Kiterjesztett homloklemezű nyomatéki kapcsolatok (AISC)

Ezt az ellenőrzési példát Mark D. Denavit és Kayla Truman-Jarrell készítette a The University of Tennessee és az IDEA StatiCa közös projektjeként.

1 Leírás

Ebben a tanulmányban összehasonlítást mutatunk be a komponens alapú végeselem-módszer (CBFEM) eredményei és az amerikai gyakorlatban alkalmazott hagyományos számítási módszerek között kiterjesztett homloklemezű nyomatéki kapcsolatokra (1. ábra).

1. ábra: A tanulmányban vizsgált kiterjesztett homloklemezű nyomatéki kapcsolat sematikus ábrája

A nem szeizmikus kapcsolatokhoz ebben a munkában alkalmazott hagyományos számítási módszerek az AISC Design Guide 4 (Murray és Sumner 2003) ajánlásain, valamint az AISC Specification (2016a) terhelési és ellenállási tényezős tervezési (LRFD) követelményein alapulnak. A szeizmikus (azaz kapacitástervezésű) kapcsolatokhoz alkalmazott hagyományos számítási módszerek az AISC Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications (2016b) szabványon alapulnak, amelyre a továbbiakban AISC 358-ként hivatkozunk. Mind a szeizmikus, mind a nem szeizmikus kapcsolatok esetén ezek a hivatkozások minimális homloklemez-vastagságra és oszlopöv-vastagságra vonatkozó korlátozásokat tartalmaznak, amelyek nem közvetlenül az alkalmazott terheléseken alapulnak. Ezek a korlátok a feszítő erő elkerülésére és a kapcsolat teljes merevségének biztosítására szolgálnak. Nem szeizmikus kapcsolatok esetén megengedett vékonyabb lemezek és oszlopövek alkalmazása, ha a feszítő erőt figyelembe veszik, például Dowswell (2011) ajánlásait alkalmazva. Azonban a minimális vastagságkorlátokat minden hagyományos számításban betartottuk ebben a tanulmányban.

A hagyományos számításokban értékelt határállapotok közé tartozik a csavarok húzási törése, a homloklemez és az oszlopöv hajlítási folyása (vastagságkorlátozásokon keresztül), a homloklemez nyírási folyása és törése, helyi oszlop határállapotok (azaz gerinc helyi folyása, gerinc helyi horpadása és gerinc nyomási kihajlása), az oszlopgerinc panel-zóna folyása, csavar nyírási határállapotok (azaz csavar nyírási törése, palástnyomás, kiszakadás – megjegyzés: csak a nyomott csavarok nyírási szilárdsága lett figyelembe véve). Az egyszerűség kedvéért minden hegesztést tompahegesztésként modelleztük, és szilárdságukat nem értékeltük a hagyományos számításokban.

A CBFEM eredményeket az IDEA StatiCa 21.0-ás verziójából nyertük. Példamodellek láthatók a 2. ábrán. A maximálisan megengedett terheléseket iteratívan határoztuk meg, az alkalmazott terhelési bemenetet olyan értékre állítva, amelyet a program biztonságosnak ítél, de ha kis mértékben növelik (pl. 1 kip-in.), a program nem biztonságosnak ítélné. A hagyományos számításokkal ellentétben a feszítő erő hatását az IDEA StatiCa-ban értékeltük, és a bemutatott eredmények tartalmazzák a feszítő erővel járó eseteket. A kapcsolat merevségét merevségi elemzésekkel értékeltük (azaz „ST" elemzési típus).

2. ábra: Az IDEA StatiCa-ban modellezett kiterjesztett homloklemezű nyomatéki kapcsolatok.

