02_Elasticna Analiza II Reda Mii-separat 14_15

Embed Size (px)

DESCRIPTION

elastična alnaliza

Citation preview

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    1

    1. Primjer: Elastina analiza 2. reda, metoda poveanog momenta uslijed bone pominosti

    Svrha primjera: Potrebno je proraunati okvir prikazan na slici I.1. Primjer ilustrira elastinu analizu 2. reda indirektnom metodom nazvanom Metoda poveanog mo-menta uslijed bone pominosti.

    Statiki sustav i raunska optereenja

    Slika I.1. Statiki sustav i raunska optereenja

    Nosa je pridrana u etvrtinama raspona (svaka 2 m).

    Okvir: stupovi: HE 240 B c= y= 11260 cm4 A= 106,0 cm2

    Wpl,y= 1053 cm3

    nosai: IPE 240 b= y= 3892 cm4 A= 39,12 cm2

    Wpl,y= 366,6 cm3

    Kvaliteta elika S 355 Provjera okvira poduprt ili nepoduprt

    Okvir je oito nepoduprt. Nije predvien vezni sustav koji bi reducirao horizontalni pomak. Za okvire utjecaj imperfekcija se moe zanemariti ako je:

    EdEd V15,0H

    kN8,4027215,0kN0,9

    Potrebno je uzeti utjecaj imperfekcija.

    EN 1993-1-1

    5.3.2 (4)B

    8,0 m

    Hd=9 kN

    6,0

    m

    qd=9 kN/m

    IPE 240

    HE

    240 B

    HE

    240 B

    Pd=100 kN Pd=100 kN

    A

    B

    C

    D

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    2

    Imperfekcije okvira

    mh0

    0 1 200 /

    0,1816,03

    2816,0

    6

    2

    h

    2h

    866,02/115,0m/115,0m

    283

    1866,0816,0

    200

    1

    Ekvivalentna horizontalna sila

    kN5,01002

    0,89

    283

    1VH Edi

    Kriterij pomian nepomian okvir

    Uvjet za nepomian:

    10F

    F

    Ed

    crcr

    Ed,HEd

    Edcr

    h

    V

    H.

    Zbroj vertikalnog optereenja:

    kN27210020,89P2LqV ddEd .

    Zbroj horizontalnog optereenja:

    kN105,029HHH idEd .

    Konstanta za analizu okvira:

    259,0800

    600

    26011

    8923

    L

    hk

    b

    c

    c

    b

    .

    Pomak vrha stupa okvira

    10259,0

    1259,02

    260110002112

    600H

    k

    1k2

    E12

    h 3

    Edc

    3

    Ed,H

    cm46,4Ed,H

    EN 1993-1-1

    5.3.2(3)

    Slika 5.2.

    5.2.1.(3) 5.2.1.(4)

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    3

    Uvjet:

    1095,446,4

    600

    272

    10cr

    .

    Okvir je klasificiran kao pomian. Uinke 2. reda treba uzeti u obzir.

    Analiza okvira

    95,4cr > 3,0

    Elastina analiza 1. reda, metoda poveanog momenta uslijed bone pominosti. MEd, VEd i NEd izraunati elastinom analizom 1. reda, slika I.2.

    Slika I.2. M, V i N dijagrami od pojedinanih djelovanja

    EN 1993-1-1

    5.2.2.(5)

    38 38

    MEd kNm

    36

    VEd kN 6,4 6,4

    36 6

    ,4

    NEd kN 36 36

    6,4

    + tlak + +

    +

    30 30

    MEd kNm

    7,5

    VEd kN 5,0 5,0

    7,5

    5,0

    NEd kN 7,5 7,5

    5,0

    + tlak +

    +

    30

    vlak

    MEd kNm VEd kN NEd kN 100 100

    + tlak + +

    a) uslijed djelovanja qd=9 kN/m

    b) uslijed djelovanja Hd=10,0 kN

    c) uslijed djelovanja Pd=100 kN

    34

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    4

    Dimenzioniranje okvira

    Faktor poveanja:

    25,120,01

    1

    /11

    1

    cr

    .

    Stup CD (najnepovoljniji)

    U toki D:

    kNm5,750,3025,10,38MEd ,

    kN1451005,725,10,36NEd ,

    kN9,120,525,14,6VEd .

    Izvijanje u ravnini okvira

    Duina izvijanja za nepomian mod

    111 12

    K

    K K Kc

    c

    221 22

    K

    K K Kc

    c

    3

    c

    cc cm8,18

    600

    26011

    LK

    3

    b

    bb11 cm4,2

    800

    89235,0

    L5,0KK

    89,04,28,18

    8,181

    2 10 , (zglob)

    Oitano za 89,01 i 0,12 i nepomian okvir:

    96,0L/Liy

    cm57660096,0L96,0Liy .

