Acél kapcsolat elemeinek ellenőrzése (GB)

A CBFEM módszer ötvözi az általános végeselem-módszer (FEM) és a szabványos Komponens Módszer (CM) előnyeit. A pontos CBFEM modellen számított feszültségek és belső erők az összes komponens ellenőrzéséhez kerülnek felhasználásra – a csavarok, előfeszített csavarok és hegesztések ellenőrzése a GB 50017 – 2017 szerint történik. A lemezek végeselem-analízissel kerülnek ellenőrzésre. A lehorgonyzás ellenőrzése a jelenlegi verzióban még nem került megvalósításra.

Acéllemezek szabványellenőrzése a kínai szabvány szerint

Az eredő egyenértékű feszültség (HMH, von Mises) és a plasztikus alakváltozás lemezeken kerül kiszámításra. Amikor a kétlineáris anyagdiagramon elérik a tervezési folyáshatárt, f (GB 50017, 4.4.1–4.4.3. táblázat), elvégzik az egyenértékű plasztikus alakváltozás ellenőrzését. Az 5 %-os határértéket az Eurocode (EN 1993-1-5 App. C, Par. C8, Note 1) javasolja. Ez az érték módosítható a Kódbeállításokban, de az ellenőrző vizsgálatokat erre az ajánlott értékre végezték.

A lemezelemek öt rétegre vannak osztva, és mindegyikükben megvizsgálják a rugalmas/plasztikus viselkedést. A program a legrosszabb eredményt mutatja.

A feszültség kissé magasabb lehet a tervezési folyáshatárnál. Ennek oka a feszültség-alakváltozás diagram plasztikus ágának enyhe meredeksége, amelyet az elemzésben a számítás stabilitásának javítása érdekében alkalmaznak.

Csavarok és előfeszített csavarok szabványellenőrzése a kínai szabvány szerint

Csavarok

A csavarok ellenőrzése a GB 50017, 11.4. cikk szerint történik. Az egyes csavarokra ható húzó- és nyíróerőt végeselem-analízissel határozzák meg. A feszítő erőket végeselem-analízissel határozzák meg és figyelembe veszik. Minden nyírási síkot külön-külön ellenőriznek. A palástnyomásban lévő lemezt a közeli síkokban lévő nyíróerők összegével szemben ellenőrzik.

Csavar méretezési húzó- és nyírószilárdsága; f_ub[MPa] – csavar szakítószilárdsága; a 4.4.6. táblázatból

Húzott csavar

A húzóerőnek kitett csavart a 11.4.1.2. cikk szerint kell méretezni, és teljesítenie kell:

\[ N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b \]

ahol:

• N_t – csavarban ébredő húzóerő
• N_t^b – méretezési húzási teherbírás
• \( A_s = \frac{\pi d_e^2}{4} \) – csavar húzási feszültségi keresztmetszete
• d_e – csavar effektív átmérője a menetes szakaszon
• f_t^b – csavar méretezési húzószilárdsága

Nyírt csavarok

A nyíróerőnek kitett csavart a 11.4.1.1. cikk szerint kell méretezni, és teljesítenie kell:

\[ N_v \le N_v^b = A_g \cdot f_v^b \]

ahol:

• N_v – csavarban ébredő nyíróerő a vizsgált síkban
• \( A_g = \frac{\pi d^2}{4} \) – csavar bruttó keresztmetszeti területe
• d – csavar névleges átmérője
• f_v^b – csavar méretezési nyírószilárdsága

Minden nyírási síkot külön-külön ellenőriznek, azaz a nyírási síkok száma n_v = 1.

