Modellazione e verifica del giunto a sovrapposizione

Geometria

Il tetto a una falda ha le dimensioni 9,5 mx 15 m. Il dislivello tra la gronda e il colmo è impostato a 1,6 m, che corrisponde a una pendenza di 9,56 °. La distanza tra le travi principali è di 5 m. Gli arcarecci ZL per elementi sandwich devono essere posati sopra con una distanza di 3 m. A tale scopo, le travi principali vengono suddivise utilizzando i nodi interni del tipo "Sull'asta".

Gli arcarecci devono essere disposti in modo alternato. Ciò significa che la sezione trasversale dell'arcareccio deve essere ruotata di 180 ° in ogni seconda campata in modo che gli arcarecci si adattino l'uno all'altro per la sovrapposizione. Nel file allegato, viene utilizzata una nuova sezione trasversale al posto della rotazione dell'asta, in cui le dimensioni delle flange sono inserite al contrario.

Innanzitutto, gli arcarecci sono semplicemente tesi da un nodo all'altro. Come sezione trasversale dovrebbe essere utilizzato un profilo ZL con le seguenti dimensioni.

La sovrapposizione delle sezioni trasversali deve essere già eseguita nel modello RFEM. Diversi produttori di arcarecci consigliano quanto segue: Il primo arcareccio accoppiato deve essere esteso di 0,15 x L nel primo campo interno, il secondo arcareccio deve essere esteso in entrambi i campi adiacenti di 0,1 x L. Due file orizzontali di bulloni sono posizionate sull'appoggio e sulle estensioni specificate. All'estremità libera dell'arcareccio accoppiato, è anche specificata una distanza dal bordo di 32 mm. Ciò si traduce in lunghezze di sovrapposizione di 532 e 782 mm. Se queste estensioni sono mostrate nel modello, è necessario definire le cerniere dell'estremità dell'asta corrispondenti.

Nel nodo della trave principale, tutti gli arcarecci accoppiati hanno una cerniera a forbice. Ciò garantisce che il momento flettente non venga trasferito alla trave come torsione. L'estremità dell'arcareccio accoppiato è dotata anche di una cerniera che trasferisce solo le forze trasversali. L'irrigidimento dei pannelli sandwich è assunto come un vincolo esterno dell'asta con cu, y = 1000 kN/m² e Cφ, x = 1.70 kNm * rad^-1 * m^-1.

Per considerare e verificare anche le squadrette per gli per arcarecci, sono modellate con una lunghezza totale di 13 cm.

Eccentricità

La posizione esatta degli assi baricentrici modellati viene sempre utilizzata per la verifica del giunto in acciaio. Pertanto, le eccentricità devono essere già specificate nel modello principale. L'uso delle eccentricità relative si rivela molto utile, specialmente nel caso di sezioni trasversali asimmetriche con distanze irregolari tra i baricentri. Poiché è necessario uno spazio libero di almeno 6 mm tra l'ala inferiore dell'arcareccio e l'ala superiore della trave, gli arcarecci esterni hanno un'eccentricità relativa e assoluta nella direzione locale dell'asse z di -6 mm rispetto all'ala superiore della trave. Inoltre agli arcarecci centrali viene assegnato uno spostamento trasversale rispetto agli arcarecci esterni e_y = -4 mm e e_z = -2 mm. Lo stesso tipo di eccentricità è assegnato alle squadrette dell'arcareccio, ma con l'offset aggiuntivo e_y = -80,5 mm e e_z = 6 mm.

Carichi

Caso di carico peso proprio: carico aggiuntivo da pannelli sandwich di 0,15 kN/m² Caso di carico neve: 0,68 kN/m² Caso di carico depressione del vento: semplificato con -0,45 kN/m² sull'intera area del tetto

Tutti i carichi vengono applicati agli arcarecci utilizzando la procedura guidata "Carichi delle aste dai carichi della superficie".

I casi di carico sono riassunti in 2 combinazioni di carico come segue:

• CO1 = 1,35 x CC1 + 1,5 x CC2
• CO2 = 0,9 x CC1 + 1,5 x CC3

Input dei giunti in acciaio

Ad esempio, il giunto viene inserito in un nodo in cui vengono prese in considerazione tutte e sette le aste.

Il tipo di asta deve essere impostato come "continua" per tutte le aste ed entrambe le estremità dell'asta della trave principale devono essere impostate come appoggiate. Nel caso degli arcarecci del giunto, può verificarsi un contatto a pressione nell'area di sovrapposizione. Questo può essere fatto utilizzando il componente "Fissaggio" impostando il numero di bulloni su 0, in modo che solo il contatto tra superfici sia di rottura solo se in trazione. In totale, quindi, in questo esempio sono necessari 5 componenti dello stesso tipo "mezzi di collegamento".

• Collegamento bullonato della squadretta degli arcarecci sull'ala della trave
• Collegamento bullonato delle squadrette per entrambi gli arcarecci accoppiati
• File esterne di bulloni alle estremità della sovrapposizione
• Contatto tra le due ali superiori degli arcarecci accoppiati
• Contatto tra le due ali inferiori degli arcarecci

Nel caso di elementi a parete sottile, non è consigliabile verificare con la deformazione plastica limite preimpostata del 5%. Pertanto, il valore limite è ridotto all'1%. Dovrebbe essere eseguita anche un'analisi di instabilità.

Risultati

Il risultato dell'analisi della tensione è il seguente:

Nella tabella di carico del produttore Wirth GmbH tabella è indicato un carico uniforme consentito di 3,43 kN/m. In confronto, tuttavia, il carico sul modello è 3,75 kN/m. Come conseguenza, o la distanza tra gli arcarecci deve essere ridotta, o è necessario selezionare una resistenza del materiale maggiore o un profilo più forte. La terza opzione viene utilizzata per il modello e lo spessore della lamiera della sezione trasversale viene aumentato a 2,5 mm. L'eccentricità nr. 2 deve essere modificata a e_y = -3,5 mm e e_z = -2,5 mm e l'eccentricità nr. 3 a_ey = -80,25 mm e e_z = 6 mm.

L'analisi di instabilità semplificata riporta un problema di stabilità. Le prime due forme modali giacciono al di fuori del nodo di connessione, ma le forme nr. 3 e 4 si trovano all'interno dell'area di collegamento e richiedono quindi un esame più approfondito.

Ciò potrebbe essere fatto, ad esempio, per mezzo di un'analisi GMNIA (analisi geometricamente e materialmente non lineare con imperfezioni) sul sottomodello, che non è previsto in questo articolo.

Modello 3D

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• Realtà virtuale

Modello | Arcarecci a Z su copertura a una falda