Check of steel connection components (HKG)

Normtoetsing van platen volgens Hong Kong Code

De resulterende equivalente spanning (HMH, von Mises) en plastische rek worden berekend op platen. Wanneer de rekenwaarde van de vloeigrens, \(p_y\) (Cl. 3.1.2), op het bilineaire materiaaldiagram wordt bereikt, wordt de controle van de equivalente plastische rek uitgevoerd. De grenswaarde van 5% wordt aanbevolen in Eurocode (EN 1993-1-5 App. C, Par. C8, Noot 1). Deze waarde kan worden aangepast in de Code setup, maar verificatiestudies zijn uitgevoerd voor deze aanbevolen waarde. 

Het plaatelement is verdeeld in vijf lagen, en het elastisch/plastisch gedrag wordt in elk onderzocht. Het programma toont het maatgevende resultaat van alle lagen.

De spanning kan iets hoger zijn dan de rekenwaarde van de vloeigrens. De reden is de lichte helling van de plastische tak van het spanning-rek diagram, die in de analyse wordt gebruikt om de stabiliteit van de berekening te verbeteren.

\[ p_y = \min \left \{ \frac{Y_s}{\gamma_{m1}}, \frac{U_s}{\gamma_{m2}} \right \} \]

waarbij:

• \(p_y\) – rekenwaarde van de vloeigrens
• \(Y_s\) – karakteristieke vloeigrens
• \(U_s\) – minimale treksterkte
• \(\gamma_{m1}\) – materiaalfactor (Tabel 4.1); standaardwaarde \(\gamma_{m1} = 1\) aanpasbaar in Code setup
• \(\gamma_{m2}\) – materiaalfactor (Tabel 4.1); standaardwaarde \(\gamma_{m2} = 1.2\) aanpasbaar in Code setup

Normtoetsing van lassen volgens Hong Kong Code

Stompe lassen

Volledig doorgelaste stompe lassen worden verondersteld en hun weerstand wordt gelijkgesteld aan die van het basismateriaal – Cl. 9.2.5.2.1.

Hoeklassen

Hoeklassen worden ontworpen met de vereenvoudigde methode volgens Cl. 9.2.5.1.6. 

\[ f_w \le p_w \]

• \(f_w = \sqrt{\sigma_\perp ^2 + \tau_\perp ^2 + \tau_\parallel ^2}\) – vectorsom van spanningen in de laskeelsnede in alle richtingen
• \(p_w\) – rekenwaarde sterkte van de hoeklas bepaald volgens Tabel 9.2a en 9.2b; voor gevallen die niet worden gedekt door Tabellen 9.2a en 9.2b:
  • \(p_w = \min \{0.5 U_e, 0.55 U_s\}\) – voor EN-elektrode gebruikt met EN-staal
  • \(p_w = 0.38 \min \{U_e, U_s\}\) – voor overige gevallen
• \(U_e\) – minimale treksterkte van de elektrode
• \(U_s\) – minimale treksterkte

De effectieve lengte van de hoeklas wordt verminderd met \(2\cdot s\) volgens Cl. 9.2.5.1.3, waarbij \(s\) de beenmaat van de hoeklas is, aangenomen gelijk aan \(a\cdot \sqrt{2}\).

Tabellen 9.2a en 9.2b: Rekenwaarde sterkte \(p_w\) [MPa]

Standaard minimale treksterkte van de elektrode \(U_e\) [MPa]

De lasdiagrammen tonen de spanning volgens de volgende formule:

\[ \sigma = \sqrt{\sigma_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 + 3 \tau_{\parallel}^2 } \]

Normtoetsing van bouten volgens de Hong Kong Code

Bouten op trek

De trekweerstand van bouten wordt gecontroleerd volgens Cl. 9.3.7.1 als:

\[ P_t = A_s \cdot p_t \]

waarbij:

• \(A_s\) – trekspanningsoppervlak
• \(p_t\) – treksterkte verkregen uit Tabel 9.8

Wrikkrachten worden in rekening gebracht via de eindige elementenanalyse.