    Izvijanje izvan ravnine okvira

    Duina izvijanja L L cmiz 600

    EN 1993-1-1

    5.2.2.(5)

    .K.1

    (VII.-100.)

    (VII.-101.)

    tablica VII.21.

    slika VII.-83.

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    5

    Klasifikacija presjeka

    Hrbat

    40,1610

    164

    10

    212172240

    t

    r2t2h

    t

    c

    w

    f

    73,263340,16 Klasa 1.

    Pojasnica

    53,517

    94

    172

    21210240

    t2

    r2tb

    t

    c

    f

    w

    29,7953,5 Klasa 1.

    Presjek je svrstan u klasu 1.

    Otpornost poprenog presjeka

    Otpornost presjeka na tlak:

    kN37630,1

    5,350,106fAN

    0M

    yRd,c

    0,104,03763

    1450,1

    N

    N

    Rd,c

    Ed .

    Otpornost presjeka na savijanje:

    kNm374kNcm382370,1

    5,350531fWM

    0M

    yy,plRd,y,pl

    0,120,0374

    5,750,1

    M

    M

    Rd,y,pl

    Ed,y .

    Otpornost presjeka na poprenu silu:

    kN681

    0,1

    3/5,3524,333/fAV

    0M

    yvRd,z,pl

    7,11,220,17,1242106tr2ttb2AA fwfV

    2cm24,33 > 2ww cm72,240,16,2020,1th

    cm6,207,120,24t2hh fw

    EN 1993-1-1

    Tablica 5.2.

    6.2.4.(2) 6.2.4.(1) 6.2.5.(2)

    6.2.5.(1) 6.2.6.(2) 6.2.6.(3) 6.2.6.(1)

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    6

    0,102,0681

    9,120,1

    V

    V

    Rd,z,pl

    Ed,z .

    Interakcija M, N i V:

    kN9,12VkN341V5,0 Ed,zRd,z,pl .

    Nema redukcije otpornosti zbog poprene sile.

    kN145NkN941N25,0 EdRd,c ,

    kN145NkN3660,1

    5,350,16,205,0

    fth5,0 Ed

    0M

    yww

    Nema redukcije otpornosti zbog uzdune sile.

    kNm374MM Rd,yRd,y,V,N

    kNm374kNm5,75MM Ed,y,V,NEd,y .

    Otpornost elementa

    Otpornost elementa na izvijanje

    Duine izvijanja: Liy=576 cm Liz=600 cm

    Elastina kritina sila:

    kN7034576

    1126021000

    L

    EIN

    2

    2

    2iy

    y2

    y,cr

    kN2259600

    392321000

    L

    EIN

    2

    2

    2iz

    z2

    z,cr

    731,07034

    5,35106

    N

    fA

    y,cr

    yy

    291,12259

    5,23106

    N

    fA

    z,cr

    yz

    Krivulja izvijanja oko osi y-y b 34,0

    Krivulja izvijanja oko osi z-z c 49,0

    22

    1

    EN 1993-1-1

    6.2.8(2)

    6.2.9.1(4)

    6.2.9.1(2)

    6.3.1.2(1) Tablica

    6.2.

    Tablica 6.1.

    6.3.1.2(1)

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    7

    2

    2,015,0

    857,0731,02,0731,034,015,0 2y 767,0

    731,0857,0857,0

    1

    22y

    601,1291,12,0291,149,015,0 2z

    392,0

    291,1601,1601,1

    1

    22z

    kN88620,1

    5,35106767,0

    fAN

    1M

    yyRd,y,b

    kN47510,1

    5,35106392,0

    fAN

    1M

    yzRd,z,b

    0,105,02886

    1460,1

    N

    N

    Rd,y,b

    Ed .

    0,110,01475

    1460,1

    N

    N

    Rd,z,b

    Ed .

    Otpornost elementa na savijanje

    5,0

    z2

    T2cr

    z

    w2cr

    z2

    1crEI

    GIL

    I

    I

    L

    EICM

    kNm886kNcm88617

    392321000

    7,1028077600

    3923

    486900

    600

    39232100077,1M

    5,0

    2

    2

    2

    2

    cr

    65,088617

    5,351053

    M

    fW

    cr

    yyLT

    Krivulja izvijanja a 21,0LT

    2LT

    2LTLT

    LT1

    EN 1993-1-1

    6.3.1.2(1)

    6.3.1.1(3)

    6.3.1.1(1)

    .K. 1

    Tablica VII.30.

    EN 1993-1-1

    6.3.2.2(1)

    Tablica 6.4.

    Tablica 6.3.

