根据不同的方法和模块比较横向扭转屈曲的临界荷载系数

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根据不同的稳定性分析方法,比较单跨梁的横向扭转屈曲分支值或临界屈曲弯矩。

结构模型与荷载

给定的是单跨梁,长度为15 m。 单跨梁的截面为S355的IPE 400。 荷载为5 kN / m。 自重被忽略了。

图片 01 - 结构模型与荷载

没有稳定的设计

在附加模块RF- / STEEL EC3附加模块的规范设置(带横向和扭转限制的单跨梁)中验证,不符合要求。

这里的临界屈曲弯矩仅为72.61 kNm,通过技术文献中常见公式验证。

图片 02 - 没有稳定的设计

设计在上弦杆上的稳定性

在上弦杆的中间通过虚拟的横向杆固定上翼缘的位移。

这种稳定作用可以在RF- / STEEL EC3中通过横向中间约束进行,而不必为了这个目的而对杆件进行划分。

图片 03 - 输入中间横向约束

根据章节6.3.2.3 EN 1993-1-1 [1]的后续设计验算成功,临界屈曲弯矩为209.52 kNm。

图片 04 - 设计与稳定性

作为杆件设计的一般方法比较

在下一步中验证将按照一般方法进行验算。 可以在Y方向上复制杆件,包括支座和荷载,在中间分成一次,可以创建一组杆件。

图片 05 - (多杆件)

在RF- / STEEL EC3的一个新的设计案例中选择了一组杆件进行设计。 而不是“1.5有效长度 - 杆件”窗口,出现“1.7节点支座”窗口。 默认情况下,支座φx '和u y'的两个支座在设计支架的开始和结束处定义

为了使其在中间稳定,必须创建另一个支座,在局部z方向上偏心距为-200 mm。

通过局部视图窗口中的按钮可以方便地显示支座。

图片 06 - 输入节点支座

验算成功,分支值为1.49。

图片 07 - 根据一般方法进行设计

使用最大弯矩可以得出209.54 kNm的临界屈曲弯矩,与上次计算相符合。

图片 08 - 计算横向扭转屈曲弯矩

梁的长细比为1.488,是在下一节中应用缺陷所必需的。

与翘曲分析比较

在下一步中将分支值与翘曲分析进行比较,这意味着使用7个自由度而不是4个自由度。

必须在“详细”(详细信息)对话框的“翘曲扭转”(Warping Torsion)选项卡中选择“执行翘曲分析”(Perform warping analysis)选项。

图片 09 - 激活扭转扭转

与按照规范EN 1993-1-1中的方法一样,检查节点支座,必要时进行调整。

图片 10 - 输入节点支座进行翘曲分析

在窗口1.13中给出了缺陷值L / 400。

随后的设计更加有利,分支值达到1.489,与之前的设计相吻合。

图片 11 - 翘曲扭转分析的结果

与RF- / FE-LTB附加模块比较

在最后一步,使用附加模块RF- / FE-LTB设计单跨梁(一组杆件),在这里再次对分支值进行比较。

在模块RF / FE-LTB中直接输入在杆件上定义的节点支座。

图片 12 - 在RF- / FE-LTB中定义节点支座

然而,不能定义偏心,这就是为什么中间约束没有定义为节点支座,而是定义为窗口1.6中的端部弹簧。

在进入荷载时应注意偏心,否则会产生过于合理的计算。

图片 13 - 在RF- / FE-LTB中荷载偏心

对于第一个本征模式,手动应用于缺陷1.875 cm。

最终的计算结果是分支值为1.489,并与以前的计算结果一致。

图片 14 - 显示临界荷载系数

关键词

弯扭屈曲 翘曲分析 钢结构 EC3:

参考

[1]   Eurocode 3: Design of steel structures - Part 1‑1: General rules and rules for buildings; EN 1993‑1‑1:2010‑12

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