Pomocí analýzy tuhosti v IDEA StatiCa Connection určíte, zda jsou styčníky kloubové, polotuhé, nebo tuhé. Výsledkem analýzy tuhosti je diagram moment-pootočení a tabulka s důležitými hodnotami. Na základě křivky a zvolené národní normy je styčník klasifikován jako:
- kloubový
- tuhý
- polotuhý
Správné zadání zatížení
Pro získání správných výsledků z analýzy tuhosti můžete buď vypočítat tuhost pro každé pootočení samostatně, přičemž zadáte samostatný zatěžovací stav pro My, Mz (případně N a Mx).
Nebo můžete aplikovat celou sadu vnitřních sil působících na analyzovaný prvek, protože všechny ostatní vnitřní síly rovněž ovlivňují výsledky pro každou složku tuhosti (pootočení). Podrobné vysvětlení najdete v článku Vliv smykové a normálové síly na rotační tuhost.
Aplikovaná zatížení musí být větší než 1 kN/1 kNm/kip/kip.ft
Informace potřebné pro klasifikaci tuhosti styčníku
- teoretická délka prvku
- rozlišení mezi vyztuženým a nevyztuženým konstrukčním systémem (pro přístup podle EN)
Teoretická délka pro My a Mz [m] je definována jako vzdálenost mezi uzly analyzovaného prvku a slouží pouze pro klasifikaci (nikoli pro výpočet skutečných hodnot tuhosti).
Možnost vyztužený systém (ztužený rám) je dostupná pro projekty podle Eurokódu dle EN 1993-1-8, protože pro vyztužené a nevyztužené systémy platí odlišné klasifikační podmínky.
Výsledky získané z analýzy tuhosti
Získávají se dva typy výsledků: tabulka číselných hodnot a diagram tuhosti, který lze exportovat do CSV nebo DXF.
Pro každou složku vnitřních sil vyhodnocenou z hlediska rotační tuhosti tabulka uvádí číselné hodnoty odpovídající každé návrhové kombinaci zatížení v jednotlivých řádcích. V závislosti na vybraném řádku bude diagram tuhosti zobrazen pro danou složku.
- MEd: Návrhový ohybový moment zadaný v kombinaci zatížení, relevantní pouze pro sečnovou tuhost
- Mj,Rd: Momentová únosnost přípoje, pro účely dosažení mezní únosnosti přípoje
- Sj,ini: Počáteční rotační tuhost, popisující lineární chování tuhosti, které se uvažuje do hodnoty 2/3 Mj,Rd
- Sjs: Sečnová rotační tuhost, definovaná jako průsečík návrhového ohybového momentu MEd a křivky tuhosti přípoje Sj, relevantní pokud MEd > 2/3 Mj,Rd
- : Rotační přetvoření získané pro návrhový ohybový moment
- c: Kapacita pootočení přípoje, mezní hodnota je určena porušením šroubů, porušením svarů nebo 15% plastickým přetvořením plechů
- Sj,R: Hodnota tuhosti pro hranici mezi tuhým a polotuhým chováním
- Sj,P: Hodnota tuhosti pro hranici mezi polotuhým a kloubovým chováním
Poznámka: Pokud počáteční tuhost Sj,ini a sečnová tuhost Sj,s vykazují nekonečnou tuhost, znamená to, že křivka tuhosti je tak strmá, že v diagramu odpovídá prakticky 90°, takže tečna vychází nekonečná. To vždy znamená tuhý přípoj daleko od hranice polotuhé třídy, takže přesné hodnoty jsou nepodstatné. Jinými slovy, přípoj je absolutně tuhý.
Co použít ve vašem globálním konstrukčním modelu v MKP?
Hlavní informací potřebnou pro váš globální model je klasifikace, pomocí které nastavíte okrajovou podmínku mezi prvky jako kloubovou (ideální kloub), tuhou (ideálně tuhou), nebo polotuhou (s určitou tuhostí).
Pro polotuhou třídu je třeba najít hodnotu představující rotační tuhost styčníku mezi prvky. Tu představuje hodnota Sj,ini na kartě výsledků analýzy tuhosti.
Nicméně vždy je nutné použít inženýrský úsudek k určení vhodné hodnoty tuhosti pro váš globální konstrukční model.
Sj,ini závisí na hodnotě Mj,Rd styčníku a na tvaru křivky tuhosti. Model CBFEM pro analýzu tuhosti se navíc liší od modelu použitého při analýze EPS, což může vést k odlišné hodnotě Mj,Rd styčníku a dalšímu doladění modelu přípoje pro analýzu tuhosti.
Více informací najdete v článku Tuhost přípoje a její využití v globální analýze.
Kde najít další informace o analýze tuhosti
K tomuto typu analýzy existuje několik zdrojů informací. Doporučujeme přečíst si obecnou část teoretického pozadí, článek na blogu Proč se zabývat tuhostí přípoje a/nebo zhlédnout některý z našich webinářů na toto téma (viz níže).
Pro zkombinování výsledků tuhosti s vaším globálním MKP modelem si prohlédněte video Jak zohlednit rotační tuhost ve vašem MKP modelu.
Na konci článku najdete několik podrobných návodů krok za krokem.
Model pro vyhodnocení tuhosti
Pro vyhodnocení rotační tuhosti kjoint samotného přípoje a odpovídajícího pootočení θ2 odečítáme od celkového přetvoření θtot tu část tuhosti, která je přiřazena přetvoření prvků θ1.
Pootočení prvků θ1 je vyhodnoceno na modelu s ideálně tuhými přípoji mezi všemi prvky. Celkové pootočení θtot je vyhodnoceno na modelu se skutečnými výrobními operacemi.
Výsledky získané z analýzy tuhosti odpovídají hodnotám kjoint a θ2.
Teoretické pozadí
Základní informace o analýze tuhosti najdete v našem teoretickém pozadí. Výše uvedená nastavení jsou popsána v jeho obecné části.
Obecná část teoretického pozadí týkající se analýzy tuhosti a jejích výsledků:
Analýza tuhosti a deformační kapacita ocelových styčníků
Specifické části teoretického pozadí pro jednotlivé podporované národní normy:
Další články o tuhosti přípojů a ověřeních
Podrobnější informace a některé ověřovací studie najdete v následujících článcích. Některé z nich jsou součástí knihy „Benchmark Cases for Advanced Design of Structural Steel Connections“, kterou napsal prof. Wald se svým týmem.
- Proč se zabývat tuhostí přípoje (blogpost)
Webináře a videa
V minulosti jsme uspořádali několik webinářů na téma tuhosti přípoje. Také existuje několik dalších videí, která popisují práci v aplikaci. Můžete zde najít inspiraci z reálných projektů i tipy pro správné nastavení vašich výpočetních modelů.
Connection Wednesdays - Klasifikace tuhosti
V tomto webináři stručně shrneme normové požadavky týkající se klasifikace tuhosti. Poté se pokusíme navrhnout přípoje skutečného rámu, který bude zpočátku navržen jako momentově tuhý. Použijeme polotuhou konfiguraci a následně aplikujeme předpokládané chování na konstrukci globální analýzy. V průběhu tohoto procesu se budeme věnovat běžným otázkám a posoudíme jejich vliv na návrh.
Connection Wednesdays - Převratná analýza tuhosti styčníku
Během webináře uvidíte celý postup modelování, zatěžování a normového posouzení jednoho zajímavého ocelového styčníku.
Connection Wednesdays - Styčník rezidence v Ružomberku
Styčníky plošin by měly být obvykle kloubové, ale co když realita není tak jednoduchá? Jak správně zadat analýzu tuhosti styčníku? Podívejte se na analýzu tuhosti rámového styčníku a důsledky tuhosti pro model MKP.
Jak zohlednit rotační tuhost ve vašem MKP modelu
Tuhost styčníku je významným a nepostradatelným faktorem při návrhu globální konstrukce pro polotuhé přípoje. Otázkou je, kde mohu vypočítat tuhost styčníku a jaká tuhost by měla být použita pro můj návrh?
Návrh a normové posouzení styčníku z jakartského velodromu
Následující záznam webináře vysvětluje, jak je sestaven diagram analýzy tuhosti, jaká jsou nastavení a jaké výsledky získáte.
Novinky ve verzích
Následující funkce jsou součástí našich poznámek k vydání IDEA StatiCa a mohou se týkat analýzy tuhosti. Více informací o jednotlivých funkcích najdete v příslušných článcích pod odkazem.
Kapacita pootočení omezená porušením šroubu a svaru (analýza tuhosti) (verze 21.0)
Export křivky moment-pootočení do CSV a DXF (verze 22.0)
Návody
Vytvořili jsme podrobné návody krok za krokem pro nastavení modelu a spuštění analýzy. Odkazy na ně najdete níže:
Analýza tuhosti ocelového přípoje (EN)
Analýza tuhosti ocelového přípoje (AISC)
Rotační tuhost náběhového nosníku
Vyzkoušejte si nejnovější verzi IDEA StatiCa ještě dnes
Získejte 14 dní plného přístupu zcela zdarma.
Vyzkoušejte IDEA StatiCa zdarma
- Steel
- Connection design
- Member design
- Příspěvek na blogu
Proč řešit tuhost přípojů
Číst více
- Steel
- Connection design
- Knowledge base
Tuhost přípoje a její využití v globální analýze
Číst více
- Steel
- Connection design
- Member design
- Theoretical background