Összehasonlító elemzés a CHS kapcsolat teherbírásáról: CBFEM vs tervezési szabványok (EN, FprEN és AISC)

Leírás 

Ebben a tanulmányban körös üreges szelvény (CHS) kapcsolatok normálerő-teherbírását vizsgálták a komponens alapú végeselem-módszer (CBFEM) eredményeinek összehasonlításával a vonatkozó európai és amerikai tervezési szabványokkal (EN 1993-1-8 és AISC 360-22). Az összehasonlítást az új európai tervezési szabvány tervezetével (Fpr EN 1993-1-8) is elvégezték, amely a legújabb tudományos eredményeket tartalmazza.

A tanulmány a tervezési szabványokban meghatározott érvényességi tartomány teljes spektrumát ellenőrizte. Ez a tartomány meghatározza a szabványok által lefedett kapcsolati keresztmetszetek körét, a kutatások és kísérleti vizsgálatok alapján megállapított geometriai és anyagi tulajdonságok alapján. Körös üreges szelvények (CHS) esetén ezek a tulajdonságok magukban foglalják az átmérőt, a falvastagságot és az acélminőséget. Az érvényességi tartomány biztosítja, hogy csak a tervezett tönkremeneteli módok határozzák meg a kapcsolat viselkedését; például kizárja azokat az eseteket, amelyekben a helyi kihajlás befolyásolná a kapcsolat teherbírását.

A tanulmány nagyszámú keresztmetszet-párt értékelt ki mind szabványalapú eljárásokkal, mind a komponens alapú végeselem-módszerrel (CBFEM). Az elemzések magukban foglalták a geometriai és anyagi paraméterek változtatását, mint például a keresztmetszeti méretek, az acélminőség, az övtag előterhelése és a rácsrúd szöge. Minden számítást Python szkriptekkel valósítottak meg és Python környezetben hajtottak végre. A CBFEM elemzéseket az IDEA StatiCa Connection REST API segítségével végezték.

Eredmények

Az EN 1993-1-8 és az AISC 360-22 szinte azonos eredményeket ad, mivel ugyanazon a módszertanon alapulnak. Az Fpr EN 1993-1-8 tervezet azonban fejlesztéseket vezet be a körös üreges szelvény (CHS) kapcsolatok tekintetében. A tervezet általában kevésbé konzervatív teherbírást jósol, mint az EN 1993-1-8 — a kiválasztott paraméterek esetén akár 55%-kal —, és eredményei jobban korrelálnak a komponens alapú végeselem-módszerrel (CBFEM).

X csomópont összehasonlításának példája: CBFEM vs Fpr EN 1993-1-8 az övtag normálfeszültségével

Az övtag előterhelése nélküli esetekben a CBFEM eredmények általában összhangban vannak a szabványi előírásokkal. Amikor azonban az övtag előterhelve van, a CBFEM eredmények eltérnek a szabványoktól. További vizsgálatokat végeznek annak megállapítására, hogy a szabványok jelenlegi teherbírás-csökkentő függvénye az előterhelt övtagok esetén fejlesztésre szorul-e.

Ellenőrzési példák:

• Acél kapcsolatok komponens alapú végeselem-tervezése: könyvfejezet CHS 
• Acél kapcsolatok komponens alapú végeselem-tervezése: könyvfejezet RHS 

A teljes szakdolgozat itt érhető el: Üreges szelvény csomópontok tervezése: Tervezési módszerek összehasonlítása

GitHub a teljes projekttel: Üreges szelvény csomópontok tervezése: Tervezési módszerek összehasonlítása