考虑弹性柔度的木结构连接

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如果如图 01 所示设计木结构连接,那么可以考虑由连接产生的扭转弹簧刚度。 可以通过紧固件的滑移模量和连接的极惯性矩来确定。

极惯性矩

如图01所示,连接的极惯性矩为:

极惯性矩

Ip = xi2i=1n + yi2i=1n

ip 不考虑连接面的极惯性矩
[SCHOOL.FAX]i 扣件组重心到x方向上扣件的距离
yi 扣件组的重心在y方向上的距离

Ip = 75 2 + 75 2 + 225 2 +225 2 = 112,500 mm 2

正常使用极限状态下的位移模量

在正常使用极限状态下的位移模量可以根据[1]表7.1计算。 对于软木C24中径为20 mm的螺栓,得出的每个剪切平面如下:

每个剪切平面的位移模量

Kser = ρm1,5 · d23

ķSER 每个受剪平面的位移模量
ρ 密度平均值,kg/m³
[SCHOOLTRAINING.NUMBEROFSTUDENTS] 紧固件直径

ķSER = 420 1.5⋅20/23 = 7485牛顿/毫米= 7485千牛/米

由此得出一个内部钢板的两个剪力面。 此外,对于钢板-木结构连接,按照[1]中第7.1(3)章的规定,位移模量应乘以系数2.0。 您可以按照下列方法确定螺栓的位移模量:

Kser = 2⋅2⋅7,485 kN/m = 29,940 kN/m

极限承载力状态下的位移模量

根据[1] ,处于极限状态的连接位移模量Ku

初始位移模量

Ku = 23 · Kser

KU 初始位移模量
ķSER 紧固件的位移模量

Ku = 2/3⋅29,940 kN/m = 19,990 kN/m

[2][3]需要考虑连接的位移模量的设计值。

位移模量设计值

Kd =KuγM

ķd 位移模量设计值
KU 初始位移模量
γ中号 根据[1]中表2.3进行连接的分项系数

Kd = 19,960 kN/m/1.3 = 15,354 kN/m

确定扭转弹簧刚度

对于承载能力极限状态设计,必须使用滑模模量的设计值和正常使用极限状态设计的平均值,因此得出两个扭转弹簧刚度。

正常使用极限状态下的扭转弹簧刚度

Cφ,SLS = Kser · Ip

Cφ,SLS 正常使用极限状态下的扭转弹簧刚度
ķSER 紧固件的位移模量
ip 不考虑连接面的极惯性矩

Cφ,SLS = 29,940 N/mm⋅112,500 mm 2 = 3,368 kNm/rad

极限状态下的扭转弹簧刚度

Cφ,ULS = Kd · Ip

Cφ,ULS 极限状态下的扭转弹簧刚度
ķd 位移模量设计值
ip 不考虑连接面的极惯性矩

Cφ,ULS = 15,354 N/mm⋅112,500 mm 2 = 1,727 kNm/rad

要同时考虑两种刚度,请激活“修改刚度”子选项卡(在“编辑荷载组合和计算”对话框中的荷载组合的计算参数子选项卡中勾选相应的复选框)。 如本例所示,可以将所有SLS组合的扭转弹簧刚度乘以Cφ,SLS/Cφ,ULS输入Cφ,SLS在支座或铰接条件。 因此,在所有ULS组合中得出的扭转弹簧刚度为1.727 kNm/rad,在所有SLS组合中得出时的值为3.368 kNm/rad。 在视频中也介绍了这种方法。

在本示例中,基础弹性旋转是无限大的,并且没有考虑。

使用RF-/JOINTS Timber-Steel to Timber附加模块计算扭转弹簧刚度

当使用RF-/JOINTS Timber -Steel to Timber计算连接时,也会显示扭转弹簧刚度结果(见图02)。 在RSTAB中必须在支座或铰接条件下手动转移。 在RFEM中可以自动完成。 各连接节点在RFEM中自动创建,并采用相应的刚度。 该视频显示了该操作步骤。

作者

Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Rehm

Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Rehm

Product Engineering & Customer Support

Rehm先生负责木结构产品的开发,并为客户提供技术支持。

关键词

位移 转动弹簧刚度 滑移模量

参考文献

[1]   Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings; EN 1995-1-1:2010-12
[2]   National Annex - Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings; DIN EN 1995-1-1/NA:2013-08
[3]   Eurocode 5: Design of timber structures - Part 1-1: General - Common rules and rules for buildings - Consolidated version with national specifications, national comments and national supplements for the implementation of OENORM EN 1995-1-1, ÖNORM B 1995-1-1:2015-06-15

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  • 更新 2021年09月9日

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