Mô tả
Trong nghiên cứu này, khả năng chịu lực dọc trục của các liên kết tiết diện rỗng tròn (CHS) được khảo sát bằng cách so sánh kết quả từ CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) với các tiêu chuẩn thiết kế châu Âu và Mỹ liên quan (EN 1993-1-8 và AISC 360-22). Các so sánh cũng được thực hiện với dự thảo tiêu chuẩn châu Âu mới (Fpr EN 1993-1-8), trong đó chứa đựng những nội dung tiên tiến nhất hiện nay.
Nghiên cứu đã kiểm tra toàn bộ phạm vi hiệu lực được định nghĩa trong các tiêu chuẩn thiết kế. Phạm vi này xác định dải tiết diện liên kết được các tiêu chuẩn bao phủ, dựa trên các đặc tính hình học và vật liệu được thiết lập thông qua nghiên cứu và thí nghiệm. Đối với tiết diện rỗng tròn (CHS), các đặc tính này bao gồm đường kính, chiều dày thành ống và mác thép. Phạm vi hiệu lực đảm bảo rằng chỉ các dạng phá hoại dự kiến mới chi phối ứng xử của liên kết; ví dụ, loại trừ các trường hợp mà oằn cục bộ có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của liên kết.
Nghiên cứu đánh giá một tập hợp lớn các cặp tiết diện sử dụng cả quy trình theo tiêu chuẩn và phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện (CBFEM). Các phân tích bao gồm các biến thể về thông số hình học và vật liệu, như kích thước tiết diện, mác thép, tải trọng trước trên thanh chủ và góc của thanh giằng. Tất cả các tính toán được thực hiện bằng các script Python và chạy trong môi trường Python. Các phân tích CBFEM được thực hiện thông qua IDEA StatiCa Connection REST API.
Kết quả
EN 1993-1-8 và AISC 360-22 cho kết quả gần như giống nhau vì chúng dựa trên cùng một phương pháp luận. Tuy nhiên, dự thảo tiêu chuẩn Fpr EN 1993-1-8 giới thiệu các cải tiến cho liên kết tiết diện rỗng tròn (CHS). Dự thảo dự đoán khả năng chịu lực ít thