Csavaros kapcsolat - Nyírás és húzás kölcsönhatása

Leírás

Ennek a fejezetnek a célja a komponens alapú végeselem-módszer (CBFEM) ellenőrzése a csavar nyírás és húzás kölcsönhatása tekintetében egy analitikus modellhez (AM) képest. Az ellenőrzéshez egy homloklemezekkel és két csavarsorral ellátott gerenda-gerenda kapcsolatot választottak; lásd 5.5.1. ábra. A kapcsolat hajlítási merevsége elég nagy ahhoz, hogy merevnek lehessen minősíteni.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.1 Joint arrangement of bolted beam-to-beam joint}}}\]

Analitikus modell

A csavar nyírás és húzás kölcsönhatásában fennálló ellenállását az EN 1993-1-8:2005 szabvány 3.6.1 fejezetének 3.4. táblázata szerint méretezik. Bilineáris összefüggést alkalmaznak. A kapcsolat geometriáját és homloklemez-méreteit úgy választják meg, hogy a kapcsolat méretezési ellenállását a csavar tönkremenetele korlátozza. Az egyenértékű T-csonk húzási méretezési ellenállását az EN 1993‑1‑8:2005 szabvány 6.2.4 fejezetének 6.2. táblázata szerint modellezik.

Az ellenállás ellenőrzése

A modell paraméterei a csavar átmérője és a gerenda mérete; lásd 5.5.2–5.5.5. ábra. A homloklemez méreteit és a csavar távolságait úgy módosítják, hogy a kapcsolat ellenállását a csavar tönkremenetele korlátozza. A kapcsolat nyírási és hajlítási ellenállását a csavar tönkremenetelénél fellépő terhelésnél hasonlítják össze. Az eredményeket az 5.5.1. és 5.5.2. táblázat foglalja össze.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.2 Sensitivity study for resistance in bending with variation of bolt diameter}}}\]

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.3 Sensitivity study for resistance in bending with variation of beam dimension}}}\]

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.4 Sensitivity study for resistance in shear with variation of bolt diameter}}}\]

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.5 Sensitivity study for resistance in shear with variation of beam dimension}}}\]

5.5.1. táblázat – Érzékenységvizsgálat az ellenállásra a csavar átmérőjének változtatásával

5.5.2. táblázat – Érzékenységvizsgálat az ellenállásra a gerenda méretének változtatásával

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Drawing 5.5.1 Joint geometry and dimensions}}}\]

Az érzékenységvizsgálatok eredményei az 5.5.6. és 5.5.7. ábrán látható grafikonokon vannak összefoglalva. Az eredmények azt mutatják, hogy a két számítási módszer közötti különbségek 10 % alatt maradnak. Az analitikus modell általában magasabb ellenállást ad.

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.6 Verification of CBFEM to AM forthe interaction of shear and tension in bolt in case of loading to bending resistance of a joint}}}\]

\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.5.7 Verification of CBFEM to AM for the interaction of shear and tension in bolt in case of loading to shear resistance of a joint}}}\]

Benchmark példa

Bemeneti adatok

Csatlakoztatott szerkezeti elemek

• S355 acél
• HEA300 gerendák
• Homloklemez vastagsága t_p = 40 mm
• Homloklemez méretei 300 × 330 mm

Csavarok

• 4 × M24 8.8
• Távolságok e₁ = 85 mm; p₁ = 160 mm; w₁ = 75 mm; w = 150 mm

Kimeneti adatok

• Hajlítási méretezési ellenállás M_Rd = 93 kNm
• Nyírási méretezési ellenállás V_Rd = 291 kN
• A tönkremeneteli mód a csavar nyírás és húzás kölcsönhatásában bekövetkező tönkremenetele