Dlaczego w diagramie materiałowym dla EN stosowany jest limit odkształcenia plastycznego wynoszący 5%?
Powszechnie stosowane metody
Każdy inżynier konstruktor jest przyzwyczajony do stosowania granicy plastyczności jako wartości granicznej przy sprawdzeniu normowym, ponieważ praktycznie każda norma i kod projektowania opiera się na tym podejściu.
Niemniej jednak dotyczy to wyłącznie sprężystego zachowania materiału. Może to prowadzić do konserwatywnego projektowania, a niekiedy do zbędnego przewymiarowania konstrukcji, co skutkuje większym zużyciem materiału.
Rzeczywiste zachowanie stali jest jednak inne i dopuszczalne jest przyjęcie plastycznego zachowania materiału po przekroczeniu granicy plastyczności.
IDEA StatiCa i metoda CBFEM
Component Based Finite Element Method (CBFEM) jest połączeniem Metody Komponentów i analizy Metodą Elementów Skończonych.
Sprawdzenie normowe złącza w standardowej metodzie komponentów oraz w metodzie CBFEM stosowanej w IDEA StatiCa Connection opiera się na sprawdzeniu wszystkich części złącza – komponentów. Komponentami mogą być śruby, kotwy, spoiny, blachy oraz beton w stopie fundamentowym.
CBFEM dzieli całe złącze na wymienione powyżej oddzielne komponenty. Następnie model obliczeniowy jest tworzony automatycznie przez oprogramowanie na podstawie każdego komponentu.
Wszystkie blachy stalowe, takie jak półki lub środniki przekrojów poprzecznych, usztywnienia, żebra, skosy itp., są modelowane za pomocą elementów skończonych. MES jest powszechnie akceptowana w inżynierii konstrukcyjnej i daje bardzo dobre oraz wiarygodne wyniki.
Blachy są modelowane z materiałem sprężysto-plastycznym z nominalnym nachyleniem plateau plastycznego zgodnie z EN 1993-1-5, pkt C.6, (2), tan-1 (E/1000).
Zachowanie materiału opiera się na kryterium plastyczności von Misesa. Przyjmuje się zachowanie sprężyste do momentu osiągnięcia obliczeniowej granicy plastyczności fyd.
Kryterium stanu granicznego nośności dla obszarów niepodatnych na wyboczenie jest osiągnięcie granicznej wartości głównego odkształcenia membranowego. Zalecana wartość wynosi 5% (np. EN 1993-1-5, Zał. C, pkt C.8, Uwaga 1).
Aby dowiedzieć się więcej o metodzie, przeczytaj artykuł CBFEM – zasada działania, zgodność z normami, walidacja i weryfikacja.
Zapoznaj się z podstawowymi informacjami teoretycznymi w naszym Podręczniku teoretycznym.
Walidacja i weryfikacja
Metoda CBFEM, wraz ze wszystkimi jej założeniami i podejściami, takimi jak graniczne odkształcenie plastyczne 5%, została właściwie zwalidowana i zweryfikowana. Co dokładnie oznaczają walidacja i weryfikacja? Proces walidacji i weryfikacji potwierdza poprawność wyników uzyskiwanych przez oprogramowanie.
Na podstawie uzyskanych wyników można stwierdzić, że jest to metoda w pełni niezawodna, sprawdzona i bezpieczna.
W naszym Centrum Wsparcia można znaleźć wiele studiów weryfikacyjnych, a także porównania z wynikami badań laboratoryjnych. Znajdź je korzystając z poniższego łącza.
Najważniejsze przykłady weryfikacji i walidacji zostały opublikowane w książce „Component-based finite element design of steel connections".
Podsumowanie
Na podstawie walidacji wyników z modelami bryłowymi 3D w innych programach naukowych, rzeczywistych eksperymentów oraz – co nie mniej istotne – zgodnie z zaleceniami Eurokodu, jako graniczna wartość sprawdzenia normowego przyjęto odkształcenie plastyczne 5%.
Wartość ta jest wystarczająca, aby odwzorować rzeczywiste zachowanie konstrukcji, uzyskać ekonomiczny projekt i zachować bezpieczny margines projektowania.