Trong thi công bể thép dạng tấm ghép, nhiều loại liên kết được sử dụng. Trong nghiên cứu điển hình ngắn này do Dale Price, Kỹ sư kết cấu tại Structural Science Ltd. biên soạn, liên kết thanh giằng được thảo luận — đây là liên kết chịu áp lực thủy tĩnh ngang của nước tác dụng lên thành bể.
Về liên kết được kiểm tra
Như có thể thấy trong Hình 1, liên kết thanh giằng bu lông thép hoặc bản góc bao gồm một bản mã chân cột mỏng với bản mã liên kết đơn được hàn, kết nối thanh giằng góc giữa đáy và thành hoặc các góc thành bể, và có thể chịu lực kéo thiết kế 75 kN trong các trường hợp thông thường.
Theo truyền thống, thiết kế thường được thực hiện bằng tính toán thủ công và việc xác minh các liên kết được khẳng định thông qua thử nghiệm phòng thí nghiệm tốn kém ở quy mô thực tế của các cấu kiện và thử nghiệm mô hình thực địa quy mô thực tế của bể.
Hình ảnh dưới đây cho thấy thử nghiệm quy mô thực tế gần đây của một bể nước, trong đó thanh giằng được kết nối với các đầu đo biến dạng để liên tục theo dõi tải trọng trên các thanh giằng trong quá trình đổ nước và thử nghiệm nước tĩnh dài hạn.
Tại phòng thí nghiệm, hình ảnh tiếp theo cho thấy liên kết thanh giằng đang được thử nghiệm kiểm chứng theo yêu cầu tiêu chuẩn (và tất nhiên còn có các thử nghiệm độ bền và phá hoại khác không được trình bày ở đây).
Liên kết thanh giằng đã được phân tích bằng IDEA StatiCa Connection, và các ảnh chụp màn hình dưới đây tóm tắt quy trình:
Bố trí tổng thể của liên kết với bu lông và mối hàn chịu tải trọng dọc trục thiết kế 75 kN lên các thanh giằng, biểu đồ ứng suất tương đương chỉ ra các vùng cấu kiện chịu ứng suất cao, và chỉ số biến dạng dẻo phát triển trên bản mã chân cột.
Tất nhiên, ngoài kết quả phân tích thuần túy, quan trọng hơn, IDEA StatiCa Connection cung cấp kiểm tra tiêu chuẩn EN/AISC tổng thể cho tất cả các cấu kiện, như được thể hiện trong hai hình tiếp theo, cho chúng ta kết quả Đạt/Không đạt rất rõ ràng.
Kết luận, sự tương quan về ứng xử liên kết và tải trọng giữa thử nghiệm quy mô thực tế/phòng thí nghiệm và phần mềm CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) rất tốt, và do đó, chương trình thử nghiệm quy mô thực tế đã xác nhận tính hợp lệ và độ chính xác của phần mềm IDEA StatiCa trong thiết kế liên kết. Nhìn chung, các thiết kế liên kết đặc chế trong tương lai hiện có thể được thực hiện nhanh chóng bằng phần mềm này mà không cần triển khai và lập kế hoạch các chương trình thử nghiệm tốn kém và kéo dài. Phần mềm hiện đang được sử dụng để hợp lý hóa và phát triển các thiết kế liên kết tốt hơn, mang lại lợi ích tiết kiệm chi phí và quy trình sản xuất. Các liên kết đặc chế khó khác liên quan đến thiết kế bể hiện đang được nghiên cứu bằng phần mềm IDEA StatiCa Connection.
Biểu diễn hình dạng biến dạng giúp kỹ sư hiểu rõ hơn về ứng xử của liên kết
Tóm lại, một số lợi ích chính của việc sử dụng IDEA StatiCa là:
- Giảm thời gian thực hiện công việc thiết kế liên kết lặp đi lặp lại tại bàn làm việc.
- Khả năng mô hình hóa tất cả các cấu kiện của liên kết trong một thiết kế duy nhất, tức là mối hàn, bu lông, bản thép và tiết diện trong một tổ hợp, đồng thời hiểu rõ hơn sự tương tác giữa các cấu kiện riêng lẻ và so sánh với việc tách liên kết thành các cấu kiện thiết kế riêng biệt.
- Liên tục nghiên cứu, phát triển và khảo sát các liên kết đặc chế cũ và mới mà không cần lập kế hoạch các chương trình thử nghiệm quy mô thực tế kéo dài và tốn kém để xác minh thiết kế liên kết.
- Cải thiện các liên kết hiện có bằng cách hợp lý hóa kích thước bản thép hoặc tiết diện, thay đổi cấu hình để giảm chi phí sản xuất, và xác minh các lực thiết kế tăng so với thiết kế thông thường, ví dụ như lực động đất tác dụng lên thành bể.
- Thử nghiệm quy mô thực tế đã tạo ra sự tin tưởng trong việc áp dụng thiết kế các liên kết như vậy bằng phương pháp phần tử hữu hạn, đặc biệt là phần mềm IDEA StatiCa Connection dựa trên phương pháp CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) mới.
- Lựa chọn thiết kế theo các tiêu chuẩn liên kết của các quốc gia khác nhau được cập nhật.
