Dupla szögvas kapcsolat
Kapcsolat típusa: Dupla szögvas kapcsolat
Mértékegység-rendszer: Metrikus
Tervezés alapja: AS 4100
Vizsgált elemek: Csavarok, alapanyag
Lemezanyag: Grade 300
Csavarok: M20 Grade 8.8
Példa forrása: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – 9.4.1.1. fejezet
Geometria
A UB 406×178×60 gerenda UC 254×254×89 oszlophoz csatlakozik két L100×6 szögvassal.
M20 Grade 8.8 csavarokat választottak 70 mm-es osztásközzel.
Alkalmazott terhelés
A gerendát 190 kN nyíróerő terheli. A konzervatív megközelítés érdekében a gerenda gerinchéjánál lévő csavarok méretezésekor a nyíróerőt az oszlop homloklapjának helyzetében kell figyelembe venni, hogy a csavarcsoport hajlítónyomatékkal is terhelve legyen – válassza az erőket 130 mm-es pozícióban. A szögvasak és az oszlop homloklapjánál lévő csavarcsoport méretezésekor a nyíróerőt a gerinccsavarok súlypontjában kell alkalmazni – válassza az erőket a csavarokban.
A kézi számítás és az IDEA StatiCa összehasonlítása
B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – 9.4.1.1. fejezet eredményeit használják kézi számításként.
A gerenda gerinchéjának kapcsolata
A csavarcsoportot 190 kN nyíróerő és az oszlop homloklapjánál alkalmazott terhelés és a gerinccsavar-csoport súlypontja közötti távolságból eredő hajlítónyomaték terheli: 190 kN × 65 mm = 12,35 kNm. A csavarban ébredő maximális erőt 71,1 kN-nak számították. Az IDEA eredménye az alábbi ábrán látható. A nyilak a lemez csavarra ható reakcióerejét mutatják.
A maximális erő a B4 csavarban van, minden nyírási sík 36,3 kN-t visz át, azaz a teljes csavar 2 × 36,3 = 72,6 kN-t visz át, ami szorosan egyezik a kézi számítással.
A csavar ellenállások az AS 4100 képleteit alkalmazzák, így tökéletesen egyeznek, pl. a csavar nyírási ellenállásának ellenőrzése (minden nyírási síkot külön ellenőriznek):
A kézi számításban a szakítási ellenállások a nyíróerőt közvetlenül a lemezszél irányába eső összetevőkre bontják. Ezzel szemben az IDEA StatiCa a vektor irányát alkalmazza a képletben. Minden csavarnál csak a legmeghatározóbb ellenőrzés kerül bemutatásra.
Az IDEA StatiCa-ban a csavarokat kis húzóerők is terhelik a lemezek alakváltozása miatt. Ezeket az erőket a kézi számítás elhanyagolja.
Kapcsolat az oszlop övlemezéhez
Az oszlop övlemezénél lévő csavarok ellenőrzésekor az erőt a gerinccsavarok súlypontjában kell alkalmazni. A csavarokat jelentős húzóerő terheli, és ez meghatározó a szögvasak alakváltozása szempontjából is. A képlékeny alakváltozás az alábbi ábrán látható. A határképlékeny alakváltozás 5 % az EN 1993-1-5 európai szabvány szerint.
A maximális húzóerő a csavarok felső sorában, B8 és B12 csavarokban van. Figyelje meg a B1–B4 csavarok nyíróerejének csökkenését, amelyeket csak nyíróerő terhel, hajlítónyomaték nélkül. A B5–B12 csavarok nyíróerői magasabbak, mint a kézi számítás szerint: Vf* = 190 / 8 = 23,75 kN. Ez a különbség a szögvasak jelentős alakváltozásából ered, amely a nyíróerők dőlését is okozza.
A csomópont méretezési ellenállása
A teherbírási tartalék a csomópont méretezési ellenállás típusú elemzéssel látható. A szögvasak folyása miatt a tartalék alacsony. A csomópont 103,4 %-os tehertényezőnél tönkremenne, azaz Vf* = 196,5 kN nyíróerőnél.
Merevség
A kapcsolat merevsége meghatározható az elemzés típusának „Merevség"-re állításával, a gerenda elemzett szerkezeti elemként való beállításával, valamint az elemzett szerkezeti elem helyes „Elméleti hosszának" megadásával (általában a gerenda fesztávolsága, oszlopok tengelyei között). A szoftver kiszámítja a beállított terhelésnél a szelantis merevséget és a 2/3 Mj,Rd-ig érvényes kezdeti merevséget, amelyig a nyomaték–elfordulás diagram lineárisnak tekinthető. A csomópont a kezdeti merevség Sj,ini alapján kerül osztályozásra.
Összefoglalás
Az IDEA StatiCa Connection a kézi számításhoz hasonló eredményeket ad. A nyíróterhelés helyzetének meghatározásához mérnöki ítélőképességre van szükség, de minden ellenőrzés gyorsan és automatikusan elvégezhető. A csavarokban ébredő erőket befolyásolja a lemezek alakváltozása, és a különbség jelentős lehet, ha a lemezek folynak. Az összetevőkre ható erők ezért általában magasabbak, mint a kis alakváltozások feltételezésével végzett kézi számítás szerint.