Permite AISC utilizarea MEF pentru proiectarea îmbinărilor?

Analiza cu elemente finite în general și analiza neliniară cu elemente finite în particular sunt cunoscute de mulți ani ca metode viabile în cercetare. Acestea au contribuit la dezvoltarea ecuațiilor și prevederilor din coduri pe care inginerii le utilizează. În plus, analiza neliniară cu elemente finite a fost utilizată pe scară largă în practică în SUA și în întreaga lume pentru a rezolva probleme de inginerie, de la cele simple la cele complexe. 

Codurile și standardele americane, inclusiv ACI, AISC, TMS, NDS și altele, includ clauze care permit utilizarea analizei neliniare cu elemente finite pentru elemente structurale și îmbinări care nu sunt acoperite de coduri, acestea fiind de regulă complexe. Dacă codurile permit utilizarea acestei metode pentru probleme complexe, atunci ea poate rezolva chiar și probleme simple care au ipoteze ce simplifică soluția. Cercetările au arătat că stările limită ale elementelor și proiectarea îmbinărilor pot fi surprinse prin analiza cu elemente finite. Iată câteva dintre referințele enumerate în diverse secțiuni ale manualului AISC. 

Comentariul AISC 360 indică în diverse locuri posibilitatea utilizării analizei cu elemente finite și a analizei neliniare cu elemente finite, cum ar fi:

• „Prevederile permit, de asemenea, utilizarea analizei computaționale (de exemplu, metoda elementelor finite) pentru a înlocui ecuațiile din Specificație utilizate pentru evaluarea stărilor limită acoperite de Capitolele D până la H, J și K" în secțiunea de Comentariu: Anexa 1, Comm 1.1 pagina 573, din ediția a 16-a a manualului AISC.
• „Orice metodă de proiectare bazată pe analiza inelastică și care satisface cerințele generale date este permisă. Aceste metode pot include utilizarea analizei neliniare cu elemente finite (Crisfield, 1991; Bathe, 1995) bazate pe elemente de continuu pentru proiectarea unui singur element structural, cum ar fi o îmbinare, sau utilizarea analizelor de cadru inelastic de ordinul doi (Clarke et al., 1992; McGuire et al., 2000) pentru proiectarea unui sistem structural format din grinzi, stâlpi și îmbinări." În Comm 1.3 16.1-582 din ediția a 16-a a manualului AISC.
• „Atunci când îmbinările care urmează a fi modelate nu se încadrează în intervalul bazelor de date, poate fi posibil să se determine caracteristicile de răspuns din teste, modelare simplă a componentelor sau studii cu elemente finite (FEMA, 1995)." În B3. Comentariu, pagina 16.1-322 din ediția a 16-a a manualului AISC. 
• „Atunci când inginerul proiectant întâlnește grinzi care nu conțin o axă de simetrie sau orice altă formă pentru care nu există prevederi în celelalte secțiuni ale Capitolului F, tensiunile trebuie limitate la tensiunea de curgere sau la tensiunea de flambaj elastic. Distribuția tensiunilor și/sau tensiunea de flambaj elastic trebuie determinate din principiile mecanicii structurale, manuale sau ghiduri, cum ar fi Ghidul SSRC (Ziemian, 2010), articole din reviste de specialitate sau analize cu elemente finite. Alternativ, proiectantul poate evita problema prin selectarea secțiunilor transversale dintre numeroasele opțiuni prezentate în secțiunile anterioare ale Capitolului F." în Comm. F12 16.1-393 din ediția a 16-a a manualului AISC. 
• „Pentru lungimi ale sudurii mai mari de 100 de ori dimensiunea sudurii, lungimea efectivă trebuie considerată mai mică decât lungimea reală. Factorul de reducere, prevăzut în Secțiunea J2.2b, este echivalent cu cel din CEN (2005), care reprezintă o aproximare simplificată a formulelor exponențiale dezvoltate prin studii cu elemente finite și teste efectuate în Europa de-a lungul multor ani." În Comm J2. pagina 16.1-484 din ediția a 16-a a manualului AISC.

AISC Design Guide 1 Proiectarea îmbinărilor de bază pentru structuri metalice, ediția a treia, conține două anexe noi (Anexele C și D) pentru a furniza metode de reprezentare a îmbinărilor de bază ale stâlpilor în analiza de cadru și îndrumări de proiectare privind simularea acestora prin analiza cu elemente finite.

• Anexa D - Îndrumar pentru utilizarea analizei cu elemente finite pentru analiza și proiectarea plăcilor de bază, axat pe detaliile îmbinărilor de bază ale stâlpilor expuși

AISC Design Guide 24 Îmbinări pentru secțiuni structurale tubulare, ediția a treia, citează:

• „Comentariul la Capitolul K al Specificației AISC citează analiza inelastică cu elemente finite (EF) ca instrument de proiectare dincolo de limitele de aplicabilitate pentru inginerii cu experiență, iar această opțiune este permisă de Anexa 1 a Specificației AISC. Atât îmbinările sudate, cât și cele cu șuruburi pot fi proiectate prin metode EF, analiza elastică fiind suficientă pentru proiectarea la oboseală, dar analiza inelastică fiind în general necesară pentru a surprinde starea limită ultimă. Orice limitări ale software-ului ales trebuie verificate întotdeauna pentru a se asigura că software-ul are capacitatea de a investiga și surprinde în mod corespunzător starea limită investigată. Aceasta poate implica confirmarea analizei neliniare, a criteriilor de cedare, a numărului suficient de noduri și elemente permise, a tipurilor de elemente din bibliotecă și altele."  în Capitolul 2.13, pg 41.
• „În acest caz, tehnica de modelare EF și parametrii de plasă și material aleși trebuie verificați față de unele analize EF din literatura de cercetare sau din cazuri de referință colectate (care la rândul lor au fost validate), cum ar fi cele ale lui Wald et al. (2017)." în Capitolul 2.13 pg 41. 

Inginerii structuriști și proiectanții de îmbinări pot utiliza un set de instrumente pentru a-și îndeplini sarcinile - pentru a proiecta îmbinări metalice în condiții de siguranță, precizie și eficiență conform AISC. IDEA StatiCa, cu soluția sa unică și testată de MEF, face parte din acest set de instrumente. Citiți mai multe despre metodă în Fundamentele teoretice și setul extins de verificări.