Kombinált húzásnak és nyírásnak kitett csavarok

Az egyidejűleg nyíró- és húzóerőnek kitett csavart a 11.4.1.3. cikk szerint kell méretezni, és teljesítenie kell:

\[ \sqrt{\left ( \frac{N_v}{N_v^b} \right ) ^2 + \left ( \frac{N_t}{N_t^b} \right ) ^2} \le 1.0 \]

ahol:

• N_v – csavarban ébredő nyíróerő a vizsgált síkban
• N_t – csavarban ébredő húzóerő
• N_v^b – csavar méretezési nyírási teherbírása
• N_t^b – csavar méretezési húzási teherbírása

Palástnyomásnak kitett csavarok

A nyírt csavar által palástnyomásnak kitett lemezt a 11.4.1.1. cikk szerint kell méretezni, és teljesítenie kell:

\[ N_v \le N_c^b = d\cdot t \cdot f_c^b \]

ahol:

• N_v – lemezre ható nyíróerő; a közeli síkokban lévő nyíróerők vektoriális összege
• d – csavar névleges átmérője
• t – lemez vastagsága
• f_c^b – lemez méretezési palástnyomási szilárdsága

Lemez méretezési palástnyomási szilárdsága; f_u – lemez szakítószilárdsága; a 4.4.6. táblázatból

Előfeszített csavarok

A súrlódási típusú kapcsolatban lévő nagy szilárdságú csavart a 11.4.2. cikk szerint kell méretezni.

Előfeszített csavarok húzásban

Az előfeszített csavar húzási teherbírása a következőképpen határozható meg:

\[ N_t \le N_t^b = 0.8 \cdot P \]

ahol:

• N_t – csavarban ébredő húzóerő
• N_t^b – méretezési húzási teherbírás
• P – nagy szilárdságú csavar előfeszítőereje – 11.4.2-2. táblázat

11.4.2-2. táblázat – nagy szilárdságú csavar előfeszítő ereje P [kN]

A 11.4.2-2. táblázatban nem szereplő, húzóerőnek kitett előfeszített csavart a 11.4.1.2. cikk szerint kell méretezni, és teljesítenie kell:

\[ N_t \le N_t^b = A_s \cdot f_t^b \]

ahol:

• N_t – csavarban ébredő húzóerő
• N_t^b – méretezési húzási teherbírás
• \( A_s = \frac{\pi d_e^2}{4} \) – csavar húzási feszültségi keresztmetszete
• d_e – csavar effektív átmérője a menetes szakaszon
• f_t^b – csavar méretezési húzószilárdsága

Előfeszített csavarok nyírásban

Az előfeszített csavar méretezési nyírási teherbírása a 11.4.2.1. cikk szerint határozható meg:

\[ N_v \le N_v^b = 0.9 k \mu P \]

ahol:

• N_v – nyíróerő a vizsgált síkban
• N_v^b – csavar méretezési nyírási teherbírása
• k – csavarlyukakra vonatkozó tényező; k = 1 normál lyukakhoz, k = 0,85 túlméretezett lyukakhoz, k = 0,6 hornyolt lyukakhoz
• μ – súrlódási felületen érvényes csúszási együttható a 11.4.2-1. táblázatból; a Szabványbeállításokban szerkeszthető
• P = N_t^b / 0,8 – nagy szilárdságú csavar előfeszítő ereje a 11.4.2-2. táblázatban nem szereplő csavarok esetén

Minden nyírási síkot külön-külön ellenőriznek, azaz a nyírási síkok száma n_f = 1.

Kombinált húzásnak és nyírásnak kitett előfeszített csavarok

Az egyidejűleg nyíró- és húzóerőnek kitett csavart a 11.4.2.3. cikk szerint kell méretezni, és teljesítenie kell:

\[ \frac{N_v}{N_v^b} + \frac{N_t}{N_t^b} \le 1.0 \]

ahol:

• N_v – nyíróerő a vizsgált síkban
• N_t – csavarban ébredő húzóerő
• N_v^b – csavar méretezési nyírási teherbírása
• N_t^b – csavar méretezési húzási teherbírása

Hegesztések szabványellenőrzése kínai szabvány szerint

A sarokvarratokat a GB 50017 - 11. fejezet szerint ellenőrzik. A tompahegesztések szilárdsága megegyezik az alapanyagéval, és nem kerül ellenőrzésre.

