Features

Cıvatalar ve cıvatalı birleşimler

04.02.2021

| Yazar: Alexander Szotkowski

Steel

Bolts

Connection

Bu makale aynı zamanda şu dillerde de mevcuttur:

İngilizceden yapay zeka tarafından çevrildi

Cıvatalar ve kaynaklar, çelik birleşimlerin tasarımında en zorlu elemanlardır. Excel tabloları çoğu zaman hesaplamalarını aşırı basitleştirir. Genel Sonlu Elemanlar Yöntemi programlarında modellenmesi karmaşıktır; çünkü bu programlar önceden tanımlanmış eleman setleri sunmaz. Bu nedenle CBFEM yöntemi geliştirilmiş ve IDEA StatiCa'ya entegre edilmiştir.

CBFEM'e göre cıvata modeli

IDEA StatiCa, çözücüsünde benzersiz bir yöntem olan Bileşen Tabanlı Sonlu Elemanlar Yöntemi (CBFEM)'ni kullanmaktadır. CBFEM'de kullanılan cıvata modeli, çeşitli çelik tasarım yönetmeliklerine göre tanımlanmış ve doğrulanmıştır. Yük direnci ve deformasyon kapasitesi, başlıca deneysel araştırma programlarıyla da karşılaştırılmıştır.

Bileşen Tabanlı Sonlu Elemanlar Yöntemi'nde (CBFEM), çekme, kesme ve yatak basıncı davranışıyla cıvata, bağımlı doğrusal olmayan yaylarla tanımlanan bir bileşendir. Çekmedeki cıvata, eksenel başlangıç rijitliği, tasarım direnci, akma başlangıcı ve deformasyon kapasitesiyle bir yay ile tanımlanır. Akma başlangıcı ve deformasyon kapasitesi için plastik deformasyonun yalnızca cıvata gövdesinin dişli kısmında meydana geldiği varsayılır.

Teorik arka planımızda, CBFEM yönteminin cıvataları nasıl tanımladığı ve doğruladığı hakkında daha fazla bilgi bulabilirsiniz. CBFEM hakkında genel olarak daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız, tam Genel teorik arka plan başlamak için kesinlikle en iyi yerdir.

Tasarım yönetmeliklerine göre cıvatalar

CBFEM'in cıvataları bireysel tasarım yönetmelikleri açısından nasıl ele aldığına bir göz atalım. Şimdiye kadar IDEA StatiCa, cıvata ve ön yüklemeli cıvataların tasarımı ve/veya detaylandırmasının çözüldüğü sekiz tasarım yönetmeliğini desteklemektedir.

Eurocode'a göre cıvata ve ön yüklemeli cıvataların kontrolü

Kesmedeki cıvataların başlangıç rijitliği ve tasarım direnci, CBFEM'de EN 1993-1-8'deki Md. 3.6 ve 6.3.2'ye göre modellenmiştir. Yatak basıncını ve çekmeyi temsil eden yay, EN 1993-1-8'deki Md. 3.6 ve 6.3.2'ye göre başlangıç rijitliği ve tasarım direnciyle iki doğrulu kuvvet-deformasyon davranışına sahiptir.

Detaylandırma

Cıvata kontrolü, Kod kurulumunda seçenek seçilirse gerçekleştirilir. Cıvata merkezinden plaka kenarlarına ve cıvatalar arasındaki boyutlar kontrol edilir. EN 1993-1-8'deki Tablo 3.3'te kenar mesafesi e = 1,2 ve cıvatalar arası aralık p = 2,2 önerilmektedir. Kullanıcılar her iki değeri de Kod kurulumunda değiştirebilir.

AISC'e göre cıvata ve ön yüklemeli cıvataların kontrolü

Cıvatalardaki kuvvetler sonlu elemanlar analizi ile belirlenir. Çekme kuvvetleri kaldırma kuvvetlerini içerir. Cıvata dirençleri AISC 360 - Bölüm J3'e göre kontrol edilir.

Detaylandırma

Cıvatalar arasındaki minimum aralık ve cıvata merkezinden bağlantılı parçanın kenarına olan mesafe kontrol edilir. Cıvata merkezleri arasındaki minimum aralık, nominal cıvata çapının 2,66 katı (Kod kurulumunda düzenlenebilir) olarak AISC 360-16 – J.3.3'e göre kontrol edilir. Cıvata merkezinden bağlantılı parçanın kenarına olan minimum mesafe AISC 360-16 – J.3.4'e göre kontrol edilir; değerler Tablo J3.4 ve J3.4M'dedir.

Diğer standartlara göre cıvata ve ön yüklemeli cıvataların kontrolü

Cıvata detaylandırması

Mesafeler nasıl ayarlanır

Cıvata yatak basıncı direnci için kullanılan kenar mesafeleri, genel plaka geometrileri, açıklıklı plakalar, kesikler vb. için uygun olmalıdır.

Algoritma, belirli bir cıvatadaki sonuç kesme kuvveti vektörünün gerçek yönünü okur ve ardından yatak basıncı kontrolü için gereken mesafeleri hesaplar.

Uç (e₁) ve kenar (e₂) mesafeleri, plaka konturunu üç segmente bölerek belirlenir. Uç segment, kuvvet vektörü yönünde 60°'lik bir aralıkla gösterilir. Kenar segmentleri, kuvvet vektörüne dik iki 65°'lik aralıkla tanımlanır. Cıvatadan ilgili segmente olan en kısa mesafe, uç veya kenar mesafesi olarak alınır.

Cıvata delikleri arasındaki aralık mesafeleri (p₁; p₂), çevreleyen cıvata delikleri yarıçaplarının yarısı kadar sanal olarak büyütülmesi, ardından kesme kuvveti vektörü yönünde ve ona dik iki doğru çizilmesiyle belirlenir. Bu doğrularla kesişen büyütülmüş cıvata deliklerine olan mesafeler, hesaplamada p₁ ve p₂ olarak dikkate alınır.

Doğrulama örnekleri

Sonuçları diğer hesaplama yöntemleriyle karşılaştırmak için çeşitli doğrulama örnekleri hazırladık.

EN

AISC

Daha fazla doğrulama örneği

İnşaat mühendisleri için patentli teknoloji

Cıvata modeli çözümümüzün bir ABD patentinin parçası olduğunu biliyor muydunuz? Başarı hikayemizi buradan okuyun.

Tek cıvatalı birleşim - çözümümüz

Bazen mühendis, özellikle bir menteşe, bir çapraz, bir çubuk veya bir diyagonal bekleniyorsa yalnızca bir cıvatalı birleşim yapmak zorunda kalır. Bu tür bir işlemi modellemek ve hesaplamak için elemanın uygun Model tipini tanımlamanız gerekir. Bu konuda daha fazla bilgiyi buradan okuyabilirsiniz.

Cıvatalar, kaynaklar ve birleşimin rijitliği

Hem cıvataların hem de kaynakların avantajları ve dezavantajları vardır. Bir birleşim seçerken önemli hususlardan biri planlanan rijitliktir. Genel olarak, cıvatalı bir birleşim hiçbir zaman kaynaklı bir birleşim kadar rijit değildir. Cıvatalı bir birleşim seçerseniz, bu tür bir birleşimin rijitliğini hesaplamanızı ve elde edilen rijitliği genel yapıda dikkate almanızı öneririz. Böyle bir hesaplamanın nasıl göründüğünü ve neler gerektirdiğini buradan okuyabilir veya bu videoyu izleyebilirsiniz.