Collegamento con doppia squadretta

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 9.4.1.1

Geometria

La trave UB 406×178×60 è collegata al pilastro UC 254×254×89 tramite due angolari L100×6.

Sono selezionati bulloni M20 grado 8.8 con passo di 70 mm.

Carico applicato

La trave è caricata da una forza di taglio di 190 kN. Per essere conservativi, per la verifica dei bulloni all'anima della trave, la forza di taglio deve essere posizionata in corrispondenza della faccia del pilastro, in modo che il gruppo di bulloni sia caricato anche dal momento flettente – selezionare le forze nella posizione 130 mm. Per la verifica delle squadrette e del gruppo di bulloni alla flangia del pilastro, la forza di taglio deve essere applicata in corrispondenza del baricentro dei bulloni all'anima della trave – selezionare le forze nei bulloni.

Confronto tra calcolo manuale e IDEA StatiCa

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.

Collegamento all'anima della trave

Il gruppo di bulloni è caricato dalla forza di taglio di 190 kN e dal momento flettente risultante dalla distanza tra il carico applicato alla faccia del pilastro e il baricentro del gruppo di bulloni all'anima della trave, 190 kN × 65 mm = 12,35 kNm. La forza massima nel bullone è stata calcolata come 71,1 kN. I risultati di IDEA sono riportati nella figura seguente. Le frecce mostrano la reazione della piastra sulla forza del bullone.

La forza massima è nel bullone B4; ogni piano di taglio trasferisce 36,3 kN, ovvero l'intero bullone trasferisce 2 × 36,3 = 72,6 kN, il che coincide strettamente con il calcolo manuale.

Le resistenze dei bulloni utilizzano le formule di AS 4100, in modo da coincidere perfettamente; ad esempio, la verifica della resistenza a taglio del bullone (ogni piano di taglio è verificato separatamente):

Le resistenze a strappo nel calcolo manuale suddividono la forza di taglio in componenti nelle direzioni direttamente verso il bordo della lamiera. IDEA StatiCa, invece, utilizza la direzione del vettore nella formula. Per ciascun bullone viene mostrata solo la verifica più determinante.

I bulloni in IDEA StatiCa sono caricati anche da piccole forze di trazione dovute alla deformazione delle piastre. Queste forze sono trascurate nel calcolo manuale.

Collegamento alla flangia del pilastro

Per la verifica dei bulloni alla flangia del pilastro, la forza è applicata nel baricentro dei bulloni all'anima della trave. I bulloni sono caricati da una forza di trazione significativa, che risulta determinante anche per la deformazione delle squadrette. La deformazione plastica è mostrata nella figura seguente. La deformazione plastica limite è del 5 % secondo la norma europea EN 1993-1-5.

La forza di trazione massima si trova nella fila superiore di bulloni, B8 e B12. Si noti la riduzione delle forze di taglio nei bulloni B1–B4, che sono caricati solo dalla forza di taglio e non dal momento flettente. Le forze di taglio nei bulloni B5–B12 sono superiori rispetto al calcolo manuale: V_f* = 190 / 8 = 23,75 kN. Questa differenza è causata dalla significativa deformazione delle squadrette, che provoca anche l'inclinazione delle forze di taglio.

Resistenza di progetto del giunto

La riserva nella resistenza al carico può essere osservata tramite il tipo di analisi della resistenza di progetto del giunto. A causa dello snervamento delle squadrette, la riserva è ridotta. Il giunto raggiungerebbe il collasso al fattore di carico 103,4 %, ovvero forza di taglio V_f* = 196,5 kN.

Rigidezza

La rigidezza del collegamento può essere determinata impostando il tipo di analisi su "Rigidezza", selezionando la trave come elemento analizzato e impostando la corretta "Lunghezza teorica" dell'elemento analizzato (di solito la luce della trave, da asse ad asse dei pilastri). Il software calcola la rigidezza secante al carico impostato e la rigidezza iniziale a 2/3 M_j,Rd, fino alla quale il diagramma momento–rotazione è assunto lineare. Il giunto è classificato in base alla rigidezza iniziale S_j,ini.

Conclusione

IDEA StatiCa Connection fornisce risultati simili al calcolo manuale. Richiede giudizio ingegneristico nella determinazione della posizione del carico di taglio, ma tutte le verifiche vengono eseguite rapidamente e automaticamente. Le forze nei bulloni sono influenzate dalla deformazione delle piastre e la differenza può essere significativa se le piastre snervano. Le forze agenti sui componenti sono per questo motivo generalmente superiori rispetto al calcolo manuale con l'ipotesi di piccole deformazioni.