Typ přípoje: Přípoj žiletkou na stojině
Soustava jednotek: Metrická
Navrženo podle: AS 4100
Posuzováno: Šrouby, základní materiál, svary
Materiál plechu: Grade 300
Šrouby: M20 Grade 8.8
Svary: koutové svary velikosti 8 mm a pevnosti 490 MPa
Příklad převzat z: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Kapitola 9.4.1.3
Geometrie
Nosník UB 406×178×60 je připojen k sloupu UC 254×254×89 žiletkou na stojině o rozměrech 280×90 mm. Jsou použity čtyři šrouby M20 Grade 8.8 s roztečí 70 mm. Předpokládá se, že nosník se nemůže otáčet ani být zatížen ohybovým momentem kolem slabší osy z důvodu rozdělovacích nosníků a podlah.
Přiložené zatížení
Nosník je zatížen posouvající silou. Pro konzervativní přístup při návrhu šroubů by měla být posouvající síla uvažována v poloze líce sloupu, aby byla skupina šroubů zatížena také ohybovým momentem – zvolte síly v poloze 130 mm. Pro návrh žiletky a svarů by měla být posouvající síla přiložena v poloze těžiště šroubů na stojině nosníku – zvolte síly v šroubech.
Výsledky ručního výpočtu
Jako ruční výpočet jsou použity výsledky z B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Kapitola 9.4.1.3. Maximální posouvající síla působící na šroub je 85,9 kN. Tato hodnota je blízká smykové únosnosti šroubu – 92,6 kN. Únosnosti plechu – návrhová otlačovací a trhací kapacita – jsou téměř dvojnásobně vyšší. Smyková únosnost stojinového plechu je 322,6 kN, což je blízké přiloženému zatížení. Koutové svary mají velikost 8 mm a pevnost 490 MPa; únosnost je \( \phi V_w = \phi \cdot 0.6 \cdot 490 \cdot \frac{8}{\sqrt{2}} = 1.33\, \textrm{kN/mm} \), síla na jednotku svislé délky je 0,84 kN/mm, takže rezerva je 37 %. Nejslabším článkem jsou šrouby. Za předpokladu lineárního rozdělení sil ve šroubech může být maximální přiložená síla 270 kN.
Výsledky IDEA StatiCa
Rozhodující poloha zatížení pro tento přípoj je v místě líce sloupu. Skupina šroubů je zatížena posouvající silou a ohybovým momentem. Při smykovém zatížení 270 kN je nejvíce namáhaný šroub zatížen posouvající silou, V*f = 92,1 kN, a malou tahovou silou, N*f = 13,5 kN, v důsledku deformace jednostranné žiletky. Při tomto zatížení 270 kN je nejvíce namáhaný šroub využit na 99,9 % a přípoj dosáhl své maximální únosnosti. Tato poloha posouvající síly je rovněž rozhodující pro únosnost oceli žiletky; přetvoření 5 % je dosaženo při zatížení 305 kN.
Poloha smykového zatížení v místě šroubů je rozhodující pro návrh svarů. Únosnost žiletky je menší než u svarů a dochází k selhání při přiloženém smykovém zatížení 335 kN. Plastické přetvoření žiletky je zobrazeno na deformovaném tvaru na obrázku níže.
U přípojů zatížených extrémní posouvající silou je důležité pečlivě zvolit polohu smykového zatížení, protože různé prvky jsou také zatíženy značnými ohybovými momenty způsobenými touto posouvající silou na rameni.
Porovnání
Smyková únosnost přípoje žiletkou na stojině byla stanovena jako 270 kN jak v ručním výpočtu, tak v IDEA StatiCa z důvodu smykové únosnosti šroubů. Ruční i softwarové posouzení prokázaly shodnou únosnost a způsob porušení.