SteelVerificationsEN (Eurocode)CBFEMBuckling

Sườn tăng cứng bụng cột

Bài viết này cũng có sẵn bằng

AI dịch từ tiếng Anh

Đây là chương được chọn từ cuốn sách Thiết kế liên kết thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện của giáo sư Wald và cộng sự. Chương này tập trung vào kiểm tra oằn của sườn tăng cứng cột.

Mô tả

Mục tiêu của nghiên cứu này là kiểm tra phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện (CBFEM) đối với sườn tăng cứng bụng cột loại 4 trong nút liên kết dầm-cột bằng mô hình FEA nghiên cứu (RFEM) được tạo trong phần mềm Dlubal RFEM và phương pháp cấu kiện (CM).

Mô hình FEA nghiên cứu

Mô hình FEA nghiên cứu (RFEM) được sử dụng để kiểm tra mô hình CBFEM. Trong mô hình số, các phần tử vỏ tứ giác 4 nút với các nút tại góc được áp dụng. Phân tích phi tuyến hình học và vật liệu có xét đến khuyết tật (GMNIA) được áp dụng. Khuyết tật hình học tương đương được xác định từ dạng oằn đầu tiên, và biên độ được đặt theo Phụ lục C trong EN 1993-1-5:2006. Mô hình số được thể hiện trong Hình 6.3.1.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 6.3.1 Research FEA model of a beam-to-column joint with slender column web stiffener}}}

CBFEM

Quy trình thiết kế cho các tấm mảnh được mô tả trong mục 3.10. Phân tích oằn tuyến tính được tích hợp trong phần mềm. Việc tính toán sức kháng thiết kế được thực hiện theo quy trình thiết kế. F CBFEM được người dùng nội suy cho đến khi ρ ∙ α ult,k /γ M1 bằng 1. Nút liên kết dầm-cột với sườn tăng cứng bụng cột mảnh được nghiên cứu. Cùng một tiết diện được sử dụng cho dầm và cột. Chiều dày của sườn tăng cứng bụng cột thay đổi. Hình học của các ví dụ được mô tả trong Bảng 6.3.1. Nút liên kết được tải bởi mô men uốn.

Bảng 6.3.1 Tổng quan các ví dụ

Ví dụ	Cánh cột/dầm		Bụng cột/dầm		Sườn tăng cứng	Vật liệu
	b_f	t_f	h_w	t_w	t_s
	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
t3	400	20	600	12	3	S235
t4	400	20	600	12	4	S235
t5	400	20	600	12	5	S235
t6	400	20	600	12	6	S235

Ứng xử tổng thể và kiểm tra

Ứng xử tổng thể của nút liên kết dầm-cột với sườn tăng cứng bụng cột mảnh có chiều dày 3 mm được mô tả bằng biểu đồ mô men-góc xoay trong mô hình CBFEM được thể hiện trong Hình 6.3.2. Sự chú ý tập trung vào các đặc trưng chính: sức kháng thiết kế và tải trọng tới hạn. Biểu đồ được bổ sung với điểm bắt đầu chảy dẻo và sức kháng theo biến dạng dẻo 5%.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 6.3.2 Moment-rotation curve of example t3}}}

Kiểm tra sức kháng

Sức kháng thiết kế được tính toán bằng phần mềm CBFEM Idea StatiCa được so sánh với RFEM. Việc so sánh tập trung vào sức kháng thiết kế và tải trọng tới hạn. Kết quả được sắp xếp trong Bảng 6.3.2. Biểu đồ trong Hình 6.3.3 c) thể hiện ảnh hưởng của chiều dày sườn tăng cứng bụng cột đến sức kháng và tải trọng tới hạn trong các ví dụ được xem xét.

Bảng 6.3.2 Sức kháng thiết kế và tải trọng tới hạn của RFEM và CBFEM

Kết quả cho thấy sự phù hợp rất tốt về tải trọng tới hạn và sức kháng thiết kế. Mô hình CBFEM của nút liên kết với sườn tăng cứng bụng có chiều dày 3 mm được thể hiện trong Hình 6.3.3a. Dạng oằn đầu tiên của nút liên kết được thể hiện trong Hình 6.3.3b.

\textsf{\textit{\footnotesize{a)}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{b)}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{c)}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 6.3.3 a) Geometrical model b) First buckling mode c) Influence of stiffener's thickness on resistances and critical loads}}}

Các nghiên cứu kiểm tra đã xác nhận độ chính xác của mô hình CBFEM trong việc dự đoán ứng xử của sườn tăng cứng bụng cột. Kết quả của CBFEM được so sánh với kết quả của RFEM. Tất cả các quy trình đều dự đoán ứng xử tổng thể tương tự của nút liên kết. Sự khác biệt về sức kháng thiết kế trong tất cả các trường hợp đều dưới 10%.

Ví dụ chuẩn

Dữ liệu đầu vào

Dầm

$Thép S235$
$Chiều dày cánh t f = 20 mm$
$Bề rộng cánh b f = 400 mm$
$Chiều dày bụng t w = 12 mm$
$Chiều cao bụng h w = 600 mm$

Cột

$Thép S235$
$Chiều dày cánh t f = 20 mm$
$Bề rộng cánh b f = 400 mm$
$Chiều dày bụng t w = 12 mm$
$Chiều cao bụng h w = 560 mm$
$Chiều cao tiết diện h = 600 mm$

Sườn tăng cứng bụng cột phía trên

$Thép S235$
$Chiều dày sườn tăng cứng t w = 20 mm$
$Bề rộng sườn tăng cứng h w = 400 mm$

Sườn tăng cứng bụng cột phía dưới

$Thép S235$
$Chiều dày sườn tăng cứng t w = 3 mm$
$Bề rộng sườn tăng cứng h w = 400 mm$

Thiết lập tiêu chuẩn - Mô hình và lưới

$Số phần tử trên bụng hoặc cánh lớn nhất của cấu kiện là 24$

Kết quả đầu ra

$Sức kháng dẻo CBFEM = 589 kNm$
$Sức kháng oằn thiết kế CBFEM (kNm) = 309 kNm$
$Hệ số tải trọng tới hạn oằn (ứng với sức kháng oằn thiết kế = 309 kNm) α cr = 0,97$
$Hệ số tải trọng theo biến dạng dẻo 5% α ult,k = Sức kháng dẻo CBFEM / Sức kháng oằn thiết kế CBFEM = 589/309 = 1,91$

Mở trong Trình xem Tải xuống