Obciążenie udarowe samochodu osobowego na wiaty garażowej

Artykuł techniczny na temat analizy statyczno-wytrzymałościowej w programach Dlubal Software

  • Baza informacji

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

Podstawowymi wymaganiami dla systemu konstrukcyjnego są (zgodnie z zasadami projektowania konstrukcji) odpowiedni stan graniczny nośności, użytkowalność i nośność. Konstrukcje muszą być zaprojektowane w taki sposób, aby nie powstały uszkodzenia spowodowane zdarzeniami, takimi jak uderzenie pojazdu.

Kombinacje obciążeń

W [1] rozdział 3.2(2)P uderzenie definiuje się jako wyjątkową sytuację obliczeniową. Zatem równanie 6.11b ma zastosowanie do kombinacji oddziaływań. Wybór między wartością częstą Ψ1,1 ⋅ Qk 1 a zmienną quasi-stałą Ψ2,1 ⋅ Qk 1 zależy od wyjątkowej sytuacji obliczeniowej. W [2] NDP do A.1.3.2, na przykład, w przypadku zderzenia pojazdu określono, że dozwolone jest zastosowanie wartości quasi-stałej Ψ2,1 ⋅ Qk,1 . W związku z tym obciążenia śniegiem i wiatrem dla lokalizacji w państwach członkowskich CEN o wysokości mniejszej niż 1000 m n.p.m. nie muszą być uwzględniane w przypadku uderzenia pojazdu, ponieważ ich współczynniki kombinacji Ψ2,1 są zwykle definiowane jako 0,0.

Definiowanie oddziaływania przypadkowego

Teraz musimy zdefiniować rodzaj i rozmiar uderzenia. Część 1-1 Eurokodu 1 [3] w rozdziale 1.1(6) odnosi się do części 1-7 [4] , w której wyjaśniono oddziaływania wyjątkowe. W rozdziale 4.2 (1) zalecane są dwie metody:

  • Wyznaczanie obciążeń udarowych za pomocą analizy dynamicznej
  • Definicja obciążeń udarowych jako równoważna siła statyczna

Informacje na temat obliczania uderzenia dynamicznego znajdują się w Załączniku C. W załączniku tym rozróżnia się „uderzenie twarde”, w którym energia jest rozpraszana głównie przez uderzający korpus, oraz „uderzenie miękkie”, w którym konstrukcja podlega odkształceniu w celu pochłonięcia energii uderzenia. Zgodnie z załącznikiem C.2.1(1), obliczenia przy użyciu równoważnej siły statycznej dla „mocnego uderzenia” są dozwolone. W przypadku uderzenia samochodu w wiatę garażową zakłada się, że nastąpi uderzenie twarde, a treść tego artykułu odnosi się do określenia równoważnej siły statycznej.

Rysunek 01 - Zderzenie samochodu z wiatą

W [4] , Tabela 4.1, dla samochodów osobowych w garażach zaproponowano równoważną siłę statyczną Fdx w kierunku normalnego ruchu o wartości 50 kN. W poprzek kierunku ruchu, siła Fdy wynosi 25 kN. Ze względu na wielkość obciążenia, ekonomiczne zwymiarowanie przekrojów słupów wiaty garażowej będzie możliwe bardzo rzadko. Należy również wspomnieć, że w rozdziale 4.1(1) wykluczono kolizje z konstrukcjami lekkimi, dlatego tabela 4.1 nie jest ważna i należy odnieść się do Załącznika krajowego. Instalacja ochrony przed uderzeniem, która pochłania uderzenie przed słupem, w celu przeprowadzenia ekonomicznego projektowania słupów, prawdopodobnie nie będzie opcją. Niemiecki załącznik krajowy [5] opisuje statycznie równoważną siłę uderzenia 10 kN dla obu kierunków dla samochodów osobowych ≤ 30 kN w tabeli NA.2-4.1 dla garaży jedno- i dwustanowiskowych oraz wiat garażowych.

