Расчет устойчивости колонны на основе внутренних сил от сочетаний нагрузок по сравнению с пакетом расчетных сочетаний

Общие сведения

Расчет конструкций в виде 3D моделей является общей практикой в современном расчете и проектировании конструкций. Hierbei werden viele veränderliche Lasten wie Wind, Schnee, Nutzlasten und eventuell alternative bewegliche Lasten berücksichtigt. Однако, в нем создается также большое количество сочетаний нагрузок, которые требуется учитывать в расчете устойчивости стальной колонны.

Im folgenden Beispiel sollen die Ergebnisse des Stabilitätsnachweises "Biegung und Druck" nach EN 1993-1-1 Kapitel 6.3.3 bezüglich der Schnittgrößen aus Lastkombinationen und einer einhüllenden Ergebniskombination verglichen werden. Далее будут объяснены также разные функции, доступные в дополнительном модуле RF-STEEL EC3.

Модель и нагрузки

В данном примере будет рассчитываться угловая колонна стальной конструкции зала. Речь дет о 10,85 м высокой шарнирной колонне, которая принимает горизонтальные нагрузки от соединенных ферм на высоте 8,20 м. Рассматриваться будут только три из седьми сочетаний нагрузок и одно расчетное сочетание.

Исходная модель конструкции имеет для определения предельного состояния по несущей способности более 340 сочетаний нагрузок. Alle sieben Lastfälle werden nicht gesondert aufgeführt. которые были в рамках общего расчета конструкции назначены как определяющие. Они находятся также в прилагаемом файле примера. Для упрощения расчета, были частичные коэффициенты надежности и коэффициенты сочетаний преднамеренно опущены. Нагрузки необходимо рассматривать в качестве расчетных нагрузок.

• Сечение:
  • 2IK HEM 800 + HE M 800 | - + DIN 1025-4:1994
• Материал:
  • Baustahl S 355 | DIN EN 1993-1-1:2010-12
• Сочетания нагрузок:
  • СН1 = ЗГ1 + ЗГ2 + ЗГ3
  • СН2 = ЗГ1 + ЗГ4 + ЗГ5
  • СН3 = ЗГ1 + ЗГ6 + ЗГ7
• Ergebniskombination:
  • РС1 = СН1/с или СН2/с или СН3/с

1 Модель, размеры и нагрузка

Расчет устойчивости на основе сочетаний нагрузок

На Рисунке 02 отображены внутренние силы N, M_y и M_z из CН2. Diese drei Schnittgrößen ergeben nach EN 1993-1-1 Kapitel 6.3.3 Gleichung 6.6.2 die maximale Ausnutzung von 92 %. Bei diesem Stabilitätsnachweis am Ersatzstab werden Interaktionsfaktoren verwendet. Laut [1] Kapitel 6.2.2 (2) Anmerkung 1 basieren die Interaktionsformeln auf dem Modell eines gabelgelagerten Einfeldträgers mit oder ohne Zwischenstützung, der durch Druckkräfte, Randmomente und/oder Querbelastungen beansprucht wird. Durch die Anwendung der Tabelle A.2 in [1] wird bei der Ermittlung der Interaktionsfaktoren der tatsächliche Momentenverlauf berücksichtigt.

2 Определяющие внутренние силы для сочетания нагрузок 2

Bild 03 zeigt wie in RF-/STAHL EC3 der Momentenverlauf für M_y und M_z der LK2 eingeordnet wird und entsprechend Tabelle A.2 aus [1] die äquivalenten Momentenbeiwerte C_mi,0 ermittelt werden.

3 Ermittlung der äquivalenten Momentenbeiwerte nach Tabelle A.2

Betrachtet man die detaillierte Ergebnisauswertung für den Stabilitätsnachweis in Bild 04, so ist klar erkennbar, dass die Normalkraft kaum eine Rolle spielt und die Biegemomente für die maximale Ausnutzung bestimmend sind.

4 Detaillierte Ergebnisauswertung des Stabilitätsnachweises für Lastkombination 2

Расчет устойчивости на основе сочетаний результатов (пакет)

Для сокращения времени вычисления, можно в дополнительном модуле RF-STEEL EC3 в диалоговом окне «Подробности» во вкладке «Общие данные» уже во время проектирования отметить для расчета расчетных сочетаний типа ИЛИ второй флажок. Здесь требуется уточнить, что при выборе данной возможности, будет для проведения расчета устойчивости использоваться пакет внутренних сил. На Рисунке 05 отображаются определяющие макс./мин. результаты для расчетного сочетания 1.

5 Регулирующий Макс./Мин. Результаты для сочетания результатов 1

Другим важным моментом является определение коэффициентов взаимодействия. Поскольку распределение момента в случае пакета расчетного сочетания представляет собой максимальное или минимальное значение для каждого х-разреза, нельзя в данном случае ожидать реальное распределение момента. Потому применяется линейное распределение моментов с ψ = 1 (см. также Рисунок 06).

6 Ermittlung der äquivalenten Momentenbeiwerte nach Tabelle A.2 für eine einhüllende EK

Die detaillierte Ergebnisauswertung des Stabilitätsnachweises für die Ergebniskombination 1 als Einhüllende zeigt einen offensichtlichen Nachteil dieser Methode. Поскольку вместо абсолютных крайних значений соответствующих моментов учитываются абсолютные крайние значения изгибающих моментов, данный результат определенно находится на безопасной стороне. Das maximale <nobr>M_y = 1.752,42 kNm</nobr> gehört zu LK2 und das minimale M_z = -2.543,51 kNm gehört zu LK3. Die konservative Lösung mit der Einhüllenden führt zu einer Ausnutzung von 131 %.

7 Подробная оценка результатов расчета на устойчивость для сочетания результатов 1

Расчет устойчивости на основе сочетаний результатов (по умолчанию)

В случае, если в дополнительном модуле RF-STEEL EC3 в диалоговом окне «Подробности» во вкладке «Общие данные» выбрана для расчета расчетных сочетаний типа ИЛИ первая возможность, которая одновременно является настройкой по умолчанию, будут данные результаты сравнимы с результатами отдельных ЗГ.

Заключение

Das hier gezeigte Beispiel stammt aus der Praxis und soll dem Anwender die Möglichkeiten für eine schnelle Berechnung zeigen, aber auch auf die Einschränkungen bei der Anwendung von einhüllenden Ergebnissen aufmerksam machen.