Bază de cunoștințe

CBFEM - cum funcționează, conformitatea cu codul, validare și verificare

Steel

Connection

AISC (USA)

Overall check

CBFEM

Stress/strain

EN (Eurocode)

AS (Australia)

CSA (Canada)

IS (India)

GB (China)

HKG (Hong Kong)

SP 16 (Russia)

Material settings

Bolts

Concrete block

Anchoring

GMNA

MNA

Plates

Acest articol este disponibil și în:

Tradus de AI din engleză

Metoda Elementelor Finite bazată pe Componente (CBFEM) este o sinergie între Metoda Componentelor și analiza prin Metoda Elementelor Finite. Vă întrebați cum funcționează? Este conformă cu codul? Care este diferența dintre CBFEM și metoda componentelor și ce rezultate veți obține? Citiți articolul următor și aflați!

CBFEM este o metodă unică pentru proiectarea și verificarea conform codului a îmbinărilor metalice, elementelor și ancorărilor. Poate fi utilizată pentru majoritatea nodurilor, ancorărilor și detaliilor cu topologii variate.

Metoda Elementelor Finite bazată pe Componente (CBFEM) este:

Suficient de generală pentru a fi utilizabilă pentru majoritatea nodurilor, fundațiilor și detaliilor din practica inginerească.
Suficient de simplă și rapidă în practica zilnică pentru a furniza rezultate într-un timp comparabil cu metodele și instrumentele actuale.
Suficient de cuprinzătoare pentru a oferi inginerilor structuriști informații clare despre comportamentul nodului, tensiuni, deformații, rezervele componentelor individuale și despre siguranța și fiabilitatea generală.

Verificarea unui nod prin metoda standard bazată pe componente și prin CBFEM utilizată în IDEA StatiCa Connection se bazează pe verificarea tuturor părților nodului – componentele. Componentele pot fi șuruburi, ancore, suduri, plăci și beton la fundație.

CBFEM împarte întregul nod în componentele separate menționate mai sus. Apoi modelul de analiză este creat automat de software din fiecare componentă.

Verificarea în sine constă din două etape:

Se calculează forțele din fiecare componentă a nodului
Fiecare componentă este verificată folosind ecuațiile din cod

Calculul forțelor

CBFEM implementat în IDEA StatiCa Connection simplifică comportamentul fiecărei componente. Cum?

Modelul constă din elemente la care se aplică încărcarea și operații de fabricație (inclusiv elemente de rigidizare), care servesc la conectarea elementelor între ele.

Modelul FEM analizat este generat automat. Proiectantul nu creează modelul FEM, ci creează nodul folosind operații de fabricație.

Datorită acestui fapt, forțele sunt calculate fără ipoteze simplificatoare. Și celelalte efecte, cum ar fi interacțiunea componentelor etc., sunt de asemenea calculate.

Mai mult, datorită considerării rigidității reale a componentelor, rezultatele includ efectul de pârghie. Nimic nu este neglijat.

Verificarea și evaluarea rezultatelor

Analiza de rezistență este cea mai importantă analiză a nodurilor. Verificările deformațiilor plăcilor împreună cu verificările conform codului ale componentelor sunt efectuate prin analiză elastic-plastică.

Analiza nodurilor este neliniar materială. Incrementele de încărcare sunt aplicate treptat și se caută starea de tensiune.

Verificarea plăcilor

Plăcile sunt modelate cu material elastic-plastic cu o pantă nominală a platoului de curgere conform EN 1993-1-5, Par. C.6, (2), tan^-1 (E/1000).

Comportamentul materialului se bazează pe criteriul de curgere von Mises. Se presupune că este elastic înainte de atingerea rezistenței de calcul la curgere f_yd.

Criteriul stării limită ultime pentru zonele nesusceptibile la flambaj este atingerea valorii limită a deformației principale de membrană. O valoare de 5 % este recomandată (de ex. EN 1993-1-5, App. C, Par. C.8, Nota 1).

