3215x
001714
2021-06-14

Wymiarowanie drewnianych belek i słupów zgodnie z NDS 2018 przy użyciu modułu RF-/TIMBER AWC

W tym artykule, przy użyciu modułu dodatkowego RF-/TIMBER AWC, sprawdzono adekwatność drewna o wymiarach 2x4 poddanego łącznemu zginaniu dwukierunkowemu i ściskaniu osiowemu. Właściwości i obciążenia belki i słupa podano na podstawie przykładu E1.8 z AWC Structural Wood Design Example 2015/2018.

Pręt to sosna południowa nr 2, nominalna 2x4, długość 3 stopy, używana jako pręt kratownicowy. Podpora boczna znajduje się tylko na końcach prętów i są one traktowane jako przegubowe. Obciążenia stałe (DL), śniegiem (SL) i wiatrem (WL) są przykładane w górnej i środkowej części belki-słup, jak pokazano poniżej.

Właściwości pręta są wyświetlane po wybraniu w programie odpowiedniego przekroju i materiału.

Współczynniki korekcyjne wymienione w tabeli 4.3.1 NDS 2018 dla wymiarowania ASD

Aby określić skorygowane wartości obliczeniowe, wartości odniesienia (Fb, Fc i Emin ) są mnożone przez odpowiednie współczynniki dostosowania. W przypadku tarcicy współczynniki te można znaleźć w tabeli 4.3.1 [1]. Przy projektowaniu ASD istnieje jedenaście różnych współczynników korekcyjnych. Wiele z tych współczynników jest równych 1,0 w przykładzie NDS [2]. Poniżej zamieszczono krótki opis i sposób, w jaki RF-/TIMBER AWC uwzględnia każdy współczynnik.

Współczynniki obliczone przez program

C[CONTACT.E-MAIL-SALUTATION] ... Współczynnik stateczności belki. Zależy ona od geometrii i podparcia bocznego pręta, jak opisano w Sekcji 3.3.3 [1]. Współczynnik ten jest obliczany automatycznie w RF-/TIMBER. (Uwaga: Długość efektywna, le, wykorzystywana do obliczaniaCL, jest definiowana przez użytkownika w sekcji „Długość efektywna” w module RF-/TIMBER AWC. Opcja "Wg. z tabelą 3.3.3" z odpowiednim przypadkiem obciążenia.) Poniższy rysunek przedstawia przypadek obciążenia, który ma zastosowanie dla tego przykładu.

CF ... Współczynnik rozmiaru. Zależy ona od wysokości i grubości pręta, jak określono w Sekcji 4.3.6 [1]. Współczynnik ten jest określany automatycznie w RF-/TIMBER AWC.

CFU ... Współczynnik wykorzystania powierzchni płaskich. Uwzględnia on słabe zginanie osiowe pręta, jak określono w Sekcji 4.3.7 [1]. Współczynnik ten jest obliczany automatycznie w RF-/TIMBER AWC.

CP ... Współczynnik stateczności słupa. Zależy ona od geometrii, warunków zamocowania końca i podparcia bocznego pręta, jak opisano w Sekcji 3.7.1 [1]. Jeżeli pręt ściskany jest w pełni podparty na całej swojej długości,CP = 1,0. Współczynnik ten jest automatycznie obliczany w RF-/TIMBER AWC dla silnych i słabych kierunków osi.

Współczynniki zdefiniowane przez dane wprowadzone przez użytkownika

CD ... Współczynnik czasu trwania obciążenia. Uwzględnia on różne okresy obciążenia w zależności od przypadku obciążenia, takie jak stan martwy, śnieg i wiatr, zgodnie z Sekcja 4.3.2 [1]. Wybranie "ASCE 7-16 NDS (Drewno)" jako standardu w programie RFEM aktywuje opcję czasu trwania obciążenia w oknie dialogowym Przypadki obciążeń. Domyślne ustawienie klasy czasu trwania obciążenia (Stałe, Dziesięć lat itd.) jest oparte na 'Kategorii oddziaływania' przypadku obciążenia. To ustawienie może zostać zmienione przez użytkownika w programie RFEM lub RF-/TIMBER AWC. Wartość wybrana przez program jest oparta na tabeli 2.3.2 [1].

CM ... Współczynnik użytkowania na mokro. Uwzględnia ona warunki użytkowania pręta związane z wilgocią, jak określono w Sekcji 4.1.4 [1]. Użytkownik może wybrać opcję „mokre” lub „suche” w sekcji „Warunki użytkowania” w module RF-/TIMBER AWC.

Ct ... Współczynnik temperatury. Uwzględnia narażenie na podwyższone temperatury do 100 stopni F, 100 do 125 i 125 do 150, jak opisano w Sekcji 2.3.3 [1]. W sekcji „Warunki eksploatacyjne” modułu RF-/TIMBER AWC użytkownik może wybrać jeden z trzech zakresów temperatur. Wartość wybrana przez program jest oparta na tabeli 2.3.3 w [1].