    6.3.2.2(1)

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    8

    2LTLTLTLT 2,015,0

    759,065,02,065,021,015,0 2LT

    869,065,0759,0759,0

    1

    22LT

    kNm324kNcm484320,1

    5,351053869,0

    fWM

    1M

    yyLTRd,b

    0,123,0324

    5,750,1

    M

    M

    Rd,b

    Ed .

    Interakcija M i N

    0,1/M

    Mk

    /M

    Mk

    /N

    N

    1MRk,y

    Ed,zyz

    1MRk,yLT

    Ed,yyy

    1MRky

    Ed

    0,1/M

    Mk

    /M

    Mk

    /N

    N

    1MRk,y

    Ed,zzz

    1MRk,yLT

    Ed,yzy

    1MRkz

    Ed

    Odreivanje interakcijskih faktora kij (Annex B)

    1MRky

    Edmy

    1MRky

    Edymyyy

    /N

    N8,01C

    /N

    N2,01Ck

    1MRkz

    Ed

    mLT

    1MRkz

    Ed

    mLT

    zzy

    /N

    N

    25,0C

    1,01

    /N

    N

    25,0C

    1,01k

    Faktori ekvivalentnih momenata Cij

    4,0M

    M4,06,0C

    2

    1my

    4,0M

    M4,06,0C

    2

    1mLT

    EN 1993-1-1

    6.3.2.2(1)

    6.3.2.1(3)

    6.3.2.1(1) 6.3.3.(4) Tablica

    B.2.

    Tablica

    B.3.

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    9

    4,06,05,75

    04,06,0Cmy

    4,06,05,75

    04,06,0CmLT

    62,00,1/3763767,0

    1458,016,0

    61,00,1/3763767,0

    1452,0731,016,0kyy

    61,0kyy

    97,0

    0,1/3763392,0

    145

    25,060,0

    1,01

    96,00,1/3763392,0

    145

    25,060,0

    291,11,01kzy

    97,0kzy

    0,119,000,1/374869,0

    5,7561,0

    0,1/3763731,0

    145

    .

    0,132,000,1/374869,0

    5,7597,0

    0,1/3763392,0

    145

    .

    Nosa BD

    U toki D:

    kNm5,750,3025,10,38MEd

    kN7,120,525,14,6NEd

    kN4,455,725,10,36VEd

    U toki B:

    kNm5,00,3125,10,38MEd

    kN7,120,525,14,6NEd

    kN6,265,725,10,36VEd

    EN 1993-1-1

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    10

    Klasifikacija presjeka

    Hrbat

    70,302,6

    4,190

    2,6

    1528,92240

    t

    r2t2h

    t

    c

    w

    f

    78,303870,30 klasa 2.

    Pojasnica

    28,48,9

    9,41

    8,9

    2

    1522,6120

    t

    2

    r2tb

    t

    c

    f

    w

    29,7928,4 klasa 1.

    Presjek je svrstan u klasu 2. Otpornost poprenog presjeka

    Otpornost presjeka na tlak:

    kN13890,1

    5,3512,39fAN

    0M

    yRd,c

    0,101,01389

    7,120,1

    N

    N

    Rd,c

    Ed .

    Otpornost presjeka na savijanje:

    kNm130kNcm014130,1

    5,356,366fWM

    0M

    yy,plRd,y,pl

    0,158,0130

    5,750,1

    M

    M

    Rd,y,pl

    Ed,y

    Otpornost presjeka na poprenu silu:

    kN392

    0,1

    3/5,3515,193/fAV

    0M

    yvRd,z,pl

    98,012212,39tr2ttb2AA fwfv

    2cm15,1998,05,1262,0 >

    EN 1993-1-1

    Tablica

    5.2. 6.2.4.(2) 6.2.4.(1) 6.2.5.(2) 6.2.5.(1) 6.2.6.(2) 6.2.6.(3)

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    11

    > 2ww cm40,1662,004,2220,1th

    cm04,2298,020,24t2hh fw

    0,112,0392

    4,450,1

    V

    V

    Rd,z,pl

    Ed,z

    Interakcija M, N i V:

    kN4,45VkN196V5,0 Ed,zRd,z,pl .

    Nema redukcije otpornosti zbog poprene sile.

    kN7,12NkN347N25,0 EdRd,c .

    kN7,12NkN2430,1

    5,3562,004,225,0

    fth5,0 Ed

    0M

    yww

    Nema redukcije otpornosti zbog uzdune sile.

    kNm130MM Rd,yRd,y,V,N .

    kNm130kNm5,75MM Rd,y,V,NEd,y .