Jeżeli Załącznik krajowy danego kraju nie zawiera dalszych informacji, warto zapoznać się z [3] , Załącznikiem B. W równaniu B.1 opisano poziome obciążenie zastępcze dla zabezpieczenia przed upadkiem z wysokości. Powoduje to:

Wzór 1

F = m · v22 · δc + δb

Zgodnie z załącznikiem B (3) w [3] przyjmuje się następujące założenia:

m = 1500 kg
δc + δb = 100 mm
v = 1,39 m/s

Przyjęto prędkość zderzenia v odbiegającą od B(3) przy 5 km/h zgodnie z [4] , Tabela C.1 dla garaży parkingowych, co odpowiada 1,39 m/s. Daje to obciążenie równoważne:

Wzór 2

F = 1.500 kg · (1,39 ms)22 · 100 mm = 14,5 kN

Pozycja oddziaływania przypadkowego

Zgodnie z [4] , 4.3.1(3), przyłożenie siły uderzenia samochodów osobowych na wysokości 50 cm nad górną krawędzią jezdni jest dozwolone. W [3] , Załącznik B, 37,5 cm są określone dla samochodów osobowych o maksymalnej masie pojazdu 2500 kg. Ponieważ wysokość zderzaków samochodu osobowego nie jest znormalizowana w większości krajów, inżynier musi zdecydować, na jakiej wysokości zostanie przyłożone obciążenie równoważne. W załączniku niemieckim [5] zaleca się wysokość 50 cm dla samochodów osobowych.

Całkowite zniszczenie elementów konstrukcyjnych jako opcja

Istnieje również możliwość przeanalizowania skutków całkowitego zniszczenia uszkodzonego elementu konstrukcyjnego na całą konstrukcję (zdjęcie 02). W zależności od sposobu zamocowania elementu, taka analiza może być przydatna.

Rysunek 02 - Całkowite uszkodzenie słupa po uderzeniu samochodu

Obliczanie słupa zadaszenia dla przypadku obciążenia "uderzenie" w RFEM/RSTAB

Dla wiaty samochodowej pokazanej na rys. 01 symulowane będzie uderzenie samochodu osobowego w słup środkowy. W tym przykładzie obliczenia zostaną przeprowadzone zgodnie z załącznikiem niemieckim.

W tym celu należy najpierw utworzyć nowy przypadek obciążenia, w którym zdefiniowano statyczne obciążenie zastępcze. Jeżeli stosowana jest automatyczna kombinacja obciążeń, do tego przypadku obciążenia należy przypisać klasę oddziaływania "Przypadkowe".

Rysunek 03 - Nowy przypadek obciążenia z kategorią oddziaływania „Przypadkowe”

Następnie tworzone jest nowe wyrażenie złożone z wyjątkową sytuacją obliczeniową zgodnie z [2] , Równanie 6.11e.

Rysunek 04 - Nowe wyrażenie kombinacji z odpowiednią sytuacją obliczeniową

W tym przykładzie odległość obciążenia zastępczego od początku pręta wynosi 37,5 cm, ponieważ łącznik (w tym przypadku wysokość stopy) nie jest uwzględniany w analizie statyczno-wytrzymałościowej.

Rysunek 05 - Rozmiar i położenie siły równoważnej

Konstrukcja drewniana jest projektowana za pomocą modułu dodatkowego RF-/TIMBER Pro. Odpowiednie pliki modeli dla programów RFEM i RSTAB są dostępne w sekcji "Do pobrania" na końcu tego artykułu. W przypadku TIMBER Pro Case 2 obliczenia wyjątkowe przeprowadza się poprzez wybór odpowiedniej kombinacji obciążeń. Ponieważ w tym przypadku obciążenie śniegiem i wiatrem nie musi być połączone z uderzeniem, należy wziąć pod uwagę tylko ciężar własny i samo uderzenie. Jeśli kombinacje obciążeń są tworzone ręcznie, należy upewnić się, że do odpowiednich kombinacji jest przypisana "Przypadkowa sytuacja obliczeniowa" (rys. 06) i odpowiednia klasa czasu trwania obciążenia "Chwilowe" (rys. 07).

Rysunek 06 - Dane ogólne w TIMBER Pro z przypisaniem sytuacji obliczeniowej

Rysunek 07 - Przypisywanie czasu trwania obciążenia

Dzięki temu przypisaniu, wyjątkowa sytuacja obliczeniowa w stanie granicznym nośności jest rozpatrywana z częściowym współczynnikiem bezpieczeństwa równym 1,0, zgodnie z wymaganiami w [6] . Ponadto w tym przypadku wytrzymałość jest mnożona przez akmod wynoszącą 1,1 (klasa użytkowania 2) ze względu na chwilowy czas trwania obciążenia. W tym przykładzie słup ma przełożenie 0,47 ≤ 1,00 i w ten sposób obliczane jest oddziaływanie samochodu osobowego. Konstrukcja działa nawet przy wartości akmod wynoszącej 0,9 (klasa użytkowania 3).