Ci ... Współczynnik nacinania. Uwzględnia on utratę obszaru z powodu małych nacięć wykonanych w pręcie, które mają zostać poddane leczeniu zachowawczemu w celu zapobiegania próchnicy, jak opisano w Sekcji 4.3.8 [1]. W sekcji 'Dodatkowe parametry obliczeniowe' w module RF-/TIMBER AWC można wybrać opcję "Nienacięte" lub "Nacięte".

Cr ... Współczynnik pręta powtarzalnego. Jest on używany, gdy wiele prętów działa kompleksowo, aby prawidłowo rozłożyć obciążenie między sobą, zgodnie z opisem w Sekcji 4.3.9 [1]. Cr = 1,15 dla prętów, które spełniają kryteria bliskości rozstawionych i połączonych poszyciem lub równoważnym. Użytkownik może wybrać opcję „Niepowtarzalne” lub „Powtarzalne” w sekcji „Dodatkowe parametry obliczeniowe” w module RF-/TIMBER AWC.

Uwaga: W razie potrzeby, normowe wartości współczynników korekcyjnych wprowadzanych przez użytkownika można zmienić w opcji 'Standard'.

Czynniki wyłączone z programu

CT ... Współczynnik sztywności wyboczeniowej. Uwzględnia on udział poszycia ze sklejki w nośności pasów kratownicy ściskanej na wyboczenie, jak podano w Sekcji 4.4.2 [1]. Współczynnik ten jest wykorzystywany do zwiększenia Emin pręta. CT można obliczyć ręcznie zgodnie z równaniem4.4-1 [1] lub ostrożnie przyjąć jako 1.0.

Cb ... Współczynnik powierzchni nośnej. Służy do zwiększenia obliczeniowych wartości ściskania (Fcp ) dla obciążeń skupionych przyłożonych prostopadle do włókien, jak określono w Sekcji 3.10.4 [1]. Cb można obliczyć ręcznie zgodnie z równaniem 3.10-2 [1] lub ostrożnie przyjąć wartość 1.0.

Naprężenie rzeczywiste w belce-słupie

W tym przykładzie kombinacja obciążeń została uproszczona do postaci CO1: DL + SL + Dł.

Naprężenie ściskające od obciążenia własnego i obciążenia śniegiem, fc = 171 psi

Naprężenie zginające w osi silnej od obciążenia wiatrem, fbx = fb1 = 353 psi

Naprężenie zginające w słabej osi od obciążeń własnych i obciążenia śniegiem, fby = fb2 = 1029 psi

Wyznacz skorygowane wartości obliczeniowe zgodnie z NDS 2018 Tabela 4.3.1 Metoda ASD

Krytyczna wartość obliczeniowa wyboczenia dla pręta ściskanego w osi mocnej, FcEx

Krytyczna wartość obliczeniowa wyboczenia dla ściskanego pręta w słabej osi, FcEy

Skorygowana obliczeniowa wartość ściskania równolegle do włókien, Fc'

Krytyczna wartość obliczeniowa wyboczenia dla zginanego pręta, FbE

Skorygowana wartość obliczeniowa silnego zgięcia w osi, Fbx'

Skorygowana wartość obliczeniowa słabego zginania osi, Fo'

Połączony współczynnik obliczeniowy zginania dwuosiowego i ściskania osiowego

Po wstawieniu przedstawionych powyżej naprężeń rzeczywistych i granicznych wartości obliczeniowych do równania 3.9-3 [1] NDS, ostateczny stopień wykorzystania jest pokazany poniżej.

Oraz równanie NDS 3.9-4 [1] ,

Wynik w RF-/TIMBER AWC

Użytkownik może porównać każdy współczynnik dostosowania i skorygowaną wartość obliczeniową z metody obliczeń analitycznych z podsumowaniem wyników w RF-/TIMBER AWC. Jak pokazano, wyniki są identyczne. Końcowy współczynnik obliczeniowy = 0,98 jest oparty na metodzie obliczeń geometrycznie liniowej (I stopień). Należy pamiętać, że domyślnym ustawieniem w programie RFEM dla kombinacji obciążeń jest analiza drugiego rzędu. Spowoduje to nieco większy współczynnik obliczeniowy = 1,03. Użytkownik ma możliwość wyboru, która metoda z listy 'Parametry obliczeń' jest najlepsza dla konstrukcji.


Autor

Firma Cisca jest odpowiedzialna za wsparcie techniczne klienta i ciągły rozwój programu na rynek północnoamerykański.

Odnośniki
Odniesienia
  1. National Design Specification (NDS) for Wood Construction 2018 Edition
  2. Structural Wood Design Examples (in Englisch)