2 Homloklemez vastagsága

Először a homloklemez vastagságának a kapcsolat viselkedésére és szilárdságára gyakorolt hatását vizsgáljuk. Ezekben az összehasonlításokban a gerenda W21×68, az oszlop W14×193. Mindkettő megfelel az ASTM A992 szabványnak (F_y = 50 ksi, F_u = 65 ksi). Az oszlopot nagynak választottuk (t_f = 1,44 in.), és 5/8 in. vastag merevítőkkel (azaz folytonossági lemezekkel) láttuk el, hogy a mérvadó határállapot ne az oszlopban legyen. A homloklemez mélysége 29 in., szélessége 9,5 in., vastagsága 3/8 in.-től 2,5 in.-ig változik. Minden lemezanyag (azaz homloklemez és merevítők) megfelel az ASTM A572 Gr. 50 szabványnak (F_y = 50 ksi, F_u = 65 ksi). A kapcsolatban minden gerendaöv közelében négy csavar található (összesen 8 csavar), és a homloklemez nincs merevítve. Ezt a konfigurációt általában négycsavaros merevítetlen, 4E, konfigurációként nevezik. A csavarok 1-1/8 in. átmérőjű A325-ös csavarok, vízszintes osztással g = 5,5 in. és függőleges osztással c = 4,5 in. A csavarok tengelyvonalától a homloklemez széléig mért függőleges távolság l_ev = 2 in.

Az IDEA StatiCa-ban a terheléseket az „egyensúlyi terhelések" opcióval alkalmaztuk. Az oszlop tetején és alján alkalmazott nyomatékok mindegyike egyenlő volt a gerendára alkalmazott nyomaték felével. Egy 25 kip-es nyíróterhelést is alkalmaztunk az oszlopra (V_oszlop = 25 kips, 1. ábra). Az egyszerűség kedvéért nem alkalmaztunk nyírást a gerendára (V_gerenda = 0 kips, 1. ábra).

A maximálisan alkalmazott nyomaték változása a homloklemez vastagságával a 3. ábrán látható. Az egyes vastagságokhoz tartozó mérvadó határállapot az 1. táblázatban szerepel. A hagyományos számítások eredményei nem szerepelnek az 1 in.-nél kisebb homloklemez-vastagságokra, mivel a vékonyabb lemezek nem feleltek meg a feszítő erő elkerüléséhez szükséges minimális vastagságkövetelményeknek. A homloklemez-vastagság követelményét teljesítő kapcsolatok esetén a hagyományos számítások mérvadó határállapota a csavarok húzási törése volt. Ennek eredményeként a maximálisan alkalmazott nyomaték nem változik a homloklemez vastagságával.

A maximálisan alkalmazott nyomaték változása a homloklemez vastagságával megfigyelhető az IDEA StatiCa eredményeiben. Nagyon vékony lemezek esetén (t ≤ 0,5 in.) a homloklemez plasztikus alakváltozása határozza meg a méretezést. Egyébként a csavar húzása határozza meg a méretezést. A maximálisan alkalmazott nyomaték növekszik a homloklemez vastagságának növekedésével a teljes vizsgált tartományban. A maximálisan alkalmazott nyomaték növekedése gyors vékony lemezek esetén, mivel a vastagság növelése közvetlenül növeli a homloklemez hajlítási folyási szilárdságát. A maximálisan alkalmazott nyomaték növekedése fokozatosabb, amikor a csavar húzása határozza meg a méretezést. Az 1,25 in. és annál nagyobb homloklemez-vastagságok esetén az IDEA StatiCa maximálisan alkalmazott nyomatéka meghaladja a hagyományos számításokból kapott értéket. Ennek oka, hogy a hagyományos számítások azt feltételezik, hogy az oszlopöv és a homloklemez közötti érintkezési erő a gerendaöv körül koncentrálódik, míg az IDEA StatiCa explicit módon modellezi az érintkezési nyomást. Ahogy a homloklemez vastagsága növekszik, a gerendaöv szélén túlnyúló homloklemez-rész merevebb és jobban képes ellenállni az érintkezési nyomásnak, a nyomóerőt a gerenda alsó öve alá tolva (4. ábra). Ezért, bár a csavarok húzási kapacitása nem különbözik az IDEA StatiCa és a hagyományos számítások között, az erőpár karja nagyobb az IDEA StatiCa esetén, ami nagyobb nyomatéki kapacitást eredményez. 

