6554x
003538
2021-06-15

Długości efektywne słupów ramy

W jaki sposób są określane efektywne długości słupów ramy w programie RFEM lub RSTAB?


Odpowiedź:
Najłatwiej to zrobić za pomocą modułu dodatkowego RSBUCK (dla RSTAB 8) lub RF-STABILITY (dla RFEM 5).

Moduły RF-STABILITY i RSBUCK przeprowadzają analizę wartości własnych dla całego modelu przy określonym stanie siły osiowej. Siły osiowe są zwiększane iteracyjnie, aż do wystąpienia przypadku obciążenia krytycznego. W analizie numerycznej na obciążenie statecznością wskazuje zerowa wartość wyznacznika macierzy sztywności.

Jeżeli znany jest współczynnik długości efektywnej, na tej podstawie określane jest obciążenie wyboczeniowe i postać wyboczeniowa. Dla najmniejszego obciążenia wyboczeniowego określane są wszystkie długości efektywne i współczynniki długości efektywnej.

W zależności od wymaganej liczby wartości własnych wyniki pokazują współczynniki obciążenia krytycznego z odpowiednimi krzywymi wyboczeniowymi oraz efektywną długością każdego pręta względem osi mocnej i słabej, w zależności od kształtu postaci.

Ponieważ każdy przypadek obciążenia zwykle ma inny stan siły osiowej w elementach, dla każdej sytuacji obciążenia uzyskuje się osobny odpowiedni wynik długości efektywnej dla słupa ramy. Długość efektywna, której wyboczenie powoduje wyboczenie słupa w odpowiedniej płaszczyźnie, jest długością prawidłową dla obliczeń w danej sytuacji obciążenia.

Ponieważ wynik ten może być różny dla każdego obliczenia ze względu na różne sytuacje obciążenia, przyjmuje się, że najdłuższa efektywna długość ze wszystkich obliczonych analiz jest równa dla wszystkich sytuacji obciążenia.

Przykład dla obliczeń ręcznych i RF-STABILITY/RSBUCK

Konstrukcja ramy 2D o szerokości 12 m, wysokości 7,5 m oraz prostych podporach. Przekroje słupa odpowiadają I240, a belka ramy IPE 270. Słupy są poddawane dwóm różnym obciążeniom skupionym.

l = 12 m
h = 7,5 m²
E = 21 000 kN/cm²
Iy,R = 5790 cm4
Iy,S = 4250 cm4

NL = 75 kN
NR= 50 kN

$EI_R=E\ast Iy_R=12159\;kNm^2$
$EI_S=E\ast Iy_S=8925\;kNm^2$

$\nu=\frac2{{\displaystyle\frac{l\ast EI_S}{h\ast EI_R}}+2}=0.63$

Daje to następujący współczynnik obciążenia krytycznego:

$\eta_{Ki}=\frac{6\ast\nu}{(0.216\ast\nu^2+1)\ast(N_L+N_R)}\ast\frac{EI_S}{h^2}=4.4194$

Efektywne długości słupów ramy można określić w następujący sposób:

$sk_L=\pi\ast\sqrt{\frac{EI_S}{\eta_{Ki}\ast N_L}}=16.302\;m$

$sk_R=\pi\ast\sqrt{\frac{EI_S}{\eta_{Ki}\ast N_R}}=19.966\;m$

Wyniki obliczeń ręcznych bardzo dobrze odpowiadają wynikom RF-STABILITY i RSBUCK.

STABILITY (en)

$\eta_{Ki}=4.408$
$sk_L=16.322\;m$
$sk_R=19.991\;m$

RF-STABILITY (en)

$\eta_{Ki}=4.408$
$sk_L=16.324\;m$
$sk_R=19.993\;m$

Autor

Pan Baumgärtel zapewnia wsparcie techniczne klientom firmy Dlubal Software.

Pobrane