Расчет на устойчивость двумерных элементов конструкций на примере кросс-ламинированной деревянной стены 2

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator

Посмотреть исходный текст

В данной статье описывается расчет с применением метода эквивалентных стержней в соответствии с [1], раздел 6.3.2, выполненный на примере поперечно-клееной деревянной стены, восприимчивой к выпучиванию, описанной в Части 1 данной серии статей. Расчет на продольный изгиб будет выполнен как расчет сжимающего напряжения с уменьшенной прочностью на сжатие. Для этого определяется коэффициент неустойчивости kc, который зависит прежде всего от гибкости элемента и типа опоры.

Pисунок 01 - 1 - Структура слоев с жесткостью и прочностными свойствами для Stora Enso CLT 100 C5s

Определение коэффициента гибкости требует, помимо прочего, эффективного момента инерции I. Это можно рассчитать по жесткости при изгибе (направление y) поверхности (см. Рис. 3 в части 1). Кроме того, рассчитывается площадь нетто A net , для которой учитываются компоненты продольных слоев в направлении y (см. Рисунок 2). Поскольку необходимо определить нижнее значение процентиля критического напряжения потери устойчивости, для модуля упругости следует использовать значение пятого процентиля. Для древесины хвойных пород, согласно EN 338, она должна составлять 2/3 от среднего значения модуля упругости. Коэффициент несовершенства β c учитывает амплитуду предкамер в зависимости от материала. Для стержней в пределах прямолинейности этот коэффициент равен 0,2 (L/300) для массивной древесины и 0,1 (L/500) для клееного бруса и клееного бруса. В дальнейших расчетах применяется коэффициент несовершенства, равный 0,2 для кросс-ламинированной древесины, в соответствии с [2] Приложением K.6.3. Длительность нагрузки считается «среднесрочной», что приводит к коэффициенту модификации k mod, равному 0,8 для кросс-ламинированной древесины.

Pисунок 02 - 2 - Расчет по эквивалентным стрежням по норме EN 1995-1-1, раздел 6.3.2

Коэффициент нестабильности, который снижает прочность на сжатие, составляет 0,37. Как видно на рисунке 2, полученное расчетное значение составляет 1,44> 1,00. Таким образом, расчет устойчивости не выполняется.

Во избежание ручного расчета, эквивалентный расчет стержня также может быть выполнен в дополнительном модуле RF-TIMBER Pro. Для этого, тип стержня «Результирующая балка» присваивается соответствующему стержню в модели (см. Рисунок 3). Этот результирующий луч не имеет дополнительной жесткости и интегрирует внутренние силы поверхности в заданную область интегрирования. Чтобы иметь возможность проектировать этот стержень в RF-TIMBER Pro, этому стержню необходимо присвоить соответствующее сечение и материал. В этом случае характеристики жесткости Stora Enso CLT 100 C5s отличаются от стандартных. Следовательно, необходимо создать новый определяемый пользователем материал и отрегулировать свойства жесткости. Для правильного представления моментов инерции для расчета необходимо создать сечение с эффективной шириной. Это можно рассчитать обратно, используя жесткость на изгиб и высоту сечения (см. Рисунок 3).

Pисунок 03 - 3 - Распределение осевой силы результирующей балки и определение приведенной ширины

Чтобы получить одинаковую жесткость при изгибе однородного стержня, нам потребуется сечение шириной 92,56 мм и глубиной 1000 мм. Таким образом, при расчете потери устойчивости определяется правильный момент инерции. Однако, поскольку применяемая площадь сжатия A net в этом случае слишком велика, ее необходимо уменьшить для расчета. Это уменьшение может быть достигнуто, например, путем регулировки эффективной длины l ef . Для этого эффективная длина l ef, z, TIMBERPro определяется в Excel с помощью поиска целевого значения, который получается из скорректированного фактического фактора нестабильности k c, z, ef (см. Рисунок 4).

Pисунок 04 - 4 - Корректировка площади сечения с применением приведенных длин

Таким образом, скорректированная эффективная длина учитывает площадь сечения, отличную от эффективного сечения в анализе потери устойчивости. Расчет аналогичен расчету вручную (см. Рисунок 5).

Pисунок 05 - 5 - Расчетное соотношение в RF-TIMBER Pro

Если изгибающие моменты (например, из-за ветра) должны быть доступны в дополнение к осевой силе, они могут быть учтены в RF-TIMBER Pro с той же процедурой, так как правильный модуль сечения S z уже учтен для изгибающего напряжения . В случае двухосного изгиба коэффициент k m может быть дополнительно умножен на коэффициент b ef/b net в настройках Национального приложения для правильного определения модуля упругого сечения S y .

Литература

[1] Еврокод 5: Проектирование деревянных конструкций. Часть 1-1: Общие - Общие правила и правила для зданий; DIN EN 1995-1-1: 2010-12
[2] Еврокод 5: Расчет деревянных конструкций - Часть 1-1: Общие положения - Общие правила и правила для зданий - Национальные спецификации для внедрения OENORM EN 1995-1-1, Национальные комментарии и Национальные приложения; ÖNORM B 1995-1-1: 2015-06-15

Ключевые слова

Расчет на устойчивость Устойчивость Слоистый лесоматериал с продольно-поперечным расположением слоев CLT Метод эквивалентных стержней Нелинейный расчет

Загрузки

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы по нашим программам или вам просто нужен совет?
Тогда свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или ознакомьтесь с различными решениями и полезными предложениями на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RFEM Деревянные конструкции
RF-TIMBER Pro 5.xx

Дополнительный модуль

Расчет деревянных конструкций по Eurocode 5, SIA 265 и/или DIN 1052

Цена первой лицензии
1 120,00 USD
RFEM Прочие
RF-STABILITY 5.xx

Дополнительный модуль

Расчет на устойчивость методом собственных чисел

Цена первой лицензии
1 030,00 USD