Analisi Comparativa della Resistenza dei Collegamenti CHS: CBFEM vs Norme di Progettazione (EN, FprEN e AISC)
Descrizione
In questo studio, la resistenza alla forza normale dei collegamenti di sezioni cave circolari (CHS) è stata analizzata confrontando i risultati del metodo agli elementi finiti basato sui componenti (CBFEM) con le norme europee e americane pertinenti (EN 1993-1-8 e AISC 360-22). I confronti sono stati effettuati anche con la bozza della nuova norma europea (FprEN 1993-1-8), che contiene lo stato dell'arte più aggiornato.
Lo studio ha verificato l'intero campo di validità definito nelle norme di progettazione. Tale campo specifica lo spettro delle sezioni trasversali dei collegamenti coperte dalle norme, in base alle proprietà geometriche e dei materiali stabilite attraverso ricerche e indagini sperimentali. Per le sezioni cave circolari (CHS), queste proprietà includono il diametro, lo spessore della parete e la classe dell'acciaio. Il campo di validità garantisce che solo i modi di rottura previsti governino il comportamento del collegamento; ad esempio, esclude i casi in cui l'instabilità locale potrebbe influenzare la resistenza del collegamento.
Lo studio ha valutato un ampio insieme di coppie di sezioni trasversali utilizzando sia le procedure normative sia il metodo agli elementi finiti basato sui componenti (CBFEM). Le analisi hanno incluso variazioni nei parametri geometrici e dei materiali, quali le dimensioni delle sezioni trasversali, la classe dell'acciaio, il precarico del corrente e l'angolo del montante. Tutti i calcoli sono stati implementati con script Python ed eseguiti in un ambiente Python. Le analisi CBFEM sono state eseguite tramite la REST API di IDEA StatiCa Connection.
Risultati
EN 1993-1-8 e AISC 360-22 producono risultati pressoché identici, in quanto si basano sulla stessa metodologia. La norma in bozza FprEN 1993-1-8 introduce tuttavia miglioramenti per i collegamenti di sezioni cave circolari (CHS). La bozza prevede una resistenza generalmente meno conservativa rispetto a EN 1993-1-8 — fino al 55% per i parametri selezionati — e i suoi risultati correlano meglio con il metodo agli elementi finiti basato sui componenti (CBFEM).
Esempio di confronto del giunto X tra CBFEM e FprEN 1993-1-8 con la tensione normale nel corrente
I risultati CBFEM per i casi senza precarico del corrente sono generalmente in accordo con le disposizioni normative. Quando l'elemento corrente è precaricato, tuttavia, i risultati CBFEM divergono dalle norme. Saranno condotte ulteriori indagini per determinare se la funzione di riduzione della resistenza attualmente prevista dalle norme per i correnti precaricati necessiti di miglioramenti.
Esempi di verifica:
- Progettazione agli elementi finiti basata sui componenti dei collegamenti in acciaio: capitolo del libro CHS
- Progettazione agli elementi finiti basata sui componenti dei collegamenti in acciaio: capitolo del libro RHS
Accedi alla tesi completa qui: Progettazione di giunti a sezione cava: Confronto dei metodi di progettazione
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