Çelik birleşim burkulma analizi

Burkulma genellikle birleşimlerde önemli bir sorun değildir. Ancak burkulma sorunu olmadığı ve yalnızca geometrik doğrusal analiz kullanan dayanım analizi sonuçlarının doğru olduğu kontrol edilmelidir.

IDEA StatiCa Connection, bir birleşim modelinin doğrusal burkulma analizini gerçekleştirebilir. Sonuçlar burkulma modları şeklinde sunulur. Her burkulma modu için mükemmel modelin burkulmaya uğradığı kritik yük hesaplanır. Kritik yük, birleşime etkiyen yükün çarpanları olarak ifade edilir. Burkulma moduna ve kritik yük çarpanına göre kullanıcı güvenli burkulma tasarımını belirleyebilir.

Bazı yönetmelikler, örneğin Eurocode (EN 1993-1-1, Bölüm 5.2.1), yapıların çubuk modelleri için 15'ten büyük bir kritik yük çarpanı önermektedir. Kritik yük çarpanı 15'ten büyükse yönetmelik, elemanların burkulma kontrolünü gerektirmez.

Birleşimler için durum farklıdır ve yönetmelik herhangi bir özel öneri sunmamaktadır. Yerel burkulma tasarımı farklı bir şekilde ele alınmalıdır. Genel olarak yerel burkulma üç gruba ayrılabilir:

1. Bireysel elemanları birbirine bağlayan plakalar
2. Birleşimdeki takviye plakaları – takviye levhaları, berkitmeler, kısa köşe takviyeleri
3. Kapalı kesitler ve ince cidarlı kesitler

1. gruptaki plakaların burkulmasi, tüm elemanın burkulma şeklini etkiler. Bu nedenle, bu plakalar için de söz konusu elemanlara uygulanan kuralların uygulanması, yani 15 ve üzeri güvenli kritik yük çarpanının dikkate alınması önerilir. Mühendis, birleşimin gerçek uygulamasının tüm yapının burkulma analizi için kullanılan modelin sınır koşullarına uygun olduğunu doğrulamalıdır.

2. gruptaki plakalar birleşimin yerel burkulmayı etkiler. Bu tür plakalar için 15 kritik yük çarpanı güvenli sınırı muhafazakârdır; ancak yönetmeliklerde spesifik bir yönlendirme bulunmamaktadır. Yönlendirme, araştırma makaleleri tarafından sağlanmakta olup kritik yük çarpanı için 3'e eşit güvenli bir sınır önerilmektedir.

3. gruptaki plaka ve elemanların burkulmasi son derece sorunludur ve her özel durumun bireysel olarak değerlendirilmesi gerekmektedir.

Önerilen değerlerden (1. grup için 15, 2. grup için 3) daha küçük kritik yük çarpanına sahip plakalar için plastik tasarım kullanılamaz. Bu durumda birleşimin tasarımı için başka yöntemler gereklidir:

• İlgili tasarım yönetmeliğinde yönetmelik kontrolü, örneğin Eurocode veya AISC Specification veya Design Manual
• EN 1993-1-5 Ek B'deki Genel yöntem – İnce plakaların burkulma dayanımını belirlemek için MNA ve LBA sonuçlarının kullanıldığı düzgün olmayan elemanlar
• IDEA StatiCa Member uygulamasında mevcut olan kusurlarla geometrik ve malzeme bakımından doğrusal olmayan analiz

IDEA StatiCa Connection'daki doğrusal burkulma analizi sonucu kesin bir kontrol değildir. Yönetmelikler yeterli yönlendirme sağlamamaktadır. Değerlendirme mühendislik yargısı gerektirmekte olup IDEA StatiCa, standart tasarım yazılımlarında bulunmayan benzersiz araçlar sunmaktadır.

Kafes kirişin uzantısı olarak köşe plakası – kritik burkulma çarpanı 15'ten büyükse burkulmayı ihmal edilebilecek 1. grup plaka örneği

Kritik burkulma çarpanı 3'ten büyükse burkulmayı ihmal edilebilecek 2. grup plakaların burkulma şekli örnekleri

Burkulma analizi için kullanılan model, kullanıcının gerilme-gerinim analiz türünde (EPS) belirlediğinden farklı mesnetlerle desteklenmektedir. Taşıyıcı eleman tam olarak mesnetlenmiş kalır. Gerilme-gerinim analiz türünde N-Vy-Vz-Mx-My-Mz olarak ayarlanan kiriş model türü, burkulma analizinde tam olarak mesnetlenir. Diğer tüm kiriş analiz türleri, eğilme momentleri ve normal kuvvet bakımından kısıtlanmış ancak yanal harekete serbest durumdadır.

• Model türü N-Vy-Vz-Mx-My-Mz: burkulma modelindeki mesnetler: N-Vy-Vz-Mx-My-Mz
• Model türü N-Vy-Vz: burkulma modelindeki mesnetler: N-Mx-My-Mz
• Model türü N-Vz-My: burkulma modelindeki mesnetler: N-Mx-My-Mz
• Model türü N-Vy-Mz: burkulma modelindeki mesnetler: N-Mx-My-Mz

Rijit birleşim durumunda kullanıcının eğilme momentini girdiği ve kısa kiriş segmentinin burkulmayı ilgili olmadığı varsayılmaktadır. Öte yandan mafsallı birleşim durumunda kullanıcı yalnızca normal ve kesme kuvveti girmekte, eğilme momenti girmemektedir; ancak mafsallı elemanın burkulmayı ilgilidir ve burkulma çarpanına katkıda bulunur. Aşağıdaki şekle bakınız. "Model", gerilme-gerinim analiz türündeki modeli; "Burkulma" ise burkulma analizindeki modeli göstermektedir.