Birleşim rijitliği ve global analizde kullanımı

Moment-dönme diyagramı, IDEA Connection uygulamasının çıktılarından biridir. Belirli bir birleşimin belirli bir statik yükleme altındaki davranışını oldukça doğru bir şekilde verir. Peki farklı yükleme türleri söz konusu olduğunda ne olur? Bu yükleme aşılır ve önemli plastik deformasyonlar meydana gelirse? Üretim toleransları görece yüksekse?

Sınıflandırma

En önemli etki şunlar üzerindedir:

1. Yapıdaki iç kuvvetler; hem elemanlarda hem de birleşimlerde (taşıma gücü sınır durumu)
2. Deformasyonlar (kullanılabilirlik sınır durumu)

Eurocode EN 1993-1-8:2005, bu konuyu Bölüm 5'te ele almaktadır. Kiriş-kolon birleşimleri, başlangıç rijitliğine göre sınıflandırılır:

• Mafsallı - birleşim herhangi bir eğilme momenti iletmez
• Yarı rijit - birleşim bir miktar eğilme momenti aktarır ve davranışının global analizde dikkate alınması gerekir
• Rijit - birleşimin analiz üzerinde etkisi yoktur, elemanlar birbirine rijit olarak bağlıdır

Yönetmeliğin konsol birleşimlerinden bahsetmediğini fark etmiş olabilirsiniz. Bunun nedeni, sınıflandırmanın bu durumda önemli olmamasıdır. Konsol birleşimi her zaman tam eğilme momentini aktarmak zorundadır.

Global analizde birleşimler

Hiçbir birleşim ideal olarak mafsallı veya rijit değildir; ancak Md. 5.2.2.5'teki sınıflandırma sınırları, hatayı şu düzeylerde sınırlamak amacıyla belirlenmiştir:

• İç kuvvetler için %5 
• Deformasyonlar için %20

Bu olası hata, her iki ucundan bir kolona bağlı kiriş örneğiyle aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Mavi eğri birleşimlerdeki eğilme momentini, kırmızı eğri ise kirişin orta açıklığındaki eğilme momentini göstermektedir. İç kuvvetler, mafsallı ve rijit bölgelerde neredeyse değişmezken yarı rijit bölgede hızla değişmektedir. Ayrıca eğilme rijitliği için logaritmik ölçeğe dikkat edin. Bu, rijitliğin 100 kata kadar değişebileceği, ancak birleşim rijit veya mafsallı bölgede kaldığı sürece bunun çok küçük bir etkiye sahip olacağı anlamına gelir.

Tüm bunlar, global analizde rijit veya mafsallı birleşim kullanabileceğimiz ve gerçek rijitliğiyle ilgilenmemize gerek olmadığı anlamına gelir.

Peki yarı rijit birleşimler için ne yapılmalıdır?

IDEA StatiCa, birleşim davranışını sanki yeni imal edilmiş ve yalnızca bir kez belirli bir yük kombinasyonuyla yüklenmiş gibi gösterir. Ancak pek çok belirsizlik mevcuttur. Birleşim geçmişte plastik deformasyonlara uğramış olabilir, paslanmış olabilir ve işçiler birleşimi bir araya getirip üretim toleranslarından kurtulmak için uygunsuz yöntemler kullanmış olabilir. Yarı rijit birleşimlerde, başlangıç rijitliği global analizde yalnızca M_j,Ed'nin yapının tüm ömrü boyunca hiçbir zaman 2/3 M_j,Rd'yi aşmaması durumunda kullanılır. Bu durum nadiren gerçekleşir; ancak M_j,Ed'yi belirlemek için ilk adım olabilir. Herhangi bir yük kombinasyonunda tasarım eğilme momenti 2/3 M_j,Rd'yi aşarsa, global analizde Tablo 5.2'deki \(\eta\) katsayısıyla azaltılmış başlangıç rijitliği kullanılmalıdır:

Özet

Çoğunlukla, IDEA StatiCa Connection'dan çıktı olarak elde edilen başlangıç rijitliği (sekant rijitliği değil) global analizde kullanılmalıdır. 2/3 M_j,Rd'de varsayılan başlangıç rijitliği, birleşim sınıflandırması için kullanılır.

• Rijit birleşimler - elemanları düğüm noktasında birleşik tutun
• Mafsallı birleşimler - tam bir mafsal ekleyin
• Yarı rijit birleşimler:
  • M_j,Ed < 2/3 M_j,Rd - S_j,ini kullanın
  • M_j,Ed > 2/3 M_j,Rd - S_j,ini / \(\eta\) kullanın

Ekli İndirmeler

• 0035_Joint stiffness and its influence on design of steel structural elements EN 3.pdf (PDF, 489 kB)