Tompahegesztések

Teljes behatolású tompahegesztések feltételezettek, és ellenállásuk az alapanyagéval egyenlőnek tekintendő – 11.2.1. cikk.

Sarokvarratok

A sarokvarratok méretezési ellenállása a 11.2.2.2. cikk szerint kerül ellenőrzésre:

\[ \sigma_w = \sqrt{ \left ( \frac{\sigma_f}{\beta_f} \right ) ^2 + \tau_f^2} \le f_f^w \]

ahol:

• σ_f – feszültség a varrathossszal merőleges varrat hatékony területén
• β_f – nagyítási tényező a sarokvarratok szilárdsági méretezési értékéhez; β_f = 1,22 statikus terhelés és az olvadási felületek közötti α = 90° szög esetén; egyébként β_f = 1,0
• τ_f – nyírófeszültség a varrathosszal párhuzamos varrat hatékony területén
• f_f^w – sarokvarratok méretezési szilárdsága

A sarokvarratok méretezési szilárdsága f_f^w hegesztő elektródákhoz; a 4.4.5. táblázatból levezetve

Az alapértelmezett elektródák: E43 a leggyengébb csatlakoztatott lemezhez, amelyre f_u < 470 MPa, E50 a 470 MPa ≤ f_u < 520 MPa esetén, és E55 a 520 MPa ≤ f_u esetén.

A varratdiagramok a következő képlet szerinti feszültséget mutatják:

\[ \sigma = \sqrt{ \frac{1}{\beta_f^2}(\sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2) + \tau_{\parallel}^2 } \]

Csavarok és hegesztések részletezése a kínai szabvány szerint

Csavarok

A csavarok minimálisan megengedett távolságát a 11.5.2. táblázat szerint ellenőrizzük.

Csavarok minimálisan megengedett távolsága; d₀ – csavarlyuk átmérője

Hegesztések

A minimális varratméret h_f értékét a 11.3.5. táblázat szerint ellenőrizzük. A varratméretet a varrat torokvastagságából határozzuk meg: \( h_f = \sqrt{2} \cdot h_e \).

Minimális varratméret h_f

Betonblokk szabványellenőrzése kínai szabvány szerint

A talplemez alatti beton Winkler-féle altalajjal van szimulálva egyenletes merevséggel, amely a kontaktfeszültségeket biztosítja. A nyomási ellenőrzéshez a teherhordó területen lévő átlagos feszültséget használják.

Beton nyomás alatt

A felhasználó választhat a vasalt betonalap helyi teherbírás-ellenőrzése (GB 50010, 6.6.1-1 egyenlet) és a vasalatlan betonalap (GB 50010, D.5.1-1 egyenlet) között.

Vasalt betonalap

\[ F_l \le F_c = 1.35 \beta_c \beta_l f_c A_{ln} \]

Vasalatlan betonalap

\[ F_l \le F_c = \omega \beta_l f_{cc} A_l \]

ahol:

• F_l – nyomóerő
• F_c – nyomási ellenállás
• β_c – beton szilárdságát befolyásoló együttható; β_c = 1 C50-ig terjedő betonosztályhoz, β_c = 0,8 C80 betonosztályhoz; C50 és C80 közötti betonosztályhoz lineáris interpolációt kell alkalmazni
• \( \beta_l = \sqrt{\frac{A_b}{A_l}} \) – koncentrációs tényező
• A_b – beton alátámasztási felület, amely koncentrikus az A_l-lel
• A_l – a betonfelülettel érintkező talplemez területe
• A_ln – az A_l terület a talplemezben lévő horgonyfuratok levonásával
• f_c – beton méretezési nyomószilárdsága; GB50010, 4.1.4-1 táblázat
• f_cc = 0,85 f_c – vasalatlan beton méretezési nyomószilárdsága; GB50010, 4.1.4-1 táblázat
• ω – nyomóterhelés-elosztási tényező; ω = 0,75 egyenetlen terheléselosztás esetén, ω = 1,0 egyenletes terheléselosztás esetén

