Collegamento con mensola angolare

Tipo di collegamento: Collegamento con doppia squadretta

Sistema di unità: Metrico

Progettato secondo: AS 4100

Verificato: Bulloni, metallo base

Materiale della piastra: Grado 300

Bulloni: M20 Grado 8.8

Esempio tratto da: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capitolo 9.4.1.2

Geometria

La trave UB 406×178×60 è collegata al pilastro UC 254×254×89. La trave è posizionata su una mensola realizzata con un angolare L150×90×12. L'anima della trave è collegata all'ala del pilastro tramite un altro angolare L100×75×6. Sono selezionati bulloni M20 grado 8.8.

Carico applicato

Un carico di taglio di 160 kN è applicato alla trave nella posizione del baricentro dei bulloni sull'anima della trave.

Risultati del calcolo manuale

I risultati di B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capitolo 9.4.1.1 sono utilizzati come calcolo manuale. La capacità massima del collegamento per l'elemento supportato è V_cap = 186,2 kN; la capacità all'instabilità dell'anima dell'elemento supportato V_b = 179,2 kN; la resistenza dei bulloni della mensola angolare all'ala del pilastro V = 370,4 kN. La resistenza determinante dei bulloni è la resistenza a taglio – 92,6 kN, le altre resistenze sono la capacità portante della mensola angolare ai fori dei bulloni – 304,1 kN, la capacità a lacerazione della mensola angolare ai fori dei bulloni – 228,1 kN.

Verifica in IDEA StatiCa

IDEA StatiCa utilizza la tensione di von Mises per la determinazione della resistenza delle piastre. Il diagramma del materiale dell'acciaio è bilineare e la resistenza allo snervamento è moltiplicata per il fattore di capacità ϕ = 0,9. La resistenza allo snervamento dell'acciaio dipende dal materiale e dallo spessore. La tensione di von Mises sulla forma deformata è visibile nella figura seguente. Entrambi gli angolari e l'anima della trave sono in fase di snervamento.

L'instabilità dell'anima è stata riconosciuta da B. Kirke, I.H. Al-Jamel e calcolata come se l'anima fosse completamente priva di vincoli. Tuttavia, l'anima è trattenuta dai bulloni al secondo angolare. La forma di instabilità e i fattori di instabilità sono visibili nella figura seguente. Il fattore 6,46 è sufficientemente elevato per questo tipo di forma di instabilità.

I bulloni non sono fortemente sollecitati secondo il calcolo manuale. Lo stesso vale in IDEA. I bulloni all'ala del pilastro verso l'angolare di mensola sono B7–B10. La capacità portante e la capacità a taglio sono calcolate secondo AS 4100, quindi le resistenze sono quasi le stesse di quelle secondo B. Kirke, I.H. Al-Jamel.

Rigidezza rotazionale

La rigidezza rotazionale di questo giunto è molto bassa ed è classificata come cernierata.

Conclusione

Il calcolo manuale individua la capacità all'instabilità dell'anima della trave come modo di collasso determinante con V_b = 179,2 kN. IDEA StatiCa consente una capacità di carico leggermente superiore, 192 kN prima che le piastre raggiungano il limite di deformazione del 5%. La differenza è del 7 % ed è causata dalla mancata considerazione dell'effetto stabilizzante dell'angolare superiore sull'instabilità dell'anima nella valutazione manuale.