Minden homloklemez-vastagság esetén a feszítő erő jelenlétét és a kapcsolat merevségét az IDEA StatiCa határozta meg. A kapcsolatot akkor tekintettük feszítő erővel rendelkezőnek, ha érintkezési feszültség volt a kapcsolat húzott oldalán. Például, ahogy a 4. ábrán látható, feszítő erő volt megfigyelhető a 7/8 in. vastag lemezzel rendelkező kapcsolatnál, de nem a 2-1/2 in. vastag lemezzel rendelkező kapcsolatnál. Nem volt feszítő erő az 1 in. és annál nagyobb homloklemez-vastagságok esetén. Ez megegyezik a hagyományos számítások megfelelő minimális vastagságkorlátozásával. A 7/8 in. és annál nagyobb homloklemez-vastagságú kapcsolatokat az IDEA StatiCa merevségi elemzése teljesen merevnek (azaz merevnek) minősítette, jelezve, hogy a hagyományos számítások minimális vastagságkorlátozása ebben az esetben jó közvetett ellenőrzést is nyújt a kapcsolat merevségére vonatkozóan.

3. ábra: Maximálisan alkalmazott nyomaték vs. homloklemez-vastagság

1. táblázat: A 3. ábrán bemutatott eredmények mérvadó határállapota

4. ábra: Érintkezési feszültség a 3. ábrán bemutatott eredményekhez

5. ábra: Érintkezési feszültség a 6. ábrán bemutatott eredményekhez (homloklemez merevítővel)

A homloklemezhez merevítők hozzáadása megváltoztatja a kapcsolat viselkedését. A maximálisan alkalmazott nyomaték változása a homloklemez vastagságával a 6. ábrán látható, ugyanazokra a korábban vizsgált kapcsolatokra, de homloklemez-merevítők hozzáadásával. A 3. ábrán bemutatott IDEA StatiCa eredmények merevítők nélküli kapcsolatokra referenciaként szerepelnek a 6. ábrán. A merevítők 1/2 in. vastagok, 3,5 in. szélesek, 6,5 in. hosszúak voltak, és a gerenda mindkét övére felhelyezték őket. A merevítők lemezanyaga megfelelt az ASTM A572 Gr. 50 szabványnak (F_y = 50 ksi, F_u = 65 ksi).

A hagyományos számítások esetén a merevítők hozzáadása megváltoztatja a homloklemez hajlítási szilárdságának folyóvonal-mintázatát, csökkentve a minimális vastagságot. A merevítők hozzáadása azonban nem változtatta meg a kapcsolat szilárdságát, amely továbbra is a csavarok húzási törése által volt meghatározva, mivel a nyomóerőt az övvel koncentrikusnak feltételezik a homloklemez merevségétől függetlenül. A legújabb kutatások áttekintése megerősítette, hogy a nyomóerő valóban eltolódik az alsó öv alá homloklemez-merevítők hozzáadásával, és javaslatot tettek az eltolódás figyelembevételére a méretezésben (Landolfo et al. 2018).

Az IDEA StatiCa esetén a merevítők hozzáadása növelte a maximálisan alkalmazott terhelést. A mérvadó határállapotok ugyanazok voltak, mint az 1. táblázatban bemutatottak. A maximálisan alkalmazott terhelések növekedése a legnagyobb volt az 5/8 in. és 1 in. közötti homloklemez-vastagságoknál, ahol a csavar húzása volt a mérvadó, és a merevítők segítettek csökkenteni a feszítő erőt és növelni az erőpár karját.

6. ábra: Maximálisan alkalmazott nyomaték vs. homloklemez-vastagság

Az előző elemzések mindegyike viszonylag nagy oszlopot alkalmazott annak biztosítására, hogy az oszlop határállapotai ne legyenek mérvadók. A következő elemzések oszlopa kisebb volt, W14×109. A kapcsolatok egyéb jellemzői, beleértve az oszlopmerevítő vastagságát, a gerendát, a homloklemezet és a csavarokat, változatlanok maradtak. Az ezekhez az elemzésekhez használt homloklemez merevítetlen volt.

