Tutorial

Proiectarea la capacitate a îmbinărilor metalice (EN)

Steel

Connection

EN (Eurocode)

Seismicity

Capacity design

Acest articol este disponibil și în:

Tradus cu ajutorul AI din engleză

În acest tutorial pas cu pas, veți învăța cum să proiectați și să efectuați verificarea conform codului seismic a unui rost de oțel structural folosind tipul de analiză de proiectare la capacitate bazat pe CBFEM în IDEA StatiCa Connection.

1 Proiect nou

Lansați IDEA StatiCa (descărcați cea mai nouă versiune) și descărcați și deschideți fișierul proiect sursă. Proiectarea îmbinării este finalizată și este pregătită pentru analiza standard Tensiune/Deformație.

Notă: Alte proiecte de îmbinări seismice pot fi găsite în setul Seismic de șabloane din coloana Define Geometry din expertul de îmbinare începând cu versiunea 25.0.

2 Calcul și verificare

Porniți analiza tensiune/deformație prin butonul Calculate din panglică. Modelul de analiză este generat automat, calculul este efectuat și puteți vedea rezultatele generale ale verificării în colțul din stânga sus al scenei.

Puteți observa că, pe baza analizei tensiune/deformație, îmbinarea este bine proiectată și a trecut toate verificările.

Pentru a păstra aceste rezultate, copiați acest element de proiect.

3 Verificarea la capacitate

În noul element de proiect (CON2), schimbați tipul de analiză la CD – Capacity design.

Elementul disipativ trebuie selectat. Acesta poate fi adăugat prin comanda din panglica superioară sau prin clic dreapta cu mouse-ul în arbore în scenă.

Un element sau o placă unde se preconizează că va apărea o articulație plastică trebuie ales ca element disipativ. Factorul de suprarezistență al materialului și factorul de ecruisare sunt aplicați elementului ales. În acest exemplu, selectați elementul IPE360 ca element disipativ și confirmați selecția cu tasta spațiu/enter/clic dreapta sau folosind pictograma de confirmare.

În proprietățile elementului IPE360, ajustați parametrii:

Setați Tipul de model la N-Vz-My, deoarece îmbinarea poate rezista momentului încovoietor doar în planul vertical și rotirea în jurul axei minore a grinzii trebuie constrânsă. Mai multe detalii în Cum se modelează o îmbinare cu un singur șurub (Tipul de model)
Comutați parametrul Forțe în la Poziție, deoarece astfel poate fi definită poziția exactă a forței active. Poziția articulației plastice este similară cu poziția forței active: X = 365 mm. Mai multe detalii în Cum se definește poziția corectă a încărcării (Forțe în)

Cum se cunoaște poziția corectă a articulației plastice? Inginerul trebuie să decidă unde va apărea aceasta. De obicei, articulația plastică este determinată pe grindă. În acest exemplu, va apărea imediat în spatele feței ultimului element de rigidizare. Este util să citiți poziția din aplicație (vedere wireframe).

În pasul următor, trebuie definite efectele încărcărilor. Încărcările pentru analiza seismică depind de cod (factorul de suprarezistență al materialului, factorul de ecruisare) și sunt influențate și de limita de curgere, caracteristicile geometrice ale secțiunii transversale etc.

Încărcările pentru acest exemplu au fost calculate prin această procedură:

\[M_{\textrm{Ed}} = \gamma_{\textrm{sh}} \cdot f_{\textrm{y,ov}} \cdot W_{\textrm{p}l} = 1.2 \cdot 443.75 \cdot 10^6 \cdot 1.0218 \cdot 10^{-3} = 544.12 \, \textrm{kNm} \]

\( \gamma_{\textrm{sh}} = 1.2 \)

\( f_\textrm{y} = 355 \, \textrm{MPa} \)

\( f_{\textrm{y,ov}} = f_\textrm{y} \cdot \gamma_{\textrm{ov}} = 355 \cdot 1.25 = 443.75\, \textrm{MPa} \)

\( \gamma_{\textrm{ov}} = 1.25 \)

\( W_{\textrm{pl,IPE360}} = 1.0218 \cdot 10^6 \, \textrm{mm}^3 \)

\[ V_{\textrm{Ed}} = \frac{2 \cdot M_{\textrm{Ed}}}{L_{h}} = 2 \cdot \frac{544.12}{7.32} = 148.67 \, \textrm{kN} \]

\(L_{h} = 7.32 \, \textrm{m} \, -\) distanța dintre articulațiile plastice de pe grindă

Adăugați forța tăietoare și momentul încovoietor calculate ca un nou efect al încărcării (LE).

Forța tăietoare și momentul încovoietor trebuie să aibă semne corespunzătoare astfel încât momentul încovoietor să fie descrescător pe grindă în direcția depărtării de nod.

Copiați acest LE și schimbați orientarea forțelor active astfel încât al doilea LE să acționeze în direcția opusă.

Acum analiza la capacitate poate fi pornită prin comanda Calculate.

Puteți observa din rezultate că îmbinarea nu a trecut verificarea conform codului. Sunt necesare unele modificări în proiectare.

Măriți grosimea plăcii de capăt la 25 mm pentru a preveni cedarea acesteia.

Pentru a crește capacitatea portantă a stâlpului, adăugați o placă dublantă pe inima acestuia (adăugați operația de fabricație Stiffening plate).

Placa dublantă este sudată prin suduri cap la cap pe inima stâlpului; sudura la tălpi trebuie de asemenea definită.

Celelalte patru suduri trebuie adăugate pentru a suda plăcile dublante pe ambele părți ale stâlpului la ambele tălpi.

Elementele de rigidizare de la inima stâlpului trebuie tăiate și sudate la plăcile dublante prin operația de fabricație Cut of the plate.

Repetați tăierea plăcii pentru a conecta toate cele patru elemente de rigidizare la plăcile dublante.

Toate acțiunile de proiectare sunt finalizate acum, rulați Calculate în fila Check. Puteți observa că toate componentele (cum ar fi sudurile și șuruburile) au trecut verificarea conform codului. Deformația plastică a plăcilor elementului disipativ nu influențează rezultatele generale.