7216x

001626

2020-07-22

Analiza stalowej ramy uwzględniająca sztywność połączeń

W poniższym artykule, na przykładzie dwukondygnacyjnej stalowej ramy, przeanalizowano wymiarowanie połączeń oraz wpływ sztywności tych połączeń na wartości sił wewnętrznych w elementach konstrukcji.

Model tego artykułu technicznego jest oparty na Przykładzie 5.5.3 w literaturze technicznej [1]. Wyjaśniono wpływ sztywności połączenia na określanie sił wewnętrznych oraz wymiarowanie połączeń na przykładzie dwukondygnacyjnej, dwuprzęsłowej ramy stalowej.

obciążenie konstrukcji

Obciążenia wynikające z szerokości posuwu wynoszącej cztery metry są przykładane zgodnie z [1]. Pominięte zostaje jedynie przemieszczenie przegubów prętowych o 0,1 m od osi słupów. Globalne przechyły początkowe są obliczane według równania 5.5 w [2]:

Φ = Φ_{0} \cdot α_{h} \cdot α_{m}

Globalne początkowe imperfekcje przechyłowe

Gdzie

α_{h} = \frac{2}{\sqrt{h}} = \frac{2}{\sqrt{9.50}} = 0.649 < 0.667

Współczynnik redukcji dla wysokości

α_{m} = \sqrt{0.5 \cdot (1 \frac{1}{3})} = 0.816

Współczynnik redukcji dla liczby słupów

Φ = \frac{1}{200} \cdot 0.667 \cdot 0.816 = \frac{1}{367}

Obliczanie globalnych przechyłów początkowych

1 Obciążenia obliczeniowe i imperfekcje do analizy statyczno -wytrzymałościowej

Geometria połączeń i charakterystyki momentu obrotowego

Połączenia belek w stropie pośrednim oraz w dachu są utworzone za pomocą wydłużonych blach czołowych bez elementów usztywniających w słupach. W obecnym przypadku taka konstrukcja prowadzi do korzyści ekonomicznych.

2 Geometria połączeń

Zgodnie z [1] zazwyczaj należy uwzględnić wpływ właściwości momentu obrotowego połączeń na rozkład sił wewnętrznych w konstrukcji w przypadku połączeń odkształcalnych. Za pomocą metody składowych określonej w normie EN 1993-1-8 można obliczyć początkową sztywność sprężystą S_j,ini dla połączeń. Wykorzystano tu moduł dodatkowy RF-/JOINTS Steel Rigid.

3 Berechung der elastischen Anfangssteifigkeit S,j,ini für den Anschluss des IPE 240

4 Berechung der elastischen Anfangssteifigkeit S,j,ini für den Anschluss des IPE 300

Zastosowanie sztywności skrętnej w modelu zostało uproszczone zgodnie z normą EN 1993-1-8, sekcja 5.1.2 (4) i zdefiniowano w celu szybkiego dostosowania w układzie w przypadku zmian poprzez parametryzację.

IPE 240: S_j,Model = S_j,ini/η = 16.304/2 = 8.152 kNm/rad
IPE 300: S_j,Model = S_j,ini/η = 26 372/2 = 13 186 kNm/rad

5 Definition der Parameter für die Stabendgelenke

6 Zuweisung des Parameters "S_j_ini_IPE240" zum Stabendgelenk 1

Siły wewnętrzne i projektowanie połączeń

Określenie pierwszej postaci drgań w płaszczyźnie ramy za pomocą modułu dodatkowego RSBUCK lub RF-STABILITY powoduje, że współczynnik obciążenia krytycznego a_cr wynosi 12,6. Umożliwia to obliczenie sił wewnętrznych zgodnie z równaniem 5.1 w [2] według liniowej analizy statycznej.

W wyniku obliczeń przypadku obciążenia ze sztywno zamodelowanymi przegubami prętowymi, siły wewnętrzne są następujące.

7 Rozkład sił wewnętrznych M, y z połączeniami plastycznymi

Na podstawie tych sił wewnętrznych połączenie jest obliczane zgodnie z EN 1993-1-8 w module dodatkowym RF-/JOINTS Steel Rigid.

8 Nachweis der Verbindungen im System mit nachgiebigen Anschlüssen

W wyniku obliczenia przypadku obciążenia z przegubami na końcach pręta sztywnego, siły wewnętrzne są podane poniżej.

9 Rozkład sił wewnętrznych M, y przy połączeniach sztywnych

Ze względu na większe siły wewnętrzne na połączeniach między belką a słupem nie jest już możliwe obliczanie połączeń.

10 Nachweis der Verbindungen im System mit biegesteifen Anschlüssen

Uwagi końcowe

Uwzględnienie sztywności połączenia w analizie statyczno-wytrzymałościowej pozwala na projektowanie połączeń niezbrojonych, a także na bardziej jednolite wykorzystanie belek w dwukondygnacyjnej, dwuprzęsłowej stalowej ramie szkieletowej.

Baza informacji

KB 001626 | Analiza stalowej ramy uwzględniająca sztywność połączeń

Odnośniki

Odniesienia

Kindmann, R.; & Kraus, M. Finite-Elemente-Methoden im Stahlbau. Berlin: Ernst & Sohn.
Eurokod 3: Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków. (2010). Berlin: Beuth Verlag GmbH

Pobrane

Model do artykułu technicznego | Plik RFEM 5

4,94 MB

;