A maximálisan alkalmazott nyomaték változása a homloklemez vastagságával a 8. ábrán látható. Az egyes vastagságokhoz tartozó mérvadó határállapot a 2. táblázatban szerepel. Több görbe is fel van rajzolva ezen az ábrán mind az IDEA StatiCa, mind a hagyományos számítások esetén.

A hagyományos számítások esetén az eredmények fel vannak rajzolva arra az esetre, amikor a panel-zóna inelasztikus deformációinak a keret stabilitására gyakorolt hatását nem veszik figyelembe a keretanalízisben, és arra az esetre, amikor a hatást figyelembe veszik a keretanalízisben. A panel-zóna folyása befolyásolja a keret általános merevségét, és jelentősen növelheti a másodrendű hatásokat. Ha a panel-zóna inelaszticitását nem veszik figyelembe a keret szükséges szilárdságainak meghatározásához szükséges analízisben, az AISC Specification (2016a) a panel-zóna viselkedését az rugalmas tartományra korlátozza. Ha a panel-zóna inelaszticitását figyelembe veszik a keret szükséges szilárdságainak meghatározásakor, a panel-zóna további inelasztikus nyírási szilárdsága is elismert.

Abban az esetben, amikor a panel-zóna inelaszticitását nem veszik figyelembe az analízisben, a panel-zóna nyírási szilárdsága határozza meg a kapcsolat szilárdságát, maximálisan alkalmazott nyomatékkal 4 649 kip-in. Abban az esetben, amikor a panel-zóna inelaszticitását figyelembe veszik az analízisben, a csavarok húzási szilárdsága határozza meg a kapcsolat szilárdságát, maximálisan alkalmazott nyomatékkal 5 490 kip-in. (megjegyzés: a panel-zóna folyásának maximálisan alkalmazott nyomatéka csak kissé magasabb, 5 495 kip-in.).

Az IDEA StatiCa mérvadó korlátja a homloklemez plasztikus alakváltozási korlátja nagyon vékony homloklemezek esetén (t ≤ 0,5 in.), egyébként a csavar húzása. A maximálisan alkalmazott nyomaték nagyobb az IDEA StatiCa esetén, mint a hagyományos számításoknál. A mérvadó határállapotok is eltérnek, ezért további elemzéseket végeztek az alkalmazott nyomaték meghatározására, amelynél az oszlopgerinc panel-zónájában elérik a plasztikus alakváltozási korlátot, ahogy a 7. ábrán látható 1,25 in. lemezvastagság esetén. Ezek az értékek szaggatott vonalként vannak ábrázolva a 8. ábrán (megjegyzés: a csavar szilárdsági korlátait meghaladták ezekben az elemzésekben).

7. ábra: Plasztikus alakváltozás a panel-zónában t_p = 1,25 in. esetén

Az IDEA StatiCa rögzíti a panel-zóna folyási határállapotát, bár nagyobb szilárdsággal, mint amit az AISC Specification (2016a) megenged, amikor a panel-zóna inelasztikus deformációinak a keret stabilitására gyakorolt hatását figyelembe veszik az analízisben. A kapcsolatok az IDEA StatiCa-ban úgy tervezhetők, hogy korlátozzák a panel-zóna folyását, egyszerűen 5%-nál kisebb plasztikus alakváltozási korlát alkalmazásával. Például a maximálisan alkalmazott terhelés az 1,75 in. vastag homloklemezű kapcsolatnál, hogy az oszlopgerinc közel rugalmas viselkedést mutasson (azaz 0,1%-os plasztikus alakváltozási korlát), 4 418 kip-in., ami jól egyezik a hagyományos számítások 4 649 kip-in. maximálisan alkalmazott nyomatékával, amikor a panel-zóna inelasztikus deformációinak a keret stabilitására gyakorolt hatását nem veszik figyelembe az analízisben.

Érdekes módon az IDEA StatiCa feszítő erőt azonosít, és a kapcsolatot részlegesen merevnek (félmerev) minősíti 1,5 in.-ig terjedő homloklemez-vastagságok esetén. A hagyományos számítások 1 in.-ig terjedő homloklemez-vastagságot engednek meg a feszítő erő hiányának feltételezésével.