Părți specifice din Baza Teoretică pentru fiecare dintre standardele naționale acceptate:

Verificarea celorlalte componente

Verificările sunt efectuate pentru forțele calculate prin aceleași ecuații ca în cod, în toate metodele. Ecuațiile utilizate pentru șuruburi, ancore, suduri și blocul de beton sunt prezentate în aplicație și pot fi revizuite în detaliu.

Verificarea șuruburilor

Șuruburile în IDEA StatiCa Connection sunt verificate conform standardelor corespunzătoare. Pentru mai multe informații, citiți articolul Șuruburi și îmbinări cu șuruburi.

Verificarea sudurilor

De asemenea, în cazul sudurilor, verificarea se efectuează conform codurilor corespunzătoare.

Informații detaliate despre verificarea sudurilor în aplicația Connection pot fi găsite în articolul Sudură/Suduri în IDEA StatiCa.

Verificarea blocului de beton

Principiile care stau la baza calculului blocului de beton sunt explicate în articolul Modelul structural al unui bloc de beton.

Părți specifice din Baza Teoretică pentru fiecare dintre standardele naționale acceptate:

Cum poate CBFEM să fie conform cu codul și cu comportamentul real în același timp?

Analiza FEA orientată spre proiectare (CBFEM) este optimizată pentru a furniza rezultate relevante pentru verificarea conform codului, acoperind în același timp comportamentul real al structurii. Totodată, ia în considerare marja de siguranță definită de cod.

Urmăriți videoclipul și găsiți răspunsul la întrebările dumneavoastră.

Caracteristicile cheie ale analizei CBFEM

Ați auzit vreodată acronimele MNA sau GMNA implementate în software, dar nu sunteți sigur ce înseamnă? Proprietățile analizei, neliniaritatea materialului sau geometria. Ce este recomandat și efectuat de CBFEM?

Urmăriți videoclipul următor și aflați despre abordări.

Validare și verificare

Inițial, două echipe universitare au petrecut peste trei ani pentru verificarea și validarea metodei CBFEM.

De-a lungul timpului, multiple studii noi de verificare au fost realizate în cooperare cu universități din întreaga lume (SUA, Olanda, Germania, Elveția, America de Sud și altele).

Ce înseamnă exact validarea și verificarea? Procesul de validare și verificare confirmă că rezultatele software-ului sunt corecte.

Verificarea este o comparație cu o metodă analitică, cel mai adesea încorporată în codul de construcții (de ex. AISC, EN etc.).

Metodele analitice din coduri sunt afectate de simplificări, iar rezultatele dintre cod și CBFEM pentru îmbinări complexe pot varia, în special la limitele domeniului de valabilitate. În acest caz, o comparație a CBFEM cu un model avansat validat prin experimente demonstrează că CBFEM este sigur chiar dacă rezistențele sunt mai mari decât cele determinate de cod.

Validarea este o comparație a unui model numeric cu un experiment.

Modelul numeric este adesea foarte avansat, incluzând neliniarități materiale și geometrice. Geometria și proprietățile materialelor sunt aceleași cu cele măsurate în experiment. Când rezultatele – de obicei curbele forță-deplasare și efort-deformație – ale modelului numeric sunt apropiate de cele ale experimentului, modelul numeric este validat. Proprietățile materialelor din modelul numeric sunt apoi modificate la valori nominale, imperfecțiunile sunt majorate conform toleranțelor de fabricație, iar mai multe studii de sensibilitate pot fi efectuate prin modificarea parametrilor, de ex. grosimea plăcilor, rezistența la curgere a materialului.

În final, rezultatele modelului numeric sunt comparate cu cele ale CBFEM. Rezultatele nu trebuie să coincidă perfect, dar trebuie să fie sigure și diferențele să se încadreze într-un interval acceptabil.

Cele mai importante exemple de verificare și validare au fost publicate în cartea „Proiectarea îmbinărilor metalice prin metoda elementelor finite bazată pe componente."

În Centrul nostru de Suport, puteți găsi numeroase studii de verificare, precum și comparații cu teste de laborator. Găsiți-le folosind linkul de mai jos.

Studii de verificare