Stijfheidsanalyse - W naar HSS momentverbinding (AISC)

Het voorbeeld is afkomstig uit het artikel Shearly Perfect van Larry S. Muir en Carlo Lini:

https://lsc-pagepro.mydigitalpublication.com/publication/?m=7946&i=669446&view=articleBrowser&article_id=3736617&pre=1

Een W16x31 staaf met een overspanning van 30 voet is verbonden met een HSS 10x10x1/2 kolom en belast door een afschuivingskracht van 10 kips en een buigend moment van 318 kip-in.

Deze verbinding wordt vaak geclassificeerd als stijf omdat de flenzen direct aan de kolom zijn gelast. De wand van de kokerprofielkolom wordt echter niet direct ondersteund en vervormt aanzienlijk. De auteurs bieden een sterk vereenvoudigde methode om de stijfheid van deze verbinding te schatten:

IDEA StatiCa biedt een grondige stijfheidsanalyse op basis van eindige elementen. Verschillende waarden worden weergegeven:

• M_Ed - ingesteld buigend moment
• M_j,Rd - belastingsweerstand van de verbinding
• S_j,ini - beginstijfheid aangenomen als secantsstijfheid bij 2/3 M_j,Rd
• S_js - secantsstijfheid bij de ingestelde belasting
• \(\phi\) - rotatie bij de ingestelde belasting
• \(\phi_c\) - geschatte rotatiecapaciteit (bij 15 % plastische rek van staalplaten; let op dat alle andere bezwijkmodi worden verwaarloosd - voldoende detaillering, sterkte van lassen en bouten moet worden gewaarborgd)
• L - lengte van de geanalyseerde staaf gebruikt voor classificatie op basis van stijfheid
• S_j,R - ondergrens voor stijve verbinding
• S_j,P - bovengrens voor scharnierverbinding

Volgens beide benaderingen wordt de verbinding geclassificeerd als flexibel. De auteur stelt: "Op basis van deze analyse is het twijfelachtig of de verbinding kan worden aangetoond als een volledig ingeklemde verbinding, hoewel een nauwkeuriger model kan resulteren in een inklemming dichter bij 20." Met dichter bij 20 bedoelen de auteurs de waarde van \(\frac{K_s L}{E I}\) gelijk aan 5,3 in dit geval. Dit betekent dat de verbinding waarschijnlijk stijver is. Dit wordt bevestigd door de stijfheidsanalyse in IDEA Connection. 

Het is belangrijk op te merken dat volledige doorlasverbindingen van balkflenzen geen stijve verbinding garanderen. De stijfheid van de ondersteuning, in dit geval de wand van het HSS-profiel, moet ook in aanmerking worden genomen.