8. ábra: Maximálisan alkalmazott nyomaték vs. homloklemez-vastagság

2. táblázat: A 8. ábrán bemutatott eredmények mérvadó határállapota

¹ A panel-zóna inelasztikus deformációinak a keret stabilitására gyakorolt hatása nincs figyelembe véve az analízisben

² A panel-zóna inelasztikus deformációinak a keret stabilitására gyakorolt hatása figyelembe van véve az analízisben

3 Függőleges csavartávolság

A vastagság nem az egyetlen paraméter, amely befolyásolja a homloklemez viselkedését. Ahogy a csavarok tengelyvonalai közötti függőleges távolság növekszik, úgy növekszik az osztás is (a gerendaöv felszínétől a közelebbi csavar tengelyvonalához mért távolság). Általában a lehető legkisebb csavarosztás a leggazdaságosabb (Murray és Sumner 2003), azonban nagyobb értékek szükségesek lehetnek a kivitelezhetőség vagy egyéb okok miatt.

Elemzések sorozatát végzik el változó függőleges csavartávolsággal. Ezekben az összehasonlításokban a gerenda W21×55, az oszlop W14×109. Mindkettő megfelel az ASTM A992 szabványnak (F_y = 50 ksi, F_u = 65 ksi). A homloklemez mélysége 28,5 in., szélessége 9,0 in., vastagsága 1 in., és megfelel az ASTM A572 Gr. 50 szabványnak (F_y = 50 ksi, F_u = 65 ksi). A kapcsolatban minden gerendaöv közelében négy csavar található (összesen 8 csavar), és a homloklemez nincs merevítve. A csavarok 1 in. átmérőjű A325-ös csavarok, 5,5 in. vízszintes osztással. A csavarok közötti függőleges távolság 3,5 in.-től 6 in.-ig változik, a csavarok tengelyvonalától a homloklemez széléig mért távolság 2,5 in.-től 1,25 in.-ig változik. A csavarcsoport súlypontját állandón tartották. A terheléseket az előző szakaszban leírtak szerint alkalmazták, beleértve az oszlopban lévő 25 kip-es nyírást.

A maximálisan alkalmazott nyomaték változása a függőleges csavartávolsággal a 9. ábrán látható. A mérvadó határállapot mind a hagyományos számítások, mind az IDEA StatiCa esetén minden esetben a csavar húzási törése volt. Az 5 in.-nél kisebb vagy azzal egyenlő függőleges csavartávolság esetén szoros egyezés van a hagyományos számítások és az IDEA StatiCa között. Nagyobb függőleges csavartávolság esetén az IDEA StatiCa maximálisan alkalmazott terhelése csökken. A hagyományos számítások maximálisan alkalmazott terhelése állandó a teljes tartományban. Az eltérés oka a feszítő erő. A lemezvastagság megfelel a hagyományos számítások minimális vastagságkövetelményének a feszítő erő hiányának feltételezéséhez. Azonban feszítő erő figyelhető meg az IDEA StatiCa eredményeiben 5,5 in. és 6 in. függőleges csavartávolság esetén, csökkentve a maximálisan alkalmazott nyomatékot.

9. ábra: Maximálisan alkalmazott nyomaték vs. függőleges csavartávolság

4 Kapacitástervezés

A kiterjesztett homloklemezű nyomatéki kapcsolatok egyike azoknak a kapcsolattípusoknak, amelyek előminősítettek speciális és közepes acél nyomatéki keretek alkalmazásához (AISC 2016b). Azonban csak akkor előminősítettek, ha megfelelnek a korlátozásoknak, és az AISC 358 erősen előíró eljárása szerint tervezték őket. Az AISC 358 tervezési kritériumai célja annak biztosítása, hogy a kapcsolat inelasztikus deformációja gerendafolyás által valósuljon meg.

Az IDEA StatiCa alkalmazása az AISC 358-ban meghatározott tervezési eljárás helyett nem megengedett a speciális és közepes acél nyomatéki keretek gerenda-oszlop kapcsolataira vonatkozó követelményeknek való megfelelés igazolásához. Az IDEA StatiCa azonban rendelkezik kapacitástervezési képességgel és összehasonlítható eredményeket tud produkálni.