Bouten op afschuiving

De afschuifcapaciteit van bouten wordt bepaald volgens Cl. 9.3.6.1.1 als:

\[ P_s = p_s \cdot A_s \]

waarbij:

• \(p_s\) – rekenwaarde afschuifsterkte verkregen uit Tabel 9.5
• \(A_s\) – effectief afschuifoppervlak; \(A_s = A_t\) als de schroefdraad door het afschuifvlak wordt gesneden, anders wordt \(A_s\) genomen als de dwarsdoorsnede van de schacht
• \(A_t\) – trekoppervlak 

Volgens Cl. 9.3.6.1.6 dient, wanneer een bout door een opvulling met dikte \(t_{pa}\) groter dan een derde van de nominale diameter \(d\) gaat, de afschuifcapaciteit \(P_s\) te worden verminderd door vermenigvuldiging met een reductiefactor \(\beta_p\) verkregen uit:

\[ \beta_p = \frac{9d}{8d+3t_{pa}} \le 1 \]

Bouten op gecombineerde trek en afschuiving

Gecombineerde trek en afschuiving wordt gecontroleerd volgens Cl. 9.3.8.1 als:

\[ \frac{F_s}{P_s} + \frac{F_{tot}}{P_t} \le 1.4 \]

waarbij:

• \(F_s\) – afschuifkracht in een bout
• \(P_s\) – afschuifweerstand van een bout
• \(F_{tot}\) – totale aangebrachte trek in de bout inclusief de wrikkracht
• \(P_t\) – trekweerstand van een bout

Bouten op druk

Drukcapaciteit van bouten wordt bepaald volgens Cl. 9.3.6.1.2 als:

\[ P_{bb} = d \cdot t_p \cdot p_{bb} \]

waarbij:

• \(d\) – nominale diameter van de bout
• \(t_p\) – dikte van de verbonden plaat
• \(p_{bb}\) – druksterkte van de bout verkregen uit Tabel 9.6

Elke plaat wordt afzonderlijk gecontroleerd en het maatgevende resultaat wordt getoond.

Drukcapaciteit van verbonden onderdelen wordt bepaald volgens Cl. 9.3.6.1.3 als het minimum van het volgende:

\[ P_{bs} = k_{bs} \cdot d \cdot t_p \cdot p_{bs} \]

\[ P_{bs} = 0.5 \cdot k_{bs} \cdot e \cdot t_p \cdot p_{bs} \]

\[ P_{bs} = 1.5 \cdot l_c \cdot t_p \cdot U_s \le 2.0 \cdot d \cdot t_p \cdot U_b \]

waarbij:

• \(k_{bs}\) – gatcoëfficiënt als volgt bepaald:
  • voor standaard gaten \(k_{bs} = 1.0\)
  • voor oversized en korte sleutelgaten \(k_{bs} = 0.7\)
  • voor lange sleutelgaten \(k_{bs} = 0.5\)
• \(d\) – nominale boutdiameter
• \(t_p\) – dikte van de verbonden plaat
• \(p_{bs}\) – druksterkte van verbonden onderdelen
  • voor staal van kwaliteit S275, \(p_{bs} = 460\) MPa
  • voor staal van kwaliteit S355, \(p_{bs} = 550\) MPa
  • voor staal van kwaliteit S460, \(p_{bs} = 670\) MPa
  • voor staal van andere kwaliteiten, \(p_{bs} = 0.67 (U_s+Y_s)\)
• \(e\) – randafstand in de richting van de afschuifkracht gemeten vanuit het middelpunt van de bout
• \(l_c\) – netto afstand tussen de drukrand van de gaten en de nabijgelegen rand van het aangrenzende gat in dezelfde richting van krachtsoverdracht
• \(U_s\) – minimale treksterkte van de verbonden plaat
• \(Y_s\) – karakteristieke vloeigrens van de verbonden plaat
• \(U_b\) – gespecificeerde minimale treksterkte van de bout

Normtoetsing van bouten en voorbelaste bouten volgens de Hong Kong Code

Afschuifcapaciteit

De afschuifcapaciteit van voorbelaste bouten wordt bepaald volgens Cl. 9.3.6.2 als:

\[ P_{SL} = 0.9 \cdot K_s \cdot \mu \cdot P_0 \]

waarbij:

• \(K_s\) – gatcoëfficiënt aangenomen als
  • voor standaard gaten \(K_s = 1.0\)
  • voor oversized gaten \(K_s = 0.85\)
  • voor sleuvengatten \(K_s = 0.7\)
• \(\mu\) – glijfactor tussen verbonden delen uit Tabel 9.7; aanpasbaar in de norminstelling
• \(P_0\) – minimale proefbelasting van bouten gespecificeerd in relevante internationale of lokale normen

Gecombineerde trek en afschuiving

Gecombineerde trek en afschuiving wordt gecontroleerd volgens Cl. 9.3.8.2 als:

\[ \frac{F_s}{P_{SL}}+\frac{F_{tot}}{0.9\cdot P_0} \le 1.0 \]

waarbij:

