3761x
001423
2017-03-30

Analiza stateczności dwuwymiarowych elementów konstrukcyjnych na przykładzie ściany z drewna klejonego krzyżowo 2

Poniższy artykuł opisuje wymiarowanie ściany z drewna klejonego krzyżowo, podatnej na wyboczenie, opisanej w pierwszej części tej serii artykułów, z wykorzystaniem metody prętów zastępczych, zgodnie z [1] sekcja 6.3.2. Analiza wyboczenia zostanie przeprowadzona jako analiza naprężeń ściskających ze zmniejszoną wytrzymałością na ściskanie. W tym celu określany jest współczynnik niestateczności kc, zależny przede wszystkim od smukłości elementu i typu podpory.

Do wyznaczenia smukłości potrzebny jest m.in. efektywny moment bezwładności I. Można to obliczyć na podstawie sztywności na zginanie (w kierunku y) powierzchni (patrz Rysunek 3 w Części 1). Ponadto obliczana jest powierzchnia netto Anetto, dla której uwzględniono składowe warstw podłużnych w kierunku y (patrz rys. 2). Ponieważ należy określić niższy percentyl naprężenia krytycznego przy wyboczeniu, moduł sprężystości powinien być określany jako piąty percentyl. W przypadku drewna iglastego powinien on wynosić 2/3 średniej wartości modułu sprężystości, zgodnie z EN 338. Współczynnik imperfekcji βc uwzględnia amplitudę komory wstępnej w zależności od materiału. Współczynnik ten dla prętów w granicach prostoliniowości wynosi 0,2 (L/300) dla drewna litego i 0,1 (L/500) dla drewna klejonego warstwowo i tarcicy klejonej warstwowo. Do dalszych obliczeń stosuje się współczynnik imperfekcji 0,2 dla drewna klejonego krzyżowo, zgodnie z [2] Załącznik K.6.3. Czas trwania obciążenia jest traktowany jako „średniookresowy”, co powoduje, że współczynnik modyfikacji kmod wynosi 0,8 dla drewna klejonego krzyżowo.

Współczynnik niestateczności zmniejszający wytrzymałość na ściskanie wynosi 0,37. Jak widać na rysunku 2, wynikowa wartość obliczeniowa wynosi 1,44 > 1,00. Tym samym obliczenie stateczności nie jest spełnione.

Aby uniknąć ręcznego obliczania, obliczenia pręta zastępczego można również przeprowadzić w module dodatkowym RF-TIMBER Pro. W tym celu typ pręta "belka wynikowa" zostaje przypisany do odpowiedniego pręta w modelu (patrz Rysunek 3). Ta belka wynikowa nie ma dodatkowej sztywności i integruje siły wewnętrzne powierzchni w zdefiniowanym obszarze integracji. Aby móc zwymiarować ten pręt w RF-TIMBER Pro, należy przypisać do niego odpowiedni przekrój i materiał. W tym przypadku sztywność Stora Enso CLT 100 C5s odbiega od normy. Dlatego konieczne jest utworzenie nowego materiału zdefiniowanego przez użytkownika i dostosowanie właściwości sztywności. W celu poprawnego przedstawienia momentów bezwładności dla obliczeń należy utworzyć przekrój o szerokości efektywnej. Można to obliczyć na podstawie sztywności na zginanie i wysokości przekroju (patrz Rysunek 3).

Aby uzyskać tę samą sztywność na zginanie dla pręta jednorodnego, potrzebny jest przekrój b/h = 92,56 mm/1000 mm. W ten sposób podczas przeprowadzania analizy wyboczenia określany jest prawidłowy moment bezwładności. Jednakże, ponieważ przyłożona powierzchnia ściskana Anetto jest w tym przypadku zbyt duża, należy ją zmniejszyć na potrzeby obliczeń. Redukcja ta może zostać osiągnięta na przykład poprzez dostosowanie efektywnej długościlef. W tym celu w Excelu definiowana jest efektywna długość lef,z,TIMBERPro przy użyciu funkcji wyszukiwania wartości docelowych, która wynika z skorygowanego efektywnego współczynnika niestateczności kc,z,ef (patrz Rysunek 4).

W ten sposób skorygowana długość efektywna uwzględnia pole przekroju inaczej niż efektywny przekrój w analizie wyboczenia. Wymiarowanie przebiega tak samo, jak w przypadku obliczeń ręcznych (patrz Rysunek 5).

Jeżeli momenty zginające (na przykład wywołane wiatrem) powinny być dostępne oprócz siły osiowej, można je uwzględnić w RF-TIMBER Pro za pomocą tej samej procedury, ponieważ prawidłowy wskaźnik przekroju Sz został już uwzględniony dla naprężenia zginającego. W przypadku zginania dwukierunkowego współczynnik km można dodatkowo pomnożyć przez współczynnik bef/bnetto w ustawieniach Załącznika krajowego w celu prawidłowego określenia sprężystego modułu przekroju Sy.


Autor

Pan Rehm jest odpowiedzialny za rozwój produktów do konstrukcji drewnianych i zapewnia wsparcie techniczne dla klientów.

Odnośniki
Odniesienia
  1. Eurokod 5: Projektowanie konstrukcji drewnianych - Część 1-1: Ogólne - Reguły ogólne i reguły dotyczące budynków; DIN EN 1995-1-1:2010-12
  2. Eurokod 5: Bemessung und Konstruktion von Holzbauten - Teil 1-1: Allgemeines - Allgemeine Regeln und Regeln für den Hochbau - Nationale Festlegungen zur Umsetzung der OENORM EN 1995-1-1, nationale Erläuterungen und nationale Ergänzungen; ÖNORM B 1995-1-1:2015-06-15
Pobrane