Projektowanie połączeń stalowych na pojemność plastyczną (EN)

1 Nowy projekt

Uruchom IDEA StatiCa (pobierz najnowszą wersję) i pobierz oraz otwórz plik źródłowy projektu. Projekt złącza jest gotowy i przygotowany do standardowej analizy naprężeń/odkształceń.

Uwaga: Inne projekty połączeń sejsmicznych można znaleźć w zestawie szablonów Seismic w kolumnie Define Geometry w kreatorze połączeń od wersji 25.0.

2 Obliczenia i sprawdzenie

Uruchom analizę naprężeń/odkształceń przyciskiem Calculate na wstążce. Model obliczeniowy jest generowany automatycznie, obliczenia są wykonywane, a ogólne wyniki sprawdzenia można zobaczyć w lewym górnym rogu widoku. 

Widać, że na podstawie analizy naprężeń/odkształceń złącze jest dobrze zaprojektowane i przeszło wszystkie sprawdzenia.

Aby zachować te wyniki, skopiuj ten element projektu. 

3 Sprawdzenie pojemności plastycznej

W nowym elemencie projektu (CON2) zmień typ analizy na CD – Capacity design. 

Należy wybrać element dyssypacyjny. Można go dodać za pomocą polecenia z górnej wstążki lub klikając prawym przyciskiem myszy w drzewie w widoku.

Jako element dyssypacyjny należy wybrać element lub blachę, w której oczekuje się powstania przegubu plastycznego. Do wybranego elementu stosowane są współczynnik nadwytrzymałości materiału oraz współczynnik umocnienia odkształceniowego. W tym przykładzie wybierz element IPE360 jako element dyssypacyjny i potwierdź wybór klawiszem spacji/Enter/prawym przyciskiem myszy lub używając ikony zatwierdzenia.

We właściwościach elementu IPE360 dostosuj parametry: 

• Ustaw Typ modelu na N-Vz-My, ponieważ połączenie może przenosić moment gnący tylko w płaszczyźnie pionowej, a zginanie wokół słabej osi belki musi być zablokowane. Więcej informacji w Jak modelować połączenie na jeden śrubę (Typ modelu)
• Zmień parametr Siły w na Pozycja, ponieważ wtedy można zdefiniować dokładną pozycję działającej siły. Pozycja przegubu plastycznego jest zbliżona do pozycji działającej siły: X = 365 mm. Więcej informacji w Jak zdefiniować prawidłową pozycję obciążenia (Siły w)

Skąd wiedzieć, jaka jest właściwa pozycja przegubu plastycznego? Inżynier konstruktor musi zdecydować, gdzie on wystąpi. Zazwyczaj przegub plastyczny jest wyznaczany na belce. W tym przykładzie wystąpi tuż za licem ostatniego usztywnienia. Wygodnie jest odczytać pozycję z aplikacji (widok szkieletowy).

W następnym kroku należy zdefiniować efekty obciążeń. Obciążenia do analizy sejsmicznej są zależne od normy (współczynnik nadwytrzymałości materiału, współczynnik umocnienia odkształceniowego) oraz zależą od granicy plastyczności, charakterystyk geometrycznych przekroju itp.

Obciążenia dla tego przykładu zostały obliczone według następującej procedury:

\[M_{\textrm{Ed}} = \gamma_{\textrm{sh}} \cdot f_{\textrm{y,ov}} \cdot W_{\textrm{p}l} = 1.2 \cdot 443.75 \cdot 10^6 \cdot 1.0218 \cdot 10^{-3} = 544.12 \, \textrm{kNm} \]

\( \gamma_{\textrm{sh}} = 1.2 \) 

\( f_\textrm{y} = 355 \, \textrm{MPa} \)

\( f_{\textrm{y,ov}} = f_\textrm{y} \cdot \gamma_{\textrm{ov}} = 355 \cdot 1.25 = 443.75\, \textrm{MPa} \)

\( \gamma_{\textrm{ov}} = 1.25 \) 

\( W_{\textrm{pl,IPE360}} = 1.0218 \cdot 10^6 \, \textrm{mm}^3 \)

\[ V_{\textrm{Ed}} = \frac{2 \cdot M_{\textrm{Ed}}}{L_{h}} = 2 \cdot \frac{544.12}{7.32} = 148.67 \, \textrm{kN} \]

\(L_{h} = 7.32 \, \textrm{m} \, -\) odległość między przegubami plastycznymi na belce

Dodaj obliczoną siłę poprzeczną i moment gnący jako nowy efekt obciążenia (LE).

Siła poprzeczna i moment gnący muszą mieć odpowiednie znaki, tak aby moment gnący malał na belce w kierunku od węzła.

Skopiuj ten efekt obciążenia i zmień orientację działających sił, tak aby drugi efekt obciążenia działał w przeciwnym kierunku.

Teraz można uruchomić analizę pojemności plastycznej poleceniem Calculate.

Z wyników widać, że złącze nie przeszło sprawdzenia normowego. Wymagane są pewne zmiany w projekcie.

Zwiększ grubość płyty czołowej do 25 mm, aby zapobiec jej zniszczeniu.

Aby zwiększyć nośność słupa, dodaj blachę wzmacniającą do jego środnika (dodaj operację produkcyjną Stiffening plate).

Blacha wzmacniająca jest przyspawana spoinami czołowymi do środnika słupa; należy również zdefiniować spoiny do pasów.

 Pozostałe cztery spoiny należy dodać, aby przyspawać blachy wzmacniające po obu stronach słupa do obu pasów.

Usztywnienia przy środniku słupa należy przyciąć i przyspawać do blach wzmacniających za pomocą operacji produkcyjnej Cut of the plate.

Powtórz cięcie blachy, aby połączyć wszystkie cztery usztywnienia z blachami wzmacniającymi.

Wszystkie działania projektowe są już wykonane; uruchom Calculate w zakładce Check. Widać, że wszystkie komponenty (takie jak spoiny i śruby) przeszły sprawdzenie normowe. Odkształcenia plastyczne blach elementu dyssypacyjnego nie wpływają na ogólne wyniki. 

Wystąpienie przegubu plastycznego można zbadać, korzystając z opcji Plastic strain.

Przegub plastyczny pojawił się w oczekiwanym miejscu, a złącze przeszło sprawdzenia wymagane przez projektowanie na pojemność plastyczną.

Aby lepiej zrozumieć wyniki, zapoznaj się z Podstawami teoretycznymi.

4 Raport

Na koniec możesz przejrzeć Raport. IDEA StatiCa oferuje w pełni konfigurowalny raport do wydrukowania lub zapisania w edytowalnym formacie.

Przeprowadziłeś sprawdzenie pojemności plastycznej stalowego złącza konstrukcyjnego zgodnie z Eurokodem (EN).