• \(F_s\) – afschuifkracht in een bout
• \(P_{SL}\) – glijweerstand van een voorbelaste bout
• \(F_{tot}\) – totale aangebrachte trekkracht in de bout inclusief de wrikkracht
• \(P_0\) – gespecificeerde minimale proefbelasting van een voorbelaste bout

Normtoetsing van betonblok volgens Hong Kong Code

Beton op druk

Beton op druk wordt getoetst volgens CoP – SUoS – Cl. 9.4.1 als:

\[ \sigma \le w \]

waarbij:

• \(\sigma\) – gemiddelde drukspanning op het effectieve oppervlak \(A_{eff}\) dat de doorsnede is van twee oppervlakken:
  • \(A_{CM}\) – effectief oppervlak bepaald volgens Cl. 9.4.1 voor zuivere druk
  • \(A_{FEM}\) – oppervlak onder de voetplaat in contact met beton bepaald door EEM-analyse
• \(w = 0.6 f_{cu}\) – drukweerstand van beton tegen geconcentreerde belasting 
• \(f_{cu}\) – minimale karakteristieke druksterkte van beton

Het effectieve oppervlak \(A_{CM}\) is het oppervlak van het stalen staaf inclusief verstijvers gelast aan de voetplaat, vergroot met de overlap \(c\):

\[ c = t_p \sqrt{\frac{p_{yp}}{3w}} \]

waarbij:

• \(t_p\) – dikte van de voetplaat
• \(p_{yp}\) – rekenwaarde van de vloeigrens van de voetplaat

De druk onder de drukzone wordt als gelijkmatig verdeeld beschouwd.

Overdracht van afschuiving

De afschuivingskracht op de voetplaat wordt verondersteld te worden overgedragen van de kolom naar de betonnen fundering door:

1. Wrijving tussen voetplaat en beton/mortelbed
2. Afschuif deuvel
3. Ankerbouten

Ankers

De trekkrachten in ankers omvatten wrikkrachten en worden bepaald door eindige elementenanalyse.

Ankers worden niet getoetst in de software.

Detaillering van bouten en lassen volgens de Hong Kong Code

Bouten

Minimale boutafstand is volgens Cl. 9.3.1.1: Hart op hart van bouten moet groter zijn dan \(2.5 \cdot d\), waarbij \(d\) de nominale boutdiameter is.

Minimale randafstand gemeten vanuit de hartlijn van de bout is volgens Tabel 9.3:

Lassen

Minimale vleugelafmeting van hoeklassen wordt gecontroleerd volgens Tabel 9.1.

Capaciteitsontwerp volgens de Hong Kong Code

Capaciteitsontwerp is niet vereist door Hong Kong normen.

Classificatie op basis van stijfheid voor Hong Kong Code

Verbindingen worden geclassificeerd op basis van verbindingsstijfheid in:

• Stijf – verbindingen waarbij de oorspronkelijke hoeken tussen staven nauwelijks veranderen,
• Flexibel – verbindingen waarvan wordt aangenomen dat ze een betrouwbare en bekende mate van buigstijfheid kunnen leveren,
• Scharnierend – verbindingen die geen buigmomenten ontwikkelen.

Verbindingen worden geclassificeerd volgens EN 1993-1-8 – Cl. 5.2.2.

• Stijf – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \ge k_b \)
• Flexibel – \( 0.5 < \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} < k_b \)
• Scharnierend – \( \frac{S_{j,ini} L_b}{E I_b} \le 0.5 \)

waarbij:

• S_j,ini – beginstijfheid van de verbinding; de verbindingsstijfheid wordt als lineair beschouwd tot 2/3 van M_j,Rd
• L_b – theoretische lengte van de geanalyseerde staaf; ingesteld in de staaf-eigenschappen
• E – elasticiteitsmodulus van Young
• I_b – traagheidsmoment van de geanalyseerde staaf
• k_b = 8 voor frames waarbij het schoorwerk de horizontale verplaatsing met ten minste 80% vermindert; k_b = 25 voor andere frames, mits in elke verdieping K_b/K_c ≥ 0.1. De waarde k_b = 25 wordt gebruikt tenzij de gebruiker "geschoord systeem" instelt in de norminstelling.
• M_j,Rd – rekenwaarde van de momentweerstand van de verbinding
• K_b = I_b / L_b
• K_c = I_c / L_c