Rysunek 08 - Obliczenia wykonane dla kolumny uderzonej samochodem

Jak już wyjaśniono, warto przyjrzeć się całkowitemu uszkodzeniu słupa (zdjęcie 02). W tym celu nie jest konieczne rozpatrywanie uszkodzenia lub usunięcia pręta w osobnym pliku. Słup można łatwo dezaktywować dla określonych kombinacji obciążeń. W przypadku całkowitego zniszczenia słupa zostanie utworzona nowa kombinacja obciążeń, w której uwzględniony zostanie tylko ciężar własny, a słup zostanie dezaktywowany w parametrach obliczeniowych.

Rysunek 09 - Dezaktywacja kolumny dla określonej kombinacji obciążeń

Ponieważ konstrukcja jest z pewnością podparta natychmiast po uszkodzeniu słupa, dla tej kombinacji obciążeń można zastosować czas trwania obciążenia „chwilowego”. Wymiarowanie płatwi obciążonych ciężarem własnym dla wyjątkowej sytuacji obliczeniowej wynosi 0,48 ≤ 1,00 (TIMBER Pro Case 3).

Rysunek 10 - Wymiarowanie płatwi dla całkowitego uszkodzenia słupa

Projektowanie połączeń i fundamentów

Ponadto elementy złączne należy sprawdzić w przypadku uderzenia. Dlatego należy sprawdzić, czy podstawa słupa i połączenie słupa z płatwią powyżej są wystarczająco zwymiarowane. Rodzaj konstrukcji decyduje o tym, czy obciążenie udarowe musi zostać przeniesione na fundament, czy nie. W [5] , NDP do 4.1 (1), Uwaga 3, przeniesienie sił zasadniczo nie dotyczy budynków. To stwierdzenie jest prawdziwe dla wiaty garażowej wymienionej w przykładzie.

Autor

Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Rehm

Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Rehm

Product Engineering & Customer Support

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

Słowa kluczowe

Wpływ Obciążenie udarowe Wi-Fi Działanie nadzwyczajne Pojazd Wpływ kolumny

Literatura

[1]   Eurocode 0: Basis of structural design: EN 1990:2002
[2]   Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 0: Grundlagen der Tragwerksplanung; DIN EN 1990/NA:2010-12
[3]   Eurocode 1: Actions on structures - Part 1-1: General actions - Densities, self-weight, imposed loads for buildings; EN 1991-1-1:2010-12
[4]   Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-7: Allgemeine Einwirkungen - Außergewöhnliche Einwirkungen; DIN EN 1991-1-7:2010-12
[5]   Nationaler Anhang - National festgelegte Parameter - Eurocode 1: Einwirkungen auf Tragwerke - Teil 1-7: Allgemeine Einwirkungen - Außergewöhnliche Einwirkungen; DIN EN 1991-1-7/NA:2010-12
[6]   Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings; EN 1995-1-1:2010-12

Do pobrania

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 23637x
  • Zaktualizowane 11. stycznia 2023

Kontakt

Skontaktuj się z firmą Dlubal

Masz dodatkowe pytania lub potrzebujesz porady? Zachęcamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony (FAQ).

+48 (32) 782 46 26

+48 884 794 700

[email protected]

RFEM 5
RFEM

Program główny

Oprogramowanie do analizy statyczno-wytrzymałościowej elementów skończonych (MES) płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych składających się z płyt, ścian, powłok, prętów (belek), brył i elementów kontaktowych

Cena pierwszej licencji
4 550,00 EUR

RSTAB 8

Program główny

Oprogramowanie do analizy statyczno-wytrzymałościowej konstrukcji szkieletowych, a także do liniowych i nieliniowych obliczeń sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

Cena pierwszej licencji
3 150,00 EUR

RF-TIMBER Pro 5

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie drewna zgodnie z Eurokodem 5, SIA 265 i/lub DIN 1052

Cena pierwszej licencji
1 950,00 EUR
RSTAB 8

TIMBER Pro 8

Moduł dodatkowy

Wymiarowanie drewna zgodnie z Eurokodem 5, SIA 265 i/lub DIN 1052

Cena pierwszej licencji
2 150,00 EUR