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0002-B-VDI 6201-Fork-mounted beam subjected to two-axis bending
An example by the working group VDI 6201 Softwaregestützte Tragwerksberechnung
Reproduced with permission of the Association of German Engineers (Verein Deutscher Ingenieure e.V.) - This example is taken from standard VDI 6201 Part 2 - Annex.
The example was created by
and published on 28.06.2017 on
published. You can find it at https://evadat.com/en/bsp/0002/.
B0Classification
- ClassB · Numerical verification example
- Structural system typeBar structure (general)
- MechanicsStatics - first-order theory, Statics - second-order theory, Statics - geometrically nonlinear
- Material lawLinear elastic
- MaterialSteel
- Verification formatDetermination of internal forces, Deformation verification
- StandardDIN EN 1993
Reproduced with permission of the Association of German Engineers (Verein Deutscher Ingenieure e.V.) - This example is taken from standard VDI 6201 Part 2 - Annex.
B1Problem description
The beam shown in Fig. B1-1 and described in the classification and Tab. B1-1, which is supported on both ends by fork-type supports, is subjected to biaxial bending due to the forces Fy and Fz. The internal forces and deflections are to be determined, taking into account the camber force torsion in accordance with first- and second-order elasticity theory as well as the exact geometrically non-linear theory, without considering shear deformations.
Geometry | Material properties | Loading |
|---|---|---|
l = 6.00 m H 400/180/10/14: h = 400 mm A = 87.60 cm² b = 180 mm Iy = 23,070 cm⁴ s = 10 mm Iz = 1,364 cm⁴ t = 14 mm Iw = 506,900 cm⁶ ag = 386 mm IT = 45.00 cm⁴ | E = 21,000 kN/cm² G = 8,100 kN/cm² | Fy = 15 kN Fz = 150 kN |
Furthermore, the structural safety (plastic cross-sectional interaction) and serviceability (with Fy = 10 kN; Fz = 100 kN) are to be investigated. In addition, the branch load factor αcr against flexural-torsional buckling must be determined
Der in Abb. B1-1 dargestellte, in Klassifikation und Tab. B1-1 beschriebene, beidseitig gabelgelagerte Träger wird durch die Einwirkungen Fy und Fz auf zweiachsige Biegung beansprucht. Gesucht sind die Schnittgrößen und die Verformungen unter Berücksichtigung der Wölbkrafttorsion nach der Elastizitätstheorie I. und II. Ordnung sowie der genauen geometrisch nichtlinearen Theorie ohne Berücksichtigung der Schubverformungen.
Geometrie | Materialeigenschaften | Belastung |
|---|---|---|
l = 6,00 m H 400/180/10/14: h = 400 mm A = 87,60 cm2 b = 180 mm Iy = 23 070 cm4 s = 10 mm Iz = 1364 cm4 t = 14 mm Iw = 506 900 cm6 ag = 386 mm IT = 45,00 cm4 | E = 21 000 kN/cm2 G = 8100 kN/cm2 | Fy = 15 kN Fz = 150 kN |
Ferner sollen die Tragsicherheit (plastische Querschnittsinteraktion) und die Gebrauchstauglichkeit (mit Fy = 10 kN; Fz = 100 kN) untersucht werden. Zusätzlich ist der Verzweigungslastfaktor αcr gegen Biegedrillknicken zu ermitteln
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Register hereB5References
- [1] Lumpe, G.; Gensichen, V.: Evaluierung der linearen und nichtlinearen Stabstatik in Theorie und Software. Prüfbeispiele, Fehlerursachen, genaue Theorie. Berlin: Ernst & Sohn. 2014.
- [2] Gensichen, V.; Lumpe, G.: Zur Leistungsfähigkeit, korrekten Anwendung und Kontrolle von EDV-Programmen für die Berechnung räumlicher Stabwerke im Stahlbau. In: Stahlbau 77, 2008.
- [3] Lumpe, G.: Zur Stabilität und Biege-Torsion großer Verformungen von räumlichen Stabwerken. In: Bauingenieur 80, 2005.
- [4] Ansys, Inc.: Release 10.0 Documentation for ANSYS, BEAM 189. www.ansys.com. 2005.
- [5] Kindmann, R.; Frickel, J.: Elastische und plastische Querschnittstragfähigkeit. Berlin: Ernst & Sohn. 2002.
- [6] DIN Deutsches Institut für Normung e. V.: Eurocode 3: Bemessung und Konstruktion von Stahlbauten: Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau. Berlin: Beuth Verlag. 2010.
Editors
Verein Deutscher Ingenieure e.V. (Düsseldorf, Germany)