8646x
000868
2021-03-08

Allgemeines Verfahren für Stabilitätsnachweise nach EN 1993-1-1 und Knicken in der Haupttragebene

In der EN 1993-1-1 wurde mit dem Allgemeinen Verfahren ein Nachweisformat für Stabilitätsnachweise eingeführt, welches sich für ebene Systeme mit beliebigen Randbedingungen und veränderlicher Bauhöhe anwenden lässt. Die Nachweise können für eine Belastung in der Haupttragebene und gleichzeitiger Druckbeanspruchung geführt werden. Dabei werden die Stabilitätsfälle Biegedrillknicken und Biegeknicken aus der Haupttragebene heraus, also um die schwache Bauteilachse, nachgewiesen. Häufig stellt sich daher die Frage, wie in diesem Zusammenhang Biegeknicken in der Haupttragebene nachgewiesen werden kann.

Nachweisformat nach dem Allgemeinen Verfahren nach 6.3.4

Wymiarowanie według Metody ogólnej odbywa się poprzez redukcję nośności układu w jego głównej płaszczyźnie o współczynnik redukcyjny χop , uwzględniający utratę stateczności od płaszczyzny.

op ⋅ αult, k )/γM1 ≥ 1,0

χop... Współczynnik redukcyjny dla wyboczenia i zwichrzenia od płaszczyzny
αult, k... Współczynnik powiększenia dla obliczeniowych wartości obciążenia, przy którym osiągana jest nośność charakterystyczna elementów konstrukcyjnych z odkształceniami w płaszczyźnie układu konstrukcyjnego
γM1... Częściowy współczynnik bezpieczeństwa dla obliczeń stateczności

Uwzględnienie uszkodzenia stateczności również w płaszczyźnie układu konstrukcyjnego należy uwzględnić przy obliczaniu współczynnika powiększenia αult, k. W razie potrzeby przy określaniu sił i momentów wewnętrznych należy uwzględnić wszystkie imperfekcje i efekty zgodnie z analizą drugiego rzędu, występujące w płaszczyźnie układu konstrukcyjnego.

Obliczanie współczynnika powiększenia αult, k

Współczynnik powiększenia jest obliczany na podstawie obliczeniowych sił wewnętrznych i momentów oraz charakterystycznych nośności elementów konstrukcyjnych w konstrukcji w jej głównej płaszczyźnie nośnej.

1/αult, k = NEd/NRk + My, Ed/My, Rk

αult, k... Współczynnik powiększenia dla obliczeniowych wartości obciążenia, przy pomocy którego uzyskuje się nośność charakterystyczną elementów konstrukcyjnych z odkształceniami w płaszczyźnie układu konstrukcyjnego
Ned... obliczeniowa siła podłużna
Nrk... Charakterystyczna wytrzymałość na siły normalne
My, Ed... Obliczeniowa wartość momentu zginającego względem osi y
My, Rk... Charakterystyczna nośność na zginanie wokół osi y

Sprawdzenie konieczności uwzględnienia wyboczenia giętnego w głównej płaszczyźnie nośnej

Aby oszacować wpływ efektów zgodnie z analizą drugiego rzędu na siły wewnętrzne i momenty w głównej płaszczyźnie podparcia,można obliczyć odpowiedni współczynnik powiększenia α cr jako wartość porównawczą. Zgodnie z regułami zawartymi w normie EN 1993-1-1 nie ma konieczności uwzględniania wyboczenia giętnego w głównej płaszczyźnie podparcia w celu sprężystego określenia sił wewnętrznych, jeżeli współczynnik ten przekracza wartość graniczną 10.

αcr, ip ≥ 10

αcr, ip... Współczynnik powiększenia, o jaki należałoby zwiększyć wartości obliczeniowe obciążenia w celu uzyskania sprężystego krytycznego obciążenia wyboczeniowego dla uszkodzenia stateczności w głównej płaszczyźnie nośnej

W programach RFEM i RSTAB kształty drgań własnych i odpowiedni współczynnik powiększenia można określić za pomocą RF-STABILITY i RSBUCK. Jeżeli wszystkie postacie drgań własnych ze współczynnikami obciążenia mniejszymi niż 10 charakteryzują się ugięciem prostopadłym do głównej płaszczyzny nośnej, to współczynniki powiększenia dla uszkodzenia stateczności w głównej płaszczyźnie nośnej są powyżej tej wartości granicznej i ten przypadek nie musi być uwzględnione w projektowaniu.

Ansatz von Imperfektionen in der Haupttragebene

Jeżeli analiza zniszczenia stateczności w głównej płaszczyźnie nośnej ma miejsce, wówczas siły i momenty wewnętrzne należy określić zgodnie z analizą drugiego rzędu poprzez zastosowanie imperfekcji zastępczych zgodnie z sekcją 5.3.2 normy EN 1993-1-1. W obliczeniach są one bezpośrednio uwzględniane przez współczynnik powiększenia αult, k, który jest teraz odpowiednio mniejszy.

W tym kontekście ważne jest, aby prawidłowo zastosować imperfekcje równoważne, które muszą zostać zastosowane na konstrukcji w sposób najbardziej niekorzystny. W razie potrzeby należy rozważyć kilka wariantów.

Beispiel gevouteter Rahmen

W przypadku ramy hali o zbieżnościach na złączach ramy analizę stateczności należy przeprowadzić zgodnie z Metodą ogólną. Najpierw w ramach obciążenia głównego określany jest współczynnik powiększenia dla wyboczenia w płaszczyźnie ramy.

Współczynnik wynosi 8,7, a zatem jest niższy od wartości granicznej wynoszącej 10. W rezultacie siły i momenty wewnętrzne należy określać zgodnie z analizą drugiego rzędu poprzez zastosowanie imperfekcji w płaszczyźnie ramy. Aby uwzględnić zarówno symetryczny, jak i antymetryczny kształt wyboczenia ramy, stosowane są dwa różne kształty imperfekcji. Kształty te wynikają z nachylenia słupów ramy oraz wygięć wstępnych według najbardziej niekorzystnej krzywej wyboczenia przekrojów zgodnie z tabelą 5.1.

Korzystając z tych sił wewnętrznych i momentów, można teraz przeprowadzić analizę stateczności zgodnie z Metodą ogólną. W tym celu należy wybrać do obliczeń całą ramę jako zbiór prętów i ustawić podpory węzłowe zgodnie z modelem głównym.

Za pomocą przelicznika wartości własnych określa się współczynnik powiększenia αcr, op, który następnie wykorzystuje się do obliczeń w każdym położeniu x zbioru prętów. Odpowiedni kształt postaci można sprawdzić w widoku graficznym.


Odnośniki