Hoekstaal oplegging verbinding

Type verbinding: Dubbele hoekstaal verbinding

Eenheidssysteem: Metrisch

Ontworpen volgens: AS 4100

Onderzocht: Bouten, basismateriaal

Plaatmateriaal: Grade 300

Bouten: M20 Grade 8.8

Voorbeeld ontleend aan: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Hoofdstuk 9.4.1.2

Geometrie

Balk UB 406×178×60 is verbonden met kolom UC 254×254×89. De balk is geplaatst op een oplegging gemaakt van hoekstaal L150×90×12. Het lijf van de balk is verbonden met de kolomflens door een ander hoekstaal L100×75×6. M20 bouten klasse 8.8 zijn geselecteerd.

Opgelegde belasting

Een afschuivingsbelasting van 160 kN wordt aangebracht op de balk ter plaatse van het zwaartepunt van de bouten op het balklijf.

Resultaten van handberekening

De resultaten van B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Hoofdstuk 9.4.1.1 worden gebruikt als handberekening. Maximale capaciteit van de verbinding voor het ondersteunde staaf is V_cap = 186,2 kN; knikcapaciteit van het lijf van het ondersteunde staaf V_b = 179,2 kN; weerstand van de bouten van het hoekstaal oplegging ter plaatse van de kolomflens V = 370,4 kN. De maatgevende boutweerstand is de weerstand bij afschuiving – 92,6 kN, overige weerstanden zijn de druksterkte van het hoekstaal oplegging ter plaatse van de boutgaten – 304,1 kN, scheursterkte van het hoekstaal oplegging ter plaatse van de boutgaten – 228,1 kN.

Normtoetsing in IDEA StatiCa

IDEA StatiCa gebruikt de Von Mises spanning voor het bepalen van de weerstand van platen. Het materiaaldiagram van staal is bilineair en de vloeigrens wordt vermenigvuldigd met de capaciteitsfactor ϕ = 0,9. De vloeigrens van staal is afhankelijk van het materiaal en de dikte. De Von Mises spanning op een vervormde vorm is te zien in de volgende figuur. Beide hoekstalen en het balklijf vloeien.

De knik van het lijf werd herkend door B. Kirke, I.H. Al-Jamel en berekend alsof het lijf volledig ongestut was. Het lijf wordt echter vastgehouden door de bouten bij het tweede hoekstaal. De knikvorm en knikfactoren zijn te zien in de onderstaande figuur. De factor 6,46 is voldoende hoog voor dit type knikvorm.

De bouten zijn niet zwaar belast volgens de handberekening. Hetzelfde geldt in IDEA. De bouten ter plaatse van de kolomflens naar het hoekstaal oplegging zijn B7–B10. De druk- en afschuivingscapaciteit worden berekend volgens AS 4100, zodat de weerstanden vrijwel gelijk zijn aan die van B. Kirke, I.H. Al-Jamel.

Rotatiestijfheid

De rotatiestijfheid van deze verbinding is zeer laag en wordt geclassificeerd als scharnierend.

Conclusie

De handberekening herkent de knikcapaciteit van het balklijf als maatgevende bezwijkvorm met V_b = 179,2 kN. IDEA StatiCa staat een iets hogere belastingscapaciteit toe, 192 kN voordat de platen de 5% grensrek bereiken. Het verschil bedraagt 7 % en wordt veroorzaakt door het verwaarlozen van het stabiliserende effect van het bovenste hoekstaal op de knik van het lijf bij de handbeoordeling.