata. In caso contrario, viene eseguita un'analisi dettagliata dell'instabilità per distorsione per determinare se sono necessari ulteriori punti vincolati lateralmente.
- Le ali di compressione supportate lateralmente devono ancora soddisfare i requisiti della norma sismica GB 50011, Capitolo 8.3.3.
Conclusione
In questo articolo, è stata presentata la procedura di calcolo per la verifica dell'instabilità per distorsione dell'ala inferiore. Il programma controlla se le condizioni del vincolo torsionale sono soddisfatte dai vincoli laterali o se è necessario eseguire un'ulteriore verifica per escludere l'instabilità distorsionale. I dettagli di progettazione sono semplici e comprensibili.
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