    Otpornost elementa

    Otpornost elementa na izvijanje

    Duine izvijanja: Liy =L/2=400 cm Liz= L/4=200 cm

    Elastina kritina sila:

    kN5042400

    389221000

    L

    EIN

    2

    2

    2iy

    y2

    y,cr

    kN1469200

    6,28321000

    L

    EIN

    2

    2

    2iz

    z2

    z,cr

    525,05042

    5,3512,39

    N

    fA

    y,cr

    yy

    972,01469

    5,3512,39

    N

    fA

    z,cr

    yz

    Krivulja izvijanja oko osi y-y a 21,0

    Krivulja izvijanja oko osi z-z b 34,0

    EN 1993-1-1

    6.2.6.(1)

    6.2.8.(2)

    6.2.9.1(4)

    6.2.9.1(1)

    6.3.1.2(1)

    Tablica 6.2.

    Tablica 6.1.

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    12

    22

    1

    2

    2,015,0

    672,0525,02,0525,021,015,0 2y

    916,0

    525,0672,0672,0

    1

    22y

    104,1972,02,0972,034,015,0 2z

    614,0

    972,0104,1104,1

    1

    22z

    kN12720,1

    5,3512,39916,0

    fAN

    1M

    yyRd,y,b

    kN8530,1

    5,3512,39614,0

    fAN

    1M

    yzRd,z,b

    0,101,01272

    7,120,1

    N

    N

    Rd,y,b

    Ed .

    0,102,0852

    7,120,1

    N

    N

    Rd,z,b

    Ed .

    Otpornost elementa na savijanje

    z2

    T2cr

    z

    w2cr

    z2

    1crEI

    GIL

    I

    I

    L

    EICM , 77,1C1 (linearna apr.)

    kNm370kNcm37025

    6,28321000

    88,128077200

    6,283

    37390

    200

    6,2832100077,1M

    5,0

    2

    2

    2

    2

    cr

    593,037025

    5,356,366

    M

    fW

    cr

    yyLT

    EN 1993-1-1

    6.3.1.2(1)

    6.3.1.1(3)

    6.3.1.1(1)

    .K. 1

    Tablica VII.30.

    EN 1993-1-1

    6.3.2.2(1)

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    13

    Krivulja izvijanja a 21,0LT

    2LT

    2LTLT

    LT1

    2LTLTLTLT 2,015,0

    717,0593,02,0593,021,015,0 2LT

    893,0593,0717,0717,0

    1

    22LT

    kNm116kNcm116220,1

    5,356,366893,0

    fWM

    1M

    yyLTRd,b

    0,165,0116

    5,750,1

    M

    M

    Rd,b

    Ed,y .

    Interakcija M i N s problemom bonog izvijanja

    (I) 0,1/M

    Mk

    /M

    Mk

    /N

    N

    1MRk,y

    Ed,zyz

    1MRk,yLT

    Ed,yyy

    1MRky

    Ed

    (II) 0,1/M

    Mk

    /M

    Mk

    /N

    N

    1MRk,y

    Ed,zzz

    1MRk,yLT

    Ed,yzy

    1MRkz

    Ed

    Odreivanje interakcijskih faktora kij (Annex B)

    1MRky

    Edmy

    1MRky

    Edymyyy

    /N

    N8,01C

    /N

    N2,01Ck

    1MRkz

    Ed

    mLT

    1MRkz

    Ed

    mLT

    zzy

    /N

    N

    25,0C

    1,01

    /N

    N

    25,0C

    1,01k

    Faktori ekvivalentnih momenata Cij

    EN 1993-1-1

    Tablica 6.4.

    Tablica 6.3.

    6.3.2.2(1)

    6.3.2.1(2)

    6.3.2.1(1) 6.3.3.(4) Tablica

    B.2.

  • Zavod za konstrukcije Katedra za metalne konstrukcije

    http://www.grad.unizg.hr/predmet/metkon3 Kolegij: Metalne konstrukcije 3 (diplomski studij)

    Separat 2: Elastina analiza II reda Mii

    14

    Razmatra se savijanje oko osi y-y izmeu oslonaca u ravnini:

    05,75

    5,0

    M

    M

    ;45,05,75

    34

    M

    M

    D

    B

    h

    ss

    4,08,01,0C smy

    4,046,045,08,01,0Cmy

    Razmatra se savijanje oko osi y-y izmeu oslonaca izvan ravnine:

    4,08,02,0C

    0

    ;48,05,75

    36

    M

    M

    smLTh

    ss

    58,048,08,02,0CmLT

    46,00,1/1389916,0

    7,128,0146,0

    46,00,1/1389916,0

    7,122,0525,0146,0kyy

    0,1

    0,1/1389614,0

    7,12

    25,058,0

    1,01

    99,00,1/1389614,0

    7,12

    25,058,0

    972,01,01kzy

    0,138,000,1/130717,0

    5,7546,0

    0,1/1389916,0

    7,12

    .

    0,182,000,1/130717,0

    5,750,1

    0,1/1389614,0

    7,12

    .

    EN 1993-1-1

    Tablica

    B.3.