Połączenie gałęzi/płyty przelotowej z prostokątnym HSS (AISC)

Ten artykuł jest również dostępny w:
Przetłumaczone przez AI z języka angielskiego
Płyta jest wstawiana do słupa z przekroju zamkniętego. Nośność CBFEM jest porównywana z procedurą opisaną w AISC 360, Rozdział K.

Przykład pochodzi z AISC Design Guide 24 - Przykład 7.1:

Spawane połączenie HSS jest poddane osiowej sile rozciągającej płyty, wytwarzanej przez ukośny element stężający. Słup jest obciążony osiową siłą ściskającą od obciążeń stałych i zmiennych: PD = 20,0 kips i PL = 60,0 kips. Należy sprawdzić, czy połączenie jest wystarczające jako połączenie gałęzi z płytą, czy też wymagane jest połączenie z płytą przelotową. Należy zauważyć, że połączenie jest sprawdzane pod działaniem składowej siły płyty prostopadłej do słupa, ponieważ ma ona dominujący wpływ.

Wyniki z Design Guide

Słup wykonany jest ze stali gatunku ASTM A500 Gr. B, a płyta ze stali gatunku A36.

Nośność obliczeniowa dla stanu granicznego plastyfikacji ścianki pasa HSS wynosi:

  • 23,1 kips < 40 kips (LRFD)
  • 12,5 kips < 25 kips (ASD)

Traktowanie połączenia jako połączenia gałęzi z płytą jest niewystarczające.

Plastyfikacja ścianki pasa przy założeniu połączenia z płytą przelotową:

  • 46,2 kips > 40 kips (LRFD)
  • 30,4 kips > 25 kips (ASD)

Połączenie będzie wystarczające.

Nośność charakterystyczna dla stanu granicznego uplastycznienia rozciąganej płyty:

  • 64,8 kips > 40 kips (LRFD)
  • 43,1 kips > 25 kips (ASD)

IDEA StatiCa Connection

IDEA StatiCa stosuje geometrycznie i materiałowo nieliniową analizę do sprawdzenia złączy przekrojów zamkniętych. Nośność jest wyznaczana na podstawie czterech kryteriów:

  • osiągnięcie nośności któregokolwiek ze sprawdzeń normowych komponentu (spoina, śruba itp.)
  • osiągnięcie limitu odkształcenia plastycznego 5% blach
  • brak zbieżności (oznaczający zniszczenie przez wyboczenie)
  • osiągnięcie limitu deformacji przekroju poprzecznego równego 3% 

Więcej informacji na temat analizy złączy przekrojów zamkniętych można znaleźć w Złącza elementów z przekrojów zamkniętych. 

Obciążenia w równowadze są stosowane w celu umożliwienia obciążenia słupa siłą ściskającą.

Wyniki są następujące:

inline image in article
inline image in article

Poprzez przeciążenie złącza i wybranie funkcji „Zatrzymaj przy odkształceniu granicznym" w ustawieniach normy, można wyznaczyć nośność. Wynosi ona 27,35 kips dla ASD i 39,65 kips dla LRFD. Deformacja przekroju poprzecznego wynosi 2,3% i zbliża się do wartości granicznej. Połączenie ulega zniszczeniu przez osiągnięcie 5% granicznego odkształcenia plastycznego przekroju zamkniętego.

Porównanie

Wyniki uzyskane w IDEA StatiCa Connection są nieco bardziej konserwatywne. Jednym z głównych powodów jest współczynnik bezpieczeństwa (nośności), który wynosi \(\Omega=1.67\) i \(\phi=0.9\) dla wszystkich blach w IDEA Connection. Nie jest możliwe stosowanie różnych współczynników bezpieczeństwa (nośności) w jednym modelu. 

Przykładowe pliki