Nyírás átadása

A talplemezen ható nyíróerő átadása az oszlopból a betonalapba a következők útján történik:

1. Súrlódás a talplemez és a beton / habarcs között
2. Nyírófog
3. Horgonycsavarok

Horgonyok

A horgonyokban ébredőhúzóerők tartalmazzák a feszítő erőket, és végeselem-módszerrel kerülnek meghatározásra.

A horgonyokat a szoftver nem ellenőrzi.

Kapcsolat osztályozása a kínai szabvány szerint

A kapcsolatok merevsége szerint az alábbiak szerint osztályozhatók:

• Merev – olyan kapcsolatok, amelyeknél az elemek közötti eredeti szögek elhanyagolható mértékben változnak,
• Félmerev – olyan kapcsolatok, amelyek feltételezhetően megbízható és ismert mértékű hajlítási kényszert biztosítanak,
• Csuklós – olyan kapcsolatok, amelyek nem fejlesztenek hajlítási nyomatékot.

A GB 50017 szabványban nincs egyértelmű határvonal a kapcsolatosztályok között, ezért a kapcsolatok az EN 1993-1-8 – 5.2.2. pont szerint kerülnek osztályozásra.

• Merev – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge k_b \)
• Félmerev – \( 0.5 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < k_b \)
• Csuklós – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 0.5 \)

ahol:

• S_j,ini – a kapcsolat kezdeti merevsége; a kapcsolat merevsége lineárisnak tekinthető az M_j,Rd 2/3-áig
• L_b – a vizsgált szerkezeti elem elméleti hossza; az elemtulajdonságokban adható meg
• E – Young-féle rugalmassági modulus
• I_b – a vizsgált szerkezeti elem tehetetlenségi nyomatéka
• k_b = 8 olyan kereteknél, ahol a merevítő rendszer legalább 80%-kal csökkenti a vízszintes elmozdulást; k_b = 25 egyéb kereteknél, feltéve, hogy minden szinten K_b/K_c ≥ 0,1. A k_b = 25 értéket kell alkalmazni, kivéve ha a felhasználó a Szabványbeállításokban „merevített rendszer"-t állít be.
• M_j,Rd – a kapcsolat méretezési nyomatéki teherbírása
• K_b = I_b / L_b
• K_c = I_c / L_c

Kapacitástervezés a kínai szabvány szerint

A kapacitástervezés a szeizmikus ellenőrzés része, és biztosítja, hogy a csomópont elegendő alakváltozási kapacitással rendelkezzen.

A kapcsolatoknak képesnek kell lenniük biztonságosan átvinni azt az erőt, amely szükséges a képlékeny csukló kialakulásához egy disszipációs elemben. A disszipációs elemet a felhasználó választja ki, a GB 50017-2017, 17.2.9. táblázatból vett η_j kapcsolati együtthatóval együtt. A η_j kapcsolati együttható az γ_ov túlszilárdság-tényező és a γ_sh alakkeményedési tényező között oszlik meg; η_j = γ_ovγ_sh. Az alakkeményedési tényezőt γ_sh a felhasználó határozza meg, és ajánlott értéke γ_sh = 1,1 hajlítási keretek gerendájára, valamint γ_sh = 1,0 egyéb disszipációs elemekre. Ajánlott a biztonságosabb η_j értéket választani; pl. η_j = 1,35 a Q345 acélminőségű disszipációs gerenda esetén hajlítási keretben, mind a hegesztések, mind a csavarok ellenőrzéséhez.

A η_j kapcsolati együttható a 17.2.9. táblázat szerint

A disszipációs elem anyagdiagramja