Sztywne słupy w RF-/JOINTS Steel - Column Base

Artykuł o tematyce technicznej

Analiza statyczno-wytrzymałościowa nie tylko definiuje i oblicza siły wewnętrzne i odkształcenia. Zapewnia także to, że siły i momenty w konstrukcji są generowane w wiarygodny sposób i mają zastosowanie w fundamentach. Dlubal Software zapewnia szeroką gamę produktów do analizy statyczno-wytrzymałościowej dla połączeń stalowych i drewnianych. Moduł dodatkowy RF-/JOINTS Steel - Column Base umożliwia obliczanie przegubowych i utwierdzonych podstaw słupów. Obliczenie może zostać wykonane dla obu płyt podstawy słupa, z usztywnieniami lub bez.

Niniejszy artykuł przedstawia przykład obliczeń przekroju słupa w betonowym fundamencie kielichowym. Przykład ten opisano także w [1].

Układ

Słup to przekrój HEB 280 wykonany ze stali S 235 JR.

Rysunek 01 - Układ i obciążenie zgodnie z [1] 

Parametry geometrii podstawy słupa są ustawione w Oknie 1.4 modułu RF-/JOINTS zgodnie z [1]. Wybrana głębokość utwierdzenia wynosi 65 cm.

Rysunek 02 - Okno 1.4 Podstawa w RF-/JOINTS

Parametry płyty podstawy są zdefiniowane w Oknie 1.5.

Rysunek 03 - Okno 1.5 Słup w RF-/JOINTS

Siły wewnętrzne

Dostępne są poniższe obliczeniowe siły wewnętrzne.
NEd = 396.0 kN
VEd = 21.5 kN
MEd = -118.0 kN

Obliczanie wymaganej głębokości kielicha

Decydująca wartość jest minimalną głębokością utwierdzenia, na podstawie wytrzymałości betonu.

Rysunek 04 - Okno 3.1 Obliczenia - Podsumowanie obejmujące szczegóły wymaganej głębokości kielicha

Wymagana minimalna głębokość utwierdzenia to 54.86 cm. Wybrana głębokość 65 cm zapewnia taką wartość.

Obliczanie nośności przekroju słupa

Rozmieszczenie sił i momentów w słupie odpowiada rozmieszczeniu pokazanemu poniżej, zgodnie z [1].

Rysunek 05 - Rozmieszczenie sił i momentów w podstawie słupa zgodnie z [1] 

Normalne naprężenie z momentu maksymalnego jest obliczone, jak następuje:
σEd = N / A + max Me,d / Wy = 396.0 / 131.0 + 11,818.7 / 1,380.0 = 11.6 kN/cm2

W przypadku maksymalnego naprężenia ścinającego, zastosowanie ma poniższy wzór:
τEd = (max Ve,d ∙ Sy) / (Iy ∙ t) = (310.18 ∙ 767.00) / (19,270.00 ∙ 1.05) = 11.76 kN/cm2

Odpowiadające naprężenia i szczegóły obliczeń można także znaleźć w tabeli wyników w zakładce Nośność przekrojów.

Rysunek 06 - Okno 3.1 Obliczenia - Podsumowanie obejmujące szczegóły nośności przekroju słupa

Obliczanie kielicha wewnętrznego słupa

Rysunek [5] pokazuje lokalizacje zależne od obliczeń. Przekrój B-B po stronie ściskania jest decydujący.

Normalne naprężenie w kierunku X jest obliczane w następujący sposób: 
σX,d = -N / A - Me,b,d / Iy ∙ z1 = -396.0 / 131,0 - 3,897.3 / 19,720.0 ∙ 9.8 = -5.0 kN/cm2

Poniższe normalnie naprężenie działa w kierunku Z:
σZ,d = 0,45 ∙ pRd / t ∙ αb = 0.45 ∙ 12.34 / 1.05 ∙ 0.55 = 2.90 kN/cm2

Maksymalne naprężenie ścinające wynosi:
τEd = (max Ve,d ∙ Sy,1) / (Iy ∙ t) = (310.18 ∙ 716.58) / (19,270.00 ∙ 1.05) = 10.99 kN/cm2

Szczegóły obliczeń w Oknie 3.1 zawierają odpowiadające naprężenia i wskaźniki:

Rysunek 07 - Okno 3.1 Obliczenia - Podsumowanie obejmujące obliczenia słupa w kielichu

Program uzupełnia obliczenia poprzez analizę połączenia podczas ściskania i na spoinach. Jednakże nie jest to wyjaśnione w niniejszym artykule.

Podsumowanie

RF-/JOINTS Steel - Column Base umożliwia obliczanie podstawy słupów przegubowych i utwierdzonych. W przypadku słupa posadowionego w betonowym kielichu, moduł dodatkowy analizuje wymagana głębokość kielicha, nośność przekroju słupa oraz nośność słupa wewnątrz podstawy, w odniesieniu do rosnącego rozciągania oraz naprężeń ściskających. Analiza jest zakończona wymiarowaniem betonu pod podstawą podczas ściskania oraz obliczaniem spoin pomiędzy podstawą i słupem.

Referencje

[1] Kahlmeyer, E., Hebestreit, K., & Vogt, W. (2012). Stahlbau nach EC 3 (6th ed.). Cologne: Werner.
[2] Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1993-1-1:2005 + AC:2009
[3] Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1-8: Design of joints; EN 1993-1-8:2005 + AC:2009
[4] Eurocode 2: Design of concrete structures - Part 1-1: General rules and rules for buildings; EN 1992-1-1:2004 + AC:2010
[5] Manual RF-/JOINTS. (2015). Tiefenbach: Dlubal Software. Pobierz...

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

Mają Państwo pytania albo potrzebują porady?
Zapraszamy do kontaktu z nami lub znalezienia różnych sugerowanych rozwiązań i pomocnych rozwiązań na naszej stronie FAQ.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

RSTAB Program główny
RSTAB 8.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczania konstrukcji ramowych, belkowych i szkieletowych, wykonujące obliczenia liniowe i nieliniowe sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

RFEM Połączenia
RF-JOINTS Steel - Column Base 5.xx

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie przegubowych i sztywnych podstaw słupów według Eurokodu 3

RSTAB Połączenia
JOINTS Steel - Column Base 8.xx

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie przegubowych i sztywnych podstaw słupów według Eurokodu 3