Kapcsolati merevség és alkalmazása a globális analízisben

A nyomaték-elfordulás diagram az IDEA Connection alkalmazás egyik kimenete. Meglehetősen pontos képet ad egy adott csomópont viselkedéséről egy adott statikai terhelés esetén. De mi történik, ha különböző típusú terhelések vannak? Ha ezt a terhelést túllépik és jelentős képlékeny alakváltozások lépnek fel? Ha viszonylag nagy gyártási tűrések vannak?

Osztályozás

A legfontosabb hatás a következőkre:

1. Belső erők a szerkezetben, mind a szerkezeti elemekben, mind a csomópontokban (teherbírási határállapot)
2. Alakváltozások (használhatósági határállapot)

Az Eurocode EN 1993-1-8:2005 az 5. fejezetben foglalkozik ezzel a kérdéssel. A gerenda-oszlop csomópontok kezdeti merevség szerint osztályozva a következők:

• Csuklós - a csomópont nem ad át hajlítónyomatékot
• Félmerev - a csomópont átad bizonyos hajlítónyomatékot, és viselkedését figyelembe kell venni a globális analízisben
• Merev - a csomópontnak nincs hatása az analízisre, a szerkezeti elemek mereven kapcsolódnak egymáshoz

Talán észrevette, hogy a szabvány nem említi a konzol csomópontokat. Ez azért van, mert az osztályozás nem fontos. A konzol csomópontnak mindig át kell adnia a teljes hajlítónyomatékot.

Csomópontok a globális analízisben

Egyetlen csomópont sem ideálisan csuklós vagy merev, de az 5.2.2.5 pontban szereplő osztályozási határokat úgy alakították ki, hogy a hibát a következőkre korlátozzák:

• 5% a belső erőkre 
• 20% az alakváltozásokra

Ez a lehetséges hiba az alábbi ábrán látható, egy mindkét végén oszlophoz csatlakozó gerenda példáján. A kék görbe a csomópontokban lévő hajlítónyomatékot, a piros görbe a gerenda középső részén lévő hajlítónyomatékot mutatja. A belső erők alig változnak a csuklós és merev tartományban, de gyorsan változnak a félmerev tartományban. Figyelje meg a hajlítási merevség logaritmikus skáláját is. Ez azt jelenti, hogy a merevség akár 100-szorosára is változhat, és nagyon kis hatása lesz, ha a csomópont a merev vagy csuklós tartományban marad.

Mindez azt jelenti, hogy a globális analízisben merev vagy csuklós csomópontot használhatunk, és nem kell törődnünk a valódi merevségével.

De mit tegyünk a félmerev csomópontok esetén?

Az IDEA StatiCa úgy mutatja a csomópont viselkedését, mintha teljesen új lenne, és csak egyszer terhelték volna egy adott teherkombinációval. De sok a bizonytalanság. Előfordulhat, hogy a csomópont a múltban képlékeny alakváltozásokon ment keresztül, rozsdás lehet, és a munkások esetleg nem éppen kíméletes módszereket alkalmaztak a csomópont összeszerelésekor és a gyártási tűrések kiküszöbölésekor. Félmerev csomópontok esetén a kezdeti merevség csak akkor használható a globális analízisben, ha az M_j,Ed soha nem haladja meg a 2/3 M_j,Rd értéket a szerkezet teljes élettartama alatt. Ez ritkán fordul elő, de ez lehet az első lépés az M_j,Ed meghatározásához. Ha a méretezési hajlítónyomaték bármely teherkombináció esetén meghaladja a 2/3 M_j,Rd értéket, akkor az 5.2. táblázat szerinti \(\eta\) tényezővel csökkentett kezdeti merevséget kell alkalmazni a globális analízisben:

Összefoglalás

Általában az IDEA StatiCa Connection kimenetéből származó kezdeti merevséget (nem a szelantmerevséget) kell használni a globális analízisben. A 2/3 M_j,Rd értéknél feltételezett kezdeti merevség a csomópont osztályozásához használatos.

• Merev csomópontok - a szerkezeti elemek csomópontban összevonva maradnak
• Csuklós csomópontok - tökéletes csukló hozzáadása
• Félmerev csomópontok:
  • M_j,Ed < 2/3 M_j,Rd - használja az S_j,ini értéket
  • M_j,Ed > 2/3 M_j,Rd - használja az S_j,ini / \(\eta\) értéket

Csatolt letöltések

• 0035_Joint stiffness and its influence on design of steel structural elements EN 3.pdf (PDF, 489 kB)