Analiza sztywności - połączenie momentowe W do HSS (AISC)

Przykład pochodzi z artykułu "Shearly Perfect" autorstwa Larry'ego S. Muira i Carlo Liniego:

https://lsc-pagepro.mydigitalpublication.com/publication/?m=7946&i=669446&view=articleBrowser&article_id=3736617&pre=1

Belka W16x31 o rozpiętości 30 stóp jest połączona z słupem HSS 10x10x1/2 i obciążona siłą poprzeczną 10 kips oraz momentem gnącym 318 kip-in.

Połączenie to jest często klasyfikowane jako sztywne, ponieważ pasy są bezpośrednio przyspawane do słupa. Jednak ściana słupa o przekroju zamkniętym nie jest bezpośrednio podparta i ulega znacznym odkształceniom. Autorzy przedstawiają uproszczoną metodę szacowania sztywności tego połączenia:

IDEA StatiCa zapewnia szczegółową analizę sztywności opartą na metodzie elementów skończonych. Wyświetlanych jest kilka wartości:

• M_Ed - zadany moment gnący
• M_j,Rd - nośność połączenia
• S_j,ini - sztywność początkowa przyjęta jako sztywność sieczna przy 2/3 M_j,Rd
• S_js - sztywność sieczna przy zadanym obciążeniu
• \(\phi\) - obrót przy zadanym obciążeniu
• \(\phi_c\) - szacowana zdolność do obrotu (przy 15% odkształceniu plastycznym blach stalowych; należy zauważyć, że wszystkie inne formy zniszczenia są pominięte - należy zapewnić odpowiednie detale, nośność spoin i śrub)
• L - długość analizowanego elementu stosowana do klasyfikacji według sztywności
• S_j,R - dolna granica dla połączenia sztywnego
• S_j,P - górna granica dla połączenia przegubowego

Zgodnie z obydwoma podejściami połączenie jest klasyfikowane jako podatne. Autor stwierdza: "Na podstawie tej analizy wątpliwe jest, aby połączenie mogło być uznane za w pełni utwierdzające, choć dokładniejszy model może dać wartość utwierdzenia bliższą 20." Przez "bliżej 20" autorzy mają na myśli wartość \(\frac{K_s L}{E I}\) równą 5,3 w tym przypadku. Oznacza to, że połączenie jest prawdopodobnie bardziej sztywne. Potwierdzają to wyniki analizy sztywności w IDEA Connection. 

Należy podkreślić, że pełne spoiny czołowe pasów belki nie gwarantują sztywnego połączenia. Sztywność podpory, w tym przypadku ściany HSS, musi być również uwzględniona.