Bouten en geboute verbindingen

Bout model volgens de CBFEM methode 

IDEA StatiCa heeft een unieke methode in zijn solver, de  Component-based Finite Element Method (CBFEM).. Het boutmodel dat in CBFEM wordt gebruikt, wordt beschreven en geverifieerd aan de hand van verschillende staalontwerpnormen. De weerstand van de bout en de vervormingscapaciteit worden ook vergeleken met de belangrijkste experimentele onderzoeksprogramma's.

In de Component-Based Finite Element Method (CBFEM) is de bout met zijn gedrag bij trek, afschuiving en stuik het onderdeel dat wordt beschreven door de afhankelijke niet-lineaire veren. De bout onder trek wordt beschreven door de veer met zijn axiale initiële stijfheid, ontwerpweerstand, begin van vloeien en vervormingscapaciteit. Voor het begin van vloeien  en vervormingscapaciteit wordt aangenomen dat alleen plastische vervorming optreedt in het van schroefdraad voorziene deel van de boutschacht.

In onze Theoretische achtergrond vindt u meer informatie over hoe de CBFEM methode bouten berekent en verifieert  Indien u meer wilt weten over CBFEM in het algemeen, dan is de volledige Algemene theoretische achtergrond  zeker de beste plek om mee te beginnen.

Bouten volgens de normen

Laten we eens kijken hoe de benadering van bouten in CBFEM gaat vanuit het oogpunt van individuele norm-controles. Tot nu toe ondersteunt IDEA StatiCa acht normen waarin ontwerp en/of detaillering van bouten en voorgespannen bouten wordt berekend.

Controle van bouten en voorgespannen bouten volgens de Eurocode

The initial stiffness and design resistance of bolts in shear are in CBFEM modeled according to Cl. 3.6 and 6.3.2 in EN 1993-1-8. The spring representing bearing and tension has a bi-linear force-deformation behavior with an initial stiffness and design resistance according to Cl. 3.6 and 6.3.2 in EN 1993-1-8.

De initiële stijfheid en ontwerpweerstand van bouten in afschuiving zijn in CBFEM gemodelleerd volgens hoofdstuk 3.6 en 6.3.2 van EN 1993-1-8. De veer die de stuik  en trek vertegenwoordigt, vertoont een bi-lineair kracht-vervormingsgedrag met een initiële stijfheid en ontwerpweerstand volgens hoofdstuk 3.6 en 6.3.2 in EN 1993-1-8.

Detaillering

Rand-afstanden van de bouten worden gecontroleerd als de optie is 'detaillering' is geselecteerd in Norm-instellingen. Afmetingen van het hart van de bout tot de plaatrand en tussenafstanden van de bouten onderling worden gecontroleerd. Randafstand e = 1,2 en afstand tussen bouten p = 2,2 worden aanbevolen in tabel 3.3 in EN 1993-1-8. Gebruikers kunnen beide waarden wijzigen in de norm-instellingen.

Controle van bouten en voorgespannen bouten volgens  AISC

De krachten in bouten worden bepaald door eindige elementenanalyse. De trekkrachten in de bouten zijn inclusief wrikkrachten. De boutweerstanden worden gecontroleerd volgens AISC 360 - Hoofdstuk J3.

Detaillering

De minimale afstand tussen bouten en de afstand tussen het hart van de bout en een rand van een verbonden onderdeel wordt gecontroleerd. De minimale afstand 2,66 keer (aanpasbaar in norm-instellingen) de nominale boutdiameter tussen de middelpunten van bouten wordt gecontroleerd volgens AISC 360-16 - J.3.3. De minimale afstand van het hart van de bout tot een rand van een verbonden onderdeel wordt gecontroleerd volgens AISC 360-16 - J.3.4; de waarden staan in tabel J3.4 en J3.4M.

Controle van bouten en voorgespannen bouten volgens andere standaarden

• Controle van bouten en voorgespannen bouten volgens CISC (Canada)
• Controle van bouten en voorgespannen bouten volgens Chinese standard (GB)
• Controle van bouten en voorgespannen bouten volgens de Hong Kong Code (HKG)
• Controle van voorgespannen bouten volgens  IS 800 (India)
• Controle van bouten en voorgespannen bouten volgens SP (Russia)
• Controle van bouten en voorgespannen bouten volgens AS (Australia)

Bout detaillering 

Boutafstanden instellen

Randafstanden die worden gebruikt voor de boutweerstanden moeten toepasbaar  zijn voor algemene plaatgeometrieën, platen met openingen, uitsparingen, enz.

Het algoritme leest de werkelijke richting van de resulterende dwarskrachtvector in een bout en berekent vervolgens de afstanden die nodig zijn voor de controle.

De eind (e1) en rand (e2) afstanden worden bepaald door de plaatcontour in drie segmenten te verdelen. Het eindsegment wordt aangegeven met een bereik van 60 ° in de richting van de krachtvector. De randsegmenten worden gedefinieerd door twee te bereiken van 65 ° loodrecht op de krachtvector. De kortste afstand van een bout tot een relevant segment wordt dan als einde of randafstand genomen.

De afstanden tussen boutgaten (p1; p2) worden bepaald door de omringende boutgaten virtueel met de helft van hun diameter te vergroten en vervolgens twee lijnen in de richting en loodrecht op de dwarskrachtvector te trekken. De afstanden tot de vergrote boutgaten die door deze lijnen worden doorgesneden, worden dan in de berekening als p1 en p2 beschouwd.

Verificatie voorbeelden

We hebben verschillende verificatievoorbeelden voorbereid om de resultaten hiervan te vergelijken met andere berekeningsmethoden.

EN

• Bout verbinding - plaatverbinding 
• Boutverbinding - Interactiecontrole van dwarskracht en trek
• Knoop met coupe  –weerstand van de knoop

AISC

• Geboute plaat verbinding
• Geboute flens plaat moment verbinding  – LRFD
• Moment kopplaat verbinding – ASD

Gepatenteerde technologie voor constructeurs

Wist u dat onze oplossing voor boutmodellen deel uitmaakt van ons Amerikaans patent? Lees  hier ons succesverhaal.

 1 boutverbinding - onze oplossing  

Soms moet de ingenieur een verbinding maken met slechts één bout, b.v. bij een scharnierverbinding, een windverband, een staaf of een diagonaal. Om dit soort bewerking te modelleren en te berekenen, moet u een juist modeltype van de staaf definiëren. Meer hierover leest u hier.

Bouten, lassen, stijfheid van de knoop

Zowel bouten als lassen hebben hun voor- en nadelen. Een van de belangrijke aspecten bij het kiezen van een verbinding is de geplande stijfheid. Over het algemeen is een boutverbinding nooit zo stijf als een lasverbinding. Als u voor een boutverbinding kiest, raden we aan om de stijfheid van een dergelijke verbinding te berekenen en rekening te houden met de berekende stijfheid in de hoofdconstructie. Hoe zo'n berekening eruitziet en wat het inhoudt, lees je hier, of bekijk deze video.