Analiza rigidității - îmbinare moment W la HSS (AISC)

Exemplul este preluat din articolul Shearly Perfect de Larry S. Muir și Carlo Lini:

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

O grindă W16x31 cu o deschidere de 30 de picioare este conectată la un stâlp HSS 10x10x1/2 și încărcată cu o forță de forfecare de 10 kips și un moment încovoietor de 318 kip-in.

Această îmbinare este adesea clasificată ca rigidă deoarece tălpile sunt sudate direct la stâlp. Cu toate acestea, peretele stâlpului din secțiune tubulară nu este susținut direct și se deformează semnificativ. Autorii furnizează o metodă foarte simplificată pentru estimarea rigidității acestei îmbinări:

IDEA StatiCa oferă o analiză detaliată a rigidității bazată pe elemente finite. Sunt afișate mai multe valori:

• M_Ed - momentul încovoietor impus
• M_j,Rd - rezistența la încărcare a îmbinării
• S_j,ini - rigiditatea inițială considerată ca rigiditate secantă la 2/3 M_j,Rd
• S_js - rigiditatea secantă la încărcarea impusă
• \(\phi\) - rotația la încărcarea impusă
• \(\phi_c\) - capacitatea de rotație estimată (la 15 % deformație plastică a plăcilor de oțel; se menționează că toate celelalte moduri de cedare sunt neglijate - trebuie asigurată o alcătuire corespunzătoare, precum și rezistența sudurilor și a șuruburilor)
• L - lungimea elementului analizat utilizată pentru clasificarea în funcție de rigiditate
• S_j,R - limita inferioară pentru îmbinarea rigidă
• S_j,P - limita superioară pentru îmbinarea articulată

Conform ambelor abordări, îmbinarea este clasificată ca semi-rigidă. Autorul afirmă: „Pe baza acestei analize, este îndoielnic că îmbinarea poate fi considerată o îmbinare cu încastrare completă, deși un model mai precis ar putea conduce la o valoare a încastrării mai apropiată de 20." Prin „mai apropiată de 20", autorii se referă la valoarea \(\frac{K_s L}{E I}\) egală cu 5,3 în acest caz. Aceasta înseamnă că îmbinarea este probabil mai rigidă. Acest lucru este confirmat de analiza rigidității în IDEA Connection. 

Este important de menționat că sudurile cap la cap cu penetrare completă ale tălpilor grinzii nu garantează o îmbinare rigidă. Rigiditatea rezemării, în acest caz peretele secțiunii HSS, trebuie de asemenea luată în considerare.