Połączenie na wspornik kątowy

Ten artykuł jest również dostępny w:
Przetłumaczone przez AI z języka angielskiego
Połączenie jest obliczane zgodnie z AS 4100 i CBFEM. Wyniki są porównywane.

Typ połączenia: Połączenie na podwójny łącznik na kątownik

Układ jednostek: Metryczny

Zaprojektowano zgodnie z: AS 4100

Sprawdzono: Śruby, metal podstawowy

Materiał blach: Grade 300

Śruby: M20 Grade 8.8

Przykład zaczerpnięty z: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Rozdział 9.4.1.2

Geometria

Belka UB 406×178×60 jest połączona ze słupem UC 254×254×89. Belka opiera się na wsporniku wykonanym z kątownika L150×90×12. Środnik belki jest połączony z półką słupa za pomocą drugiego kątownika L100×75×6. Wybrano śruby M20 klasy 8.8.

inline image in article

Obciążenie przyłożone

Siła poprzeczna 160 kN jest przyłożona do belki w miejscu środka ciężkości śrub na środniku belki.

Wyniki obliczeń ręcznych

Jako obliczenia ręczne przyjęto wyniki z B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Rozdział 9.4.1.1. Maksymalna nośność połączenia dla podpartego elementu wynosi Vcap = 186,2 kN; nośność środnika na wyboczenie podpartego elementu Vb = 179,2 kN; nośność śrub wspornika kątowego przy półce słupa V = 370,4 kN. Decydującą nośnością śrub jest nośność na ścinanie – 92,6 kN, pozostałe nośności to nośność na docisk wspornika kątowego przy otworach na śruby – 304,1 kN, nośność na rozerwanie wspornika kątowego przy otworach na śruby – 228,1 kN.

Sprawdzenie normowe w IDEA StatiCa

IDEA StatiCa stosuje naprężenie von Misesa do wyznaczania nośności blach. Diagram materiałowy stali jest dwuliniowy, a granica plastyczności jest mnożona przez współczynnik nośności ϕ = 0,9. Granica plastyczności stali zależy od jej materiału i grubości. Naprężenie von Misesa na odkształconej postaci konstrukcji można zobaczyć na poniższym rysunku. Oba kątowniki oraz środnik belki ulegają uplastycznieniu.

inline image in article

Wyboczenie środnika zostało rozpoznane przez B. Kirke, I.H. Al-Jamel i obliczone przy założeniu, że środnik jest całkowicie niepodparty. Jednak środnik jest utrzymywany przez śruby przy drugim kątowniku. Postać wyboczenia i współczynniki wyboczenia można zobaczyć na poniższym rysunku. Współczynnik 6,46 jest wystarczająco wysoki dla tego rodzaju postaci wyboczenia.

inline image in article

Śruby nie są silnie obciążone zgodnie z obliczeniami ręcznymi. Podobna sytuacja występuje w IDEA StatiCa. Śruby przy półce słupa do kątownika wspornikowego to B7–B10. Nośność na docisk i ścinanie jest obliczana zgodnie z AS 4100, więc nośności są niemal takie same jak według B. Kirke, I.H. Al-Jamel.

inline image in article

Sztywność obrotowa

Sztywność obrotowa tego złącza jest bardzo mała i jest klasyfikowane jako przegubowe.

inline image in article

Podsumowanie

Obliczenia ręczne wskazują nośność środnika belki na wyboczenie jako decydujący tryb zniszczenia, z Vb = 179,2 kN. IDEA StatiCa dopuszcza nieco wyższą nośność, 192 kN, zanim blachy osiągną graniczne odkształcenie 5%. Różnica wynosi 7 % i jest spowodowana pominięciem stabilizującego wpływu górnego kątownika na wyboczenie środnika w ocenie ręcznej.

Przykładowe pliki