Az IDEA StatiCa kapacitástervezéséhez meghatározott elemeket disszipációs komponensekként jelölnek ki. Ezeknek a komponenseknek a feszültség-alakváltozás válasza felülíródik, hogy a várható anyagszilárdsági értékeken alapuljon, és tartalmazza az alakváltozási keményedést. Ezután a maximális valószínű teherhatásoknak megfelelő terheléseket alkalmaznak. A kiterjesztett homloklemezű nyomatéki kapcsolat esetén a gerenda a disszipációs komponens, és a maximális valószínű teherhatásokat az AISC 358 szerint számítják.

Ebben a vizsgálatban kapcsolatok sorozatát tervezik kapacitástervezéssel az AISC 358 eljárás és az IDEA StatiCa szerint az eredmények összehasonlítása céljából. Megjegyzendő, hogy az alapértelmezett ellenállási tényezőket felülírták az IDEA StatiCa-ban, hogy megfeleljenek az AISC 358-ban meghatározottaknak. A gerenda W18×35-től W18×60-ig változik, az oszlop W14×211. Minden szélesövű idomalak megfelel az ASTM A992 szabványnak (F_y = 50 ksi, R_y = 1,1, F_u = 65 ksi). A homloklemez megfelel az ASTM A572 Gr. 50 szabványnak (F_y = 50 ksi, F_u = 65 ksi), és mélysége 28 in. A lemez szélessége 7 in. volt a W18x35, W18x40 és W18x46 gerendák esetén, és 8,5 in. a W18x50, W18x55 és W18x60 gerendák esetén. A homloklemez vastagságát a tervezési folyamat során választották ki. Négycsavaros merevítetlen, 4E, konfigurációt alkalmaztak A490-es csavarokkal. A csavarok átmérőjét a tervezési folyamat során választották ki. A vízszintes osztás 5,5 in. volt, a függőleges csavartávolság 5,5 in. volt, és a csavarok tengelyvonalától a homloklemez széléig mért függőleges távolság l_ev = 2 in. volt.

Az egyes gerendaszelvényekre alkalmazott nyomaték és alkalmazott gerendanyírás a 3. táblázatban szerepel. Az alkalmazott gerendanyírás 30 kip-es gravitációs terhelésből eredő feltételezett gerendanyírási erőn és 30 ft-os gerendahosszon (oszloptengely-távolságok között) alapult. A terheléseket az „X-pozícióban" alkalmazták (azaz az oszlop tengelyvonalától a feltételezett képlékeny csukló helyéig mért távolságban). Egy 30 kip-es nyíróterhelést is alkalmaztak az oszlopra. Érdekes módon a gerendában lévő plasztikus alakváltozások ezekben az elemzésekben maximálisan körülbelül 10%-ot értek el. Ez a magas plasztikus alakváltozási szint azonban nem sértisemmilyen korlátot, mivel a gerenda disszipációs komponensként van besorolva.

3. táblázat: Alkalmazott terhelések a kapacitástervezési példához

A tervezett homloklemez-vastagság és csavaráltmérő a gerenda tömegének függvényeként a 10. és 11. ábrán látható. Minden gerendamérethez egy terv szerepel a hagyományos számítások esetén, mivel az AISC 358 eljárás megakadályozza a feszítő erőt, és egyedi hatékony tervet eredményez. Minden gerendamérethez két terv szerepel az IDEA StatiCa esetén. Azzal a képességgel, hogy az IDEA StatiCa-ban explicit módon figyelembe lehet venni a feszítő erőt, a csavaráltmérő és a lemezvastagság relatív prioritásától függően számos hatékony terv lehetséges. Informális optimalizálást végeztek egy olyan terv meghatározásához, ahol a lemezvastagságot minimalizálták, és egy másikhoz, ahol a csavaráltmérőt minimalizálták.

Amikor a csavaráltmérőt minimalizálják, az eredményül kapott csavaráltmérő ugyanaz a hagyományos számítások és az IDEA StatiCa esetén, de a lemezvastagság nagyobb az IDEA StatiCa tervben. A vastagabb lemezek szükségesek az IDEA StatiCa-ban a feszítő erő hatásának kiküszöböléséhez és a csavarokra nehezedő igény minimalizálásához.

