Minden szerkezeti modell elemzése során a mérnöknek meg kell határoznia az egyes szerkezeti elemek közötti kapcsolatok típusát. Mivel a modellnek a szerkezet valós viselkedését kell tükröznie, a mérnöknek meg kell becsülnie, hogy melyik kapcsolattípus a legmegfelelőbb.

A modell és a valós szerkezet közötti jó közelítés fontos, különösen az acélszerkezetek területén, ahol a lineáris elemeket alkalmazzák leggyakrabban. Az acélszerkezeteket széles körben alkalmazzák hatékonyságuk miatt.

A legjobb eredmények elérése érdekében a tervezők gyakran kénytelenek nemcsak az elemek keresztmetszeteit, hanem a kapcsolatok kialakítását is optimalizálni.

Általánosságban elmondható, hogy a statikus mérnöknek 3 alapvető kapcsolattípus közül kell választania, amelyeket a csukló merevsége szerint osztályoznak:

• Csuklós – olyan csomópontok, amelyek nem fejlesztenek hajlítónyomatékot.
• Merev – olyan csomópontok, ahol az elemek közötti eredeti szögek elhanyagolható mértékben változnak
• és a kettő között végtelen számú közbenső érték létezik

A globális szerkezeti elemzési modellben az első két lehetőséget alkalmazzák leginkább. Ezzel szemben a valós acélszerkezeti kapcsolatok többsége a harmadik csoportba tartozik.

Ezt az osztályozást az Eurocode és az AISC szabványok egyaránt támogatják. Bár a terminológia eltérő, a jelentés azonos.

Mindkét szabványban számos követelmény vonatkozik az egyes osztályozásokra. Ha meg szeretné ismerni a részleteket, egyszerűen követheti az elméleti hátteret akár az Eurocode esetén, akár az AISC szabványok esetén. Mielőtt közvetlenül az értékelésekbe ugrana, néhány alapvető és haladó elméleti ismeret nagyon hasznosnak bizonyulhat.

Két fő problémás helyzet

• A globális elemzési modellben csuklósnak tekintett csomópontok a valóságban félmerevként viselkednek (hajlítónyomatékot adnak át a csatlakozó szerkezeti elembe).
• A merevnek tekintett csomópontok nem elég merevek.

Főként gyártási és szerelési okok miatt az első helyzet fordul elő gyakrabban.

Egyesek azt mondhatják, hogy ez a pontatlanság a biztonságos oldalon van, ezért nem okoz problémát. És valóban, a nyílásban lévő hajlítónyomatékokat a valós szerkezetben csökkentik a széleken lévő kapcsolati nyomatékok.

De szükséges továbblépni: Ez nem veszélyes magára a gerendára, hanem arra a szerkezeti elemre, amelyhez a gerenda csatlakozik!

Gyors bemutató

Mutassuk meg a megfelelő kapcsolat megfelelő célra való kiválasztásának fontosságát. (És a nem megfelelő kapcsolat következményeit is a globális elemzés szempontjából)

Ha a mennyezeti gerenda főtartóhoz való szabványos kapcsolatát oldja meg, számos kapcsolati alternatívája lesz. Három nagyon gyakori megoldást választottam.

 Az IDEA StatiCa Connection segítségével néhány másodperc alatt kiszámíthatja a kapcsolat merevségét. A jobb összehasonlítás érdekében hozzáadtam a merev és csuklós csomópontok szélső eseteit:

• Merev kapcsolat
• 1. kapcsolat (S_j,ini = 6,7 MNm/rad)
• 2. kapcsolat (S_j,ini = 1,3 MNm/rad)
• 3. kapcsolat (S_j,ini = 0,5 MNm/rad)
• Csuklós kapcsolat

A merevség hatása a hajlítónyomatékokra

A merevség hatása a hatékony (von Mises) feszültségekre

Amint látható, míg a gerenda kevésbé terhelt a kapcsolat merevségének növekedésével, a főtartó egyes esetekben könnyen túlterheltté válhat.

A szokásos megközelítés

Amikor a statikus mérnök úgy dönt, hogy a kapcsolat valós merevségét figyelembe kell venni (ami elég gyakran indokolt), több számítási lehetőség áll rendelkezésre.

• kézi számítás
• előkészített táblázatos sablon segítségével
• dedikált szoftverrel végzett számítás

Mintaelemzés

• egy egyszerű szerkezetet old meg 100 lineáris acél szerkezeti elemmel,
• ez 200 csatlakoztatandó véget jelent.
• egy ilyen szerkezet 20 különböző kapcsolattípust tartalmazhat,
• 10 teheresettel és 100 generált teherkombinációval rendelkezik.

Rémálommá válna minden kapcsolatot megoldani minden mérvadó teherkombinációra. Ezért csak a fontosakat számítja ki. Ennek ellenére ez 10 kritikus kapcsolatot jelenthet 2-6 szerkezeti elemmel, és a munkafolyamat a következőképpen nézhet ki: 

 1 ) Bár rendkívül időigényes, a kapcsolati modellek és merevségük kiszámítása megvalósítható. Legalábbis az első futtatáshoz.

 2 ) A merevségelemzés elvégzése után beállíthatja a forgási merevséget a globális elemzési modell csomópontjaiban. Importálhatja

                    egyetlen értékként:

• ha M_Ed kisebb mint 2/3 M_j,Rd, közvetlenül használhatja a kapcsolat kezdeti merevségét
• ha M_Ed nagyobb mint 2/3 M_j,Rd - iterációs folyamat szükséges

                   vagy nemlineáris függvényként:

 3 ) A frissített merevségi paraméterekkel elvégezheti a globális elemzést, ahol természetesen új belső erők kerülnek kiszámításra. Az új beállítás hatása egyes esetekben csekély, de akár jelentős is lehet. Már megoldottunk néhány ilyen esetet a múltban, így megtekintheti a témával kapcsolatos tudásbázis cikkünket.

 4 ) Most ellenőriznie és felül kell vizsgálnia a keresztmetszetet és a kapcsolat kialakítását. Ha minden megfelelő, szerencséje van, és folytathatja a tervezés következő lépésével. Valószínűbb, hogy az eredeti tervben változtatásokra lesz szükség, ezért vissza kell térnie az 1 ) ponthoz, és meg kell ismételnie az iterációs folyamatot, amíg az összes tervezési összetevő nem teljesíti az összes követelményt.

Az okos megközelítés

A kapcsolat merevségének kiszámítására jelenleg a legjobb eszköz az IDEA StatiCa Connection alkalmazás. A munkafolyamat maximális egyszerűsítése és sok értékes idő megtakarítása érdekében használhat BIM linket a kapcsolat kialakításának exportálásához a CAD alkalmazásból az IDEA StatiCa Connection-be. 

Ezután állítsa be az elemzés típusát merevségelemzésre, és néhány másodpercen belül megkapja a merevsége paramétereit. A lehető legnagyobb hatékonyság érdekében néhány hasznos tipp a merevségelemzéshez megtalálható a Támogatási központunkban.

Minden merevségelemzés azonnal ezeket az értékes eredményeket szolgáltatja:

Az összes fontos érték egy táblázatban

A kiszámított értékek grafikus megjelenítése

Szeretné saját maga kiszámítani a kapcsolat merevségét az IDEA StatiCa Connection segítségével? Csak kövesse az előkészített EN oktatóanyagot vagy az AISC szabvány szerintit. 

Az új alkalmazás ellenőrzési folyamata befejeződött, és a tanulmányokat egyetemi csapatokkal közösen tették közzé. Számos ellenőrzési példán tekinthet végig.

Fontos tények

• Érdemes megjegyezni, hogy ugyanaz a kapcsolat eltérően kategorizálható a szerkezeti elem hosszától függően

• A kezdeti merevséget (S_j,ini) nem befolyásolja a méretezési hajlítónyomaték (M_Ed), míg az csak a szelantis merevségre (S_j,s) van hatással

• A csomópontok merevségi paramétereinek változásai mindig befolyásolják a globális elemzési modellben kiszámított belső erőket

• Az Eurocode megközelítésben különbséget kell tenni a merevített és nem merevített szerkezeti rendszerek között, mivel ugyanaz a kapcsolat merevnek vagy félmerevnek minősülhet a merevítéstől függően

• Ha az Sj,ini és Sj,s végtelen merevséget mutat, ez azt jelenti, hogy a merevségi görbe olyan meredek, hogy valójában 90°-os a diagramon, így az érintő végtelenbe tart. Ez mindig egy merev kapcsolatot jelent, amely messze van a félmerev osztály határától, így a pontos értékek nem fontosak.

Próbálja ki az IDEA StatiCa-t ingyen

Érdekli az IDEA StatiCa képessége a kapcsolat merevségének elemzésében? Nincs jobb alkalom az IDEA StatiCa kipróbálására, mint most! 

Kezdje el próbaidőszakát még ma, és élvezze a 14 napos teljes hozzáférést és szolgáltatásokat díjmentesen.