Knihovna článků

Povoluje AISC použití MKP pro návrh přípojů?

Ocel

Connection

AISC (USA)

CBFEM

Tento článek je dostupný také v dalších jazycích:

Přeloženo pomocí AI z angličtiny

Stavební inženýři a návrháři přípojů mohou používat příručky AISC k návrhu a posouzení ocelových přípojů různých geometrií. A mohou používat metodu konečných prvků k dosažení efektivních a přesných výsledků.

Analýza metodou konečných prvků obecně a nelineární analýza metodou konečných prvků zvláště jsou již mnoho let uznávány jako životaschopná metoda ve výzkumu. Pomohly vyvinout normové rovnice a ustanovení, která inženýři používají. Nelineární analýza metodou konečných prvků je navíc hojně využívána v praxi v USA i po celém světě k řešení inženýrských problémů od jednoduchých až po složité.

Americké normy a standardy, včetně ACI, AISC, TMS, NDS a dalších, obsahují ustanovení umožňující použití nelineární analýzy metodou konečných prvků pro konstrukční prvky a přípoje, na které se normy nevztahují, a které jsou zpravidla složité. Pokud normy umožňují použití této metody pro složité problémy, pak může řešit i jednoduché problémy, které mají zjednodušující předpoklady. Výzkum ukázal, že mezní stavy návrhu prvků a přípojů lze zachytit analýzou metodou konečných prvků. Níže jsou uvedeny některé z odkazů uvedených v různých částech příručky AISC.

Komentář AISC 360 na různých místech uvádí možnost použití analýzy metodou konečných prvků a nelineární metody konečných prvků, například:

„Ustanovení rovněž umožňují použití výpočetní analýzy (např. metody konečných prvků) jako náhradu rovnic Specifikace používaných k hodnocení mezních stavů zahrnutých v kapitolách D až H, J a K" v části Komentáře: Příloha 1, Comm 1.1 strana 573, 16. vydání příručky AISC.
„Jakákoli metoda návrhu, která je založena na nelineární analýze a splňuje uvedené obecné požadavky, je přípustná. Tyto metody mohou zahrnovat použití nelineární analýzy metodou konečných prvků (Crisfield, 1991; Bathe, 1995) založené na kontinuálních prvcích pro návrh jedné konstrukční součásti, jako je přípoj, nebo použití nelineární analýzy rámu druhého řádu (Clarke et al., 1992; McGuire et al., 2000) pro návrh konstrukčního systému složeného z nosníků, sloupů a přípojů." V Comm 1.3 16.1-582 16. vydání příručky AISC.
„Pokud přípoje, které mají být modelovány, nespadají do rozsahu databází, může být možné stanovit charakteristiky odezvy ze zkoušek, jednoduchého modelování součástí nebo studií metodou konečných prvků (FEMA, 1995)." V B3. Komentář, strana 16.1-322 16. vydání příručky AISC.
„Pokud návrhový inženýr narazí na nosníky, které neobsahují osu symetrie nebo jiný tvar, pro který nejsou v ostatních částech kapitoly F žádná ustanovení, musí být napětí omezeno mezí kluzu nebo napětím při pružném boulení. Rozdělení napětí a/nebo napětí při pružném boulení musí být stanoveno ze zásad stavební mechaniky, učebnic nebo příruček, jako je průvodce SSRC (Ziemian, 2010), článků v odborných časopisech nebo analýz metodou konečných prvků. Alternativně se může návrhář vyhnout problému výběrem průřezů z mnoha možností uvedených v předchozích částech kapitoly F." v Comm. F12 16.1-393 16. vydání příručky AISC.
„Pro délky svarů větší než 100násobek velikosti svaru by měla být účinná délka menší než skutečná délka. Redukční součinitel uvedený v části J2.2b je ekvivalentní součiniteli uvedenému v CEN (2005), který je zjednodušenou aproximací exponenciálních vzorců vyvinutých studiemi metodou konečných prvků a zkouškami prováděnými v Evropě po mnoho let." V Comm J2. strana 16.1-484 16. vydání příručky AISC.

Návrhová příručka AISC č. 1 Návrh patních přípojů pro ocelové konstrukce, třetí vydání, obsahuje dvě nové přílohy (přílohy C a D) poskytující metody pro reprezentaci přípojů paty sloupu v analýze rámu a návrhové pokyny týkající se jejich simulace pomocí analýzy metodou konečných prvků.

Příloha D – Pokyny pro použití analýzy metodou konečných prvků pro analýzu a návrh patních desek, zaměřené na detaily odkrytých přípojů paty sloupu

Návrhová příručka AISC č. 24 Přípoje dutých konstrukčních profilů, třetí vydání, uvádí:

„Komentář ke kapitole K Specifikace AISC cituje nelineární analýzu metodou konečných prvků (FE) jako nástroj pro návrh nad rámec mezí použitelnosti pro zkušené inženýry, přičemž tato možnost je povolena přílohou 1 Specifikace AISC. Svařované i šroubované přípoje mohou být navrženy metodami MKP, přičemž pro návrh na únavu je dostačující pružná analýza, ale pro zachycení mezního stavu únosnosti je obecně nutná nelineární analýza. Vždy je třeba zkontrolovat omezení zvoleného softwaru, aby bylo zajištěno, že software má schopnost řádně prošetřit a zachytit zkoumaný mezní stav. To může zahrnovat ověření nelineární analýzy, kritérií porušení, dostatečného počtu povolených uzlů a prvků, typů prvků v knihovně atd." v kapitole 2.13, str. 41.
„V tomto případě by technika modelování MKP a zvolené parametry sítě a materiálu měly být ověřeny oproti některým analýzám MKP z výzkumné literatury nebo ze shromážděných referenčních případů (které byly zase validovány), například podle Wald et al. (2017)." v kapitole 2.13, str. 41.

Stavební inženýři a návrháři přípojů mohou používat sadu nástrojů k vykonání své práce – k bezpečnému, přesnému a rychlému návrhu ocelových přípojů podle AISC. IDEA StatiCa se svým jedinečným a ověřeným řešením MKP je součástí této sady nástrojů. Přečtěte si více o metodě v našem Teoretickém základu a rozsáhlém souboru ověření.