Amikor a lemezvastagságot minimalizálják, az IDEA StatiCa tervben kapott lemezvastagság közelítőleg ugyanakkora, mint a hagyományos számítások esetén, néhány tervnél azonos, néhánynál egy mérettel vastagabb lemez, néhánynál egy mérettel vékonyabb lemez. Az IDEA StatiCa tervben ezekben az esetekben a csavarok nagyobbak, mint a hagyományos számítások szerint szükséges, a feszítő erőből eredő megnövekedett igények miatt.

Ezek az eredmények azt jelzik, hogy az IDEA StatiCa-ba beépített modellezési feltételezések konzervatívabb értékelést eredményeznek a feszítő erőre vonatkozóan, mint a hagyományos számítások, és ennek megfelelően az IDEA StatiCa konzervatív tervet nyújt a kiterjesztett homloklemezű nyomatéki kapcsolat e két komponensének tervezéséhez.

10. ábra: Lemezvastagság vs. gerenda tömege

11. ábra: Csavaráltmérő vs. gerenda tömege

5 Összefoglalás

Ez a tanulmány összehasonlította a kiterjesztett homloklemezű nyomatéki kapcsolatok tervezését az amerikai gyakorlatban alkalmazott hagyományos számítási módszerekkel és az IDEA StatiCa-val. A tanulmány főbb megfigyelései a következők:

• Az IDEA StatiCa a kiterjesztett homloklemezű nyomatéki kapcsolatokra vonatkozóan a hagyományos számításokhoz hasonló rendelkezésre álló szilárdságokat eredményez.
• A szilárdsági különbségek főként a feszítő erőnek és a palástnyomás eloszlásának köszönhetők, amelyeket a hagyományos számítások egyszerűsített feltételezésekkel kezelnek, de az IDEA StatiCa explicit módon modellezi.
• Alapértelmezett paraméterek használatával az IDEA StatiCa gerinc panel-zóna szilárdsága hasonló az AISC Specification szerinti szilárdsághoz, amikor a panel-zóna inelasztikus deformációinak a keret stabilitására gyakorolt hatását figyelembe veszik az analízisben a szükséges szilárdságok meghatározásához. Az AISC Specification-ban megadott alacsonyabb szilárdság arra az esetre, amikor a panel-zóna inelasztikus deformációinak a keret stabilitására gyakorolt hatását nem veszik figyelembe az analízisben a szükséges szilárdságok meghatározásához, az IDEA StatiCa plasztikus alakváltozási korlátjának módosításával érhető el.
• Az IDEA StatiCa kapacitástervezési képességei lehetővé teszik a csavaráltmérő és a lemezvastagság megválasztását, amelyek konzervatívak az AISC 358-ban meghatározott eljáráshoz képest.

6 Hivatkozások

AISC. (2016a). Specification for Structural Steel Buildings. American Institute of Steel Construction, Chicago, Illinois.

AISC. (2016b). Prequalified Connections for Special and Intermediate Steel Moment Frames for Seismic Applications. American Institute of Steel Construction, Chicago, Illinois.

AISC. (2017). Steel Construction Manual, 15th Edition. American Institute of Steel Construction, Chicago, Illinois.

Dowswell, B. (2011). „A Yield Line Component Method for Bolted Flange Connections." Engineering Journal, AISC, (2nd Quarter), 93–116.

Landolfo, R., D'Aniello, M., Costanzo, S., Tartaglia, R., Demonceau, J., Jaspart, J., Stratan, A., Jakab, D., Dubina, D., Elghazouli, A., and Bompa, D. (2018). Equaljoints PLUS – Volume with information brochures for 4 seismically qualified joints, European Convention for Constructional Steelwork (ECCS), Brussels, Belgium.

Murray, T. M. and Sumner, E. A. (2003). Extended End-Plate Moment Connections: Seismic and Wind Applications, Second Edition. Design Guide 4, American Institute of Steel Construction, Chicago, Illinois.