Weryfikacja stateczności wymiarowej dolnego pasa stalowego dźwigara ramowego zgodnie z GB

0. Przedmowa

Norma dotycząca konstrukcji stalowych GB 50017 Patrz [1] opisuje metodę obliczeń stateczności wymiarowej dolnego pasa dźwigara w rozdziale 6.2.7. W porównaniu z poprzednią normą, ten przekrój stanowi nową konstrukcję.

Przekrój znormalizowany dotyczy obliczeń stateczności dźwigara ramowego przy zginaniu ujemnym. Stanowi on podstawę do sprawdzenia stateczności dolnego pasa dźwigara oraz do sprawdzenia, czy konieczne jest podjęcie działań konstrukcyjnych.

Jeżeli na górnej półce znajduje się płyta betonowa, działa ona jak podpora boczna (konstrukcja zespolona) i zapobiega problemom ze statecznością przy wyboczeniu skrętnym. Jeżeli moment zginający jest ujemny, dolna półka jest obciążona, a górna rozciągana.

Podczas gdy górna półka jest utrzymywana, dolna półka może ustąpić bocznie pod wpływem obciążenia ściskającego. Jeżeli podparcie boczne nie jest wystarczające ze względu na sztywność środnika, kąt pomiędzy dolną półką a linią nacięcia środnika jest zmienny, przez co istnieje możliwość wystąpienia niestateczności wymiarowej dolnej półki.

1. Metoda analizy

1.1 Niestateczność kształtu

Jeżeli stalowe dźwigary ramowe nie uwzględniają przeszkody odkształcenia przez górne płyty betonowe, pręty odkształcają się i skręcają swobodnie. Oznacza to, że występuje całkowita niestateczność pręta zginanego (zwichrzenie, norma stalowa, Rozdział 6.2.1). Ponieważ belka stalowa i płyty betonowe stanowią dwa niezależne komponenty, zgodność odkształcenia nie ma zastosowania w tej sytuacji.

Jeżeli jednak dźwigar ramowy konstrukcji stalowej jest podparty bocznie przez płyty betonowe, jego stateczność zwykle nie musi być sprawdzana: Zgodnie z GB 50017, punkt 6.2.1, wyboczenie skrętne nie musi być weryfikowane, jeżeli płyty betonowe są trwale połączone z pasem ciśnieniowym, tak że przemieszczenie poprzeczne tego pasa wynosi zapobiec. W programie RFEM istnieje kilka sposobów modelowania efektu zespolonego prętów i stropów, takich jak belki żebrowe i pręty modelu powierzchniowego. Jednak w porównaniu z powyższymi wyjaśnieniami dotyczącymi dźwigarów ramowych, stanowią one integralne elementy składowe płyt betonowych. Więcej szczegółowych informacji na ten temat można znaleźć w odpowiednich artykułach w naszej Bazie wiedzy oraz w instrukcjach obsługi.

Wynik obliczeń MES pokazano na powyższym rysunku w przypadku, gdy utrzymywana jest górna półka dźwigara ramy. W ten sposób dolny kołnierz obraca się wokół środka górnego kołnierza. W związku z tym, zgodnie z patrz [1] sekcja 6.2.7, należy zweryfikować stateczność pasa dolnego.

1.2 Metoda weryfikacji zgodnie z EC 3

Metoda weryfikacji zgodnie z EC 3 Patrz [2] , sekcje 6.3.2.4, 6.3.5.2 i BB.2 różni się od normy GB dla konstrukcji stalowych. Elementy z półkami podpartymi bocznie nie mogą być uważane za zagrożone wyboczeniem skrętnym, jeżeli są spełnione określone warunki. Podczas weryfikacji względem niestateczności odkształcenia belki ramy najpierw sprawdzana jest sztywność przy skręcaniu, a tym samym odporność dolnego pasa na skręcanie, jak pokazano na poniższym rysunku.

1.3 Sprawdzenie stateczności wymiarowej dolnego pasa zgodnie z GB 50017

Jeżeli dźwigar ramy ma ujemny moment zginający w rejonie podpory, a na górnej półce znajduje się płyta betonowa, obliczenia stateczności dolnej półki zgodnie z Patrz [1] Przekrój 6.2.7 musi spełniać następujące wymagania:

(1) Jeżeli λ_{n, b} ≤ 0,45, weryfikacja nie jest wymagana dla pasa dolnego.

(2) Jeżeli warunek (1) nie jest spełniony, to stateczność dolnego pasa należy obliczać według wzoru:

Oznaczenia:

• b₁ - szerokość pasa dociskowego (mm)
• t₁ - grubość pasa dociskowego (mm)
• W_1x - moduł przekroju brutto wokół najsilniej ściskanego włókna w płaszczyźnie momentu zginającego (mm3)
• ψ_d - współczynnik stateczności
• λ_{n, b} - Znormalizowana granica smukłości
• σ_cr - naprężenie krytyczne dla niestateczności formy (N/mm2)
• l - długość między punktami podpartymi bocznie (mm)

W programie RFEM funkcję tę można aktywować w konfiguracji obliczeniowej ustawienia wartości granicznej nośności.

Dla długości efektywnych można określić boczne punkty podparcia.

(1) Po dodaniu węzłów pośrednich program automatycznie oblicza długość podpory bocznej w strefie belki z momentami ujemnymi. Pozostałe długości obliczeniowe pozostają bez zmian. Odległość podparta bocznie jest uwzględniana automatycznie.

(2) Specyfikacje dla kombinacji obciążeń i sytuacji obliczeniowych pozostają bez zmian.

(3) Jeżeli smukłość graniczna nie jest przekroczona, wynik obliczeń wskazuje, że stateczność dolnego pasa pręta ramy nie została obliczona. W przeciwnym razie przeprowadzana jest dokładna analiza niestateczności kształtu w celu określenia, czy wymagane są dodatkowe punkty podparte bocznie.

(4) Podparte z boku kołnierze ciśnieniowe muszą nadal spełniać wymagania normy dotyczącej trzęsień ziemi GB 50011, rozdział 8.3.3.

2. Podsumowanie

W artykule przedstawiono procedurę obliczeniową weryfikacji stateczności wymiarowej dolnej półki. Program sprawdza, czy podpory boczne spełniają warunki ograniczenia skrętnego lub czy należy przeprowadzić dalsze obliczenia w celu wykluczenia niestateczności kształtu. Szczegóły weryfikacji są proste i zrozumiałe.

Model 3D

• 3D Viewer | Google
• 3D Viewer | Babylon
• Wirtualna rzeczywistość

Model | GB_Forminestability_Surfaces Model

Model 3D

• 3D Viewer | Google
• 3D Viewer | Babylon
• Wirtualna rzeczywistość

Model | Test GB_Forminestabilät_Member_Section 01

Model 3D

• 3D Viewer | Google
• 3D Viewer | Babylon
• Wirtualna rzeczywistość

Model | GB_Forminestability_Member_Section 02