Acél kapcsolat kapacitástervezés (AISC)
1 Új projekt
Indítsa el az IDEA StatiCa (töltse le a legújabb verziót) alkalmazást, és nyissa meg a forrás projektfájlt. A csomópont tervezése befejeződött, és készen áll a szabványos Feszültség/Alakváltozás elemzésre.
2 Számítás és ellenőrzés
Indítsa el a feszültség/alakváltozás elemzést a szalagon lévő Számítás gombbal. Az elemzési modell automatikusan generálódik, a számítás elvégzésre kerül, és az átfogó ellenőrzési eredményeket a nézet bal felső sarkában láthatja.
Látható, hogy a feszültség/alakváltozás elemzés alapján a csomópont jól megtervezett, és minden ellenőrzésen megfelel.
Az eredmények megőrzéséhez másolja ezt a projektelemét a bal felső sarokban, a Projektelemek alatt.
3 Kapacitásellenőrzés
Az új projektelemben (CON2) módosítsa a következő bemeneti adatokat az AISC 358 előminősítési határellenőrzéseinek engedélyezéséhez:
- Elemzés típusa: Kapacitástervezés
- Előminősített kapcsolat: Aktív
- Rendszer: Speciális momentkeret
- Kapcsolat típusa: Csökkentett gerendakeresztmetszet (RBS)
A disszipációs elemet ki kell választani. Olyan szerkezeti elemet vagy lemezt kell disszipációs elemként kiválasztani, amelyben várhatóan képlékeny csukló alakul ki. Az anyag túlszilárdság-tényező és az alakváltozás-keményedési tényező a kiválasztott elemre kerül alkalmazásra. Ebben a példában válassza a W16x31 szerkezeti elemet disszipációs elemként. Ez a felső szalag parancsával adható hozzá, és erősítse meg a kijelölést a szóközzel/enter billentyűvel/jobb egérgombbal.
A Szerkezeti elemek tulajdonságaiban a W16x31 paramétereit be kell állítani: Állítsa a Modell típusát N-Vz-My értékre, mivel a kapcsolat csak a függőleges síkban veszi fel a hajlítónyomatékot, és a gerenda kisebb tengelye körüli hajlítást meg kell akadályozni.
Most, hogy a disszipációs elem ki van választva, az előminősítési határértékek megjelennek a képernyő bal felső oldalán, a modell területén:
Az első figyelmeztetés az AISC 341-16: D.1.1b fejezet és a D1.1 táblázat szerinti Szélességi-vastagság arány határértékekre vonatkozik. Az első figyelmeztetés javításához módosítsa az oszlop profilszelvényét W14X68-ra az oszlopra jobb egérgombbal kattintva, majd a plusz ikonra kattintva:
Válassza a széles övű szelvényt, görgessen le, amíg megtalálja a W (AISC 15.0) szelvényt, használja a keresőmezőt, kattintson a W14X68-ra, majd kattintson az OK gombra.
Módosítsa a szerkezeti elem nevét Oszlopra a W12X65 névre kattintva és az F2 billentyű megnyomásával, vagy jobb egérgombbal kattintva válassza az Átnevezés lehetőséget:
A következő javítandó figyelmeztetés a gerenda gerinclemezeinek az oszlop övlemezéhez való hegesztésére vonatkozik:
A hegesztés a CUT1 műveletben módosítható, változtassa meg a hegesztést dupla sarokhegesztésről tompahegesztés opcióra:
A következő figyelmeztetés egy nyírólemez-követelményre vonatkozik, amelyet az AISC 358 5.6 (2) fejezete ír elő a speciális momentkeretek esetében.
Kattintson az Új művelet gombra, és válassza a Hevederlemez műveletet, majd adja meg az adatokat az ábrán látható módon:
Az utolsó figyelmeztetés a hegesztési hozzáférési nyílások követelményéről szól az AISC 358 5.5 (2) szerint. Az adott részletezési ellenőrzés teljesítéséhez adjon hozzá egy Nyílás műveletet, válassza ki a következő bemeneti adatot, és használja az Előtervezés opciót a bevágásokhoz:
Ezt követően a kapcsolat megfelel az AISC 358 és 341 szabványok előminősítési határértékeinek.
Kapcsolja a Erők helye paramétert Pozíció értékre, mivel ekkor pontosan meghatározható a ható erő pozíciója. A képlékeny csukló helyzete hasonló a ható erő pozíciójához: X = 17 inch.
Hogyan lehet meghatározni a képlékeny csukló megfelelő helyzetét? A mérnöknek kell eldöntenie, hogy hol fog kialakulni. Általában a képlékeny csukló a gerendában alakul ki. Ebben a példában a kutyacsont-művelet közepén fog kialakulni. Praktikus a pozíciót az alkalmazásból leolvasni (drótváz nézet).
A következő lépésben meg kell határozni a teherhatásokat. A szeizmikus elemzés terhei szabványfüggők (anyag túlszilárdság-tényező, alakváltozás-keményedési tényező), és befolyásolja őket a folyáshatár, a keresztmetszet geometriai jellemzői stb. is.
A példában szereplő terheket a következő eljárással számítottuk:
My = Cpr .Ry .Fy .Zpl,y(RBS) és a megfelelő nyíróerő Vz = –2 My / Lh, ahol:
- Ry – a valószínű és a minimális folyáshatár aránya – AISC 341-16 – A3.1 táblázat; A992 esetén – Ry = 1,1
- \( C_{pr}=\frac{F_y+F_u}{2\cdot F_y} \le 1.2 \) – alakváltozás-keményedési tényező; A992 esetén – Cpr = 1,15
- Fy – karakterisztikus folyáshatár; A992 esetén – Fy = 50,0 ksi
- Fu – karakterisztikus szakítószilárdság; A992 esetén – Fu = 65,0 ksi
- Zpl,y(RBS) – képlékeny keresztmetszeti modulus; csökkentett gerendakeresztmetszetre vonatkozó érték – Zpl,y,(RBS) = 44,80 in3
- Lh – a gerendán lévő képlékeny csuklók közötti távolság; Lh = 250 - (2 . 17) = 216 in
My = 1,15 x 1,1 x 50 x 44,80 = 2834 kip.in = 236,17 kip-ft
\[ V_{\textrm{Ed}} = \frac{2 \cdot M_{\textrm{y}}}{L_{h}} = 2 \cdot \frac{2834}{216} = 26,2 \, \textrm{kip} \]
Adja hozzá a kiszámított nyíróerőt és hajlítónyomatékot új teherhatásként (LE).
A nyíróerőt és a hajlítónyomatékot megfelelő előjelekkel kell megadni, hogy a hajlítónyomaték a csomóponttól távolodó irányban csökkenjen a gerendán.
Most a kapacitáselemzés elindítható a Számítás paranccsal.
Ahogy az eredményekben és a képlékeny alakváltozás nézetben látható, az oszlopban szélsőséges képlékeny alakváltozás lép fel. A kapacitástervezés és az AISC 358 szerinti előminősített kapcsolatok tervezési folyamatának fő célja egy erős oszlop – gyenge gerenda rendszer kialakítása. Ezért a folyás és a képlékeny csukló kialakulása a disszipációs elemben (a kiválasztott gerendában) szándékolt, és a csökkentett gerendakeresztmetszet típusú kapcsolatnál a cél az, hogy a maximális képlékeny alakváltozás a gerenda csökkentett keresztmetszetének középső részén jelenjen meg.
A tervezési megközelítés lényege, hogy a tönkremenetelt a gerendába kell terelni. A következő lépések az oszlop panelzónájának teherbírás-növelését célozzák.
Kezdhetjük azzal, hogy négy merevítőt adunk az oszlophoz, a gerenda övlemezeihez igazítva. Állítsa a merevítők vastagságát 5/8"-re.
Az oszlop teherbírásának növeléséhez adjon hozzá dublőrlemezt a gerinc mindkét oldalára (adjon hozzá Merevítő lemez gyártási műveletet).
Az oszlop gerinclemezeinek merevítőit a Lemez vágása gyártási művelettel kell levágni és a dublőrlemezekhez hegeszteni.
Ismételje meg a lemez vágása műveletet négyszer, hogy a többi első/hátsó merevítőt is csatlakoztassa a dublőrlemezekhez.
*Tipp: Kattintson jobb egérgombbal az első vágási műveletre, másolja azt szükség szerint, és vigye az egeret a lemezek fölé, hogy lássa a vágandó lemezek nevét.
Minden tervezési módosítás elkészült, futtassa a Számítást az Ellenőrzés fülön. Látható, hogy minden összetevő (például hegesztések és csavarok) megfelelt a szabványellenőrzésen. A disszipációs elem lemezeinek képlékeny alakváltozása nem befolyásolja az összesített eredményeket.
A képlékeny csukló kialakulása a Képlékeny alakváltozás elemzési ablakban vizsgálható meg.
A képlékeny csukló a várt helyen jelent meg, és ez a csomópont megfelelt a kapacitástervezés által előírt ellenőrzéseken.
Az eredmények jobb megértéséhez tekintse meg az Elméleti hátteret.
4 Jelentés
Végül áttekintheti a Jelentést. Az IDEA StatiCa teljes mértékben testreszabható jelentést kínál nyomtatáshoz vagy szerkeszthető formátumban való mentéshez.
A részletes jelentés végén megtalálható az előminősített kapcsolat részletezési ellenőrzéseinek listája hivatkozásával és állapotával:
Elvégezte egy előminősített szerkezeti kapcsolat kapacitástervezési ellenőrzését az AISC 358 és AISC 341 szabványok szerint.
Ellenállási tényezők
Mivel az „előminősített" kapcsolatra vonatkozó tervezési követelmények teljesülnek, és a rendelkezésre álló szilárdságok az AISC 358-16 szerint kerülnek kiszámításra, az ellenállási tényezők ϕ értékei a következők:
Képlékeny határállapotok esetén ϕd = 1,00
Nem képlékeny határállapotok esetén ϕn = 0,90
Ezek a tényezők szerkeszthetők az IDEA StatiCa Connection „Szabványbeállítások" menüpontjában:
