Knickanalyse eines Stahlanschlusses (AISC)

1 Neues Projekt

Starten wir die IDEA StatiCa Connection-Anwendung (neueste Version herunterladen). Erstellen Sie ein neues Projekt, indem Sie eine Vorlage auswählen, die dem gewünschten Entwurf am nächsten kommt, und geben Sie den Namen und die Beschreibung des Projekts ein. Nachdem Sie die erforderlichen Eigenschaften ausgewählt haben, bestätigen Sie mit Create project.

Da wir den AISC-Code verwenden, stellen Sie die imperialen Einheiten ein (siehe So ändern Sie das Einheitensystem).

2 Geometrie

Beginnen Sie mit der Anpassung der Verbindungsgeometrie. Ein Rechtsklick auf den Steg des Durchlaufträgers öffnet das Kontextmenü mit allen verfügbaren Aktionen für die Träger. Verwenden Sie die Schaltfläche Plus, um einen neuen Querschnitt hinzuzufügen.

Wählen Sie das I-Profil, die Kategorie W(AISC 15.0) und den Querschnitt W8X31.

Fahren Sie mit der Änderung des Querschnitts am senkrechten Bauteil fort. Wählen Sie Bauteil B1 im Entitätenbaum aus und klicken Sie auf das Plus-Symbol für den Querschnitt. Wählen Sie den Querschnitt HSS3X3X.188 mit der unten gezeigten korrekten Bibliothek. Stellen Sie sicher, dass für den neuen HSS-Querschnitt auch das richtige Material ausgewählt ist.

Jetzt können Sie die Eigenschaften des Trägers B1 mit quadratischem Querschnitt anpassen. Folgen Sie dem Bild unten.

Lesen Sie mehr über den Modelltyp und die Kräfte in den Parametern in den Artikeln So modellieren Sie eine Einschrauben-Verbindung (Modelltyp) und So definieren Sie die korrekte Lastposition (Kräfte in).

3 Lasteffekte

Fahren wir mit den Lasteffekten fort. Deaktivieren Sie Lasten im Gleichgewicht im oberen Menüband. Durch das Deaktivieren von „Lasten im Gleichgewicht" wird das durchlaufende Auflagerbauteil B an beiden Enden gelagert, und Lasten werden nicht am Auflagerbauteil definiert (die Tabelle der unausgeglichenen Kräfte wird entfernt und nicht geprüft). Geben Sie die Normalkraft von –15 kip im Reiter für Bauteil B1 ein.

4 Bemessung

Definieren Sie nun die Fertigungsoperation. Klicken Sie auf das Symbol Operation im oberen Menüband, um das Fenster für Fertigungsoperationen zu öffnen. Wählen Sie aus den verfügbaren Operationen die Operation Connecting plate und fahren Sie mit der Auswahl der gewünschten Schraubengarnitur A490 5/8 fort.

Definieren Sie nun die Eigenschaften der Verbindungslasche. Folgen Sie den Werten im Bild unten.

5 Berechnung und Nachweis

Jetzt können Sie zum Reiter Check oben im Menüband wechseln und dann die Berechnung der Knickanalyse über die Schaltfläche Calculation starten.

Wenn die Analyse abgeschlossen ist, aktivieren Sie die Ansicht Buckling shape, Mesh und Deformed. Eine Tabelle der kritischen Beulfaktoren wird im Reiter Buckling bereitgestellt.

Durch Klicken auf jede Zeile im Reiter der kritischen Beulfaktoren können Sie die verformten Formen im 3D-Fenster durchsuchen und visuell analysieren. Der kritische Beulfaktor kann mit den Normanforderungen verglichen werden. 

Wie liest man Knickergebnisse?

Um die Ergebnisse der Analyse zu verstehen, lesen Sie bitte die empfohlenen Dokumente, wie den Theoretischen Hintergrund oder den Artikel Knickanalyse gemäß AISC.

Identifizieren Sie beim Beobachten der verformten Form und der Beulfaktoren, wo das Beulen auftritt: 

• Globales Knicken: beeinflusst die Stabilität der Verbindung
• Lokales Beulen: beeinflusst nicht die Stabilität der Verbindung, wirkt sich jedoch auf die Bleche in anderen Teilen des Anschlusses aus

In der Regel kann das Beulen als sicher angesehen werden, wenn die kritischen Beulfaktorwerte größer als 13 für globales Knicken und 3 für lokales Beulen sind. Da es sich hier um einen Fall von globalem Knicken handelt und der Beulfaktor kleiner als 13 ist, lauten die Empfehlungen wie folgt: 

• Verstärken Sie den Anschluss und berechnen Sie die Knickanalyse neu, um sicherzustellen, dass der kritische Beulfaktor größer als 13 ist,
• oder verwenden Sie eine andere Analyse oder einen anderen Ansatz, um sicherzustellen, dass das Beulen für den bemessenen Anschluss nicht gefährlich ist.

6 Anschluss verstärken

Gehen Sie zurück zum Reiter Design und ändern Sie die folgenden Eingaben in der Operation CPL1: 

Gehen Sie zum Reiter Check und klicken Sie auf das Dropdown-Menü Calculate und wählen Sie Stress/strain - Buckling.

Überprüfen Sie die Beulformen und -faktoren. Der erste Beulmodusfaktor ist nun höher als die Mindestanforderungen der Norm.

7 Bericht

Gehen Sie abschließend zum Reiter Report. IDEA StatiCa bietet einen vollständig anpassbaren Bericht zum Ausdrucken oder Speichern in einem bearbeitbaren Format.

Sie haben einen tragwerksbezogenen Stahlanschluss gemäß AISC bemessen, optimiert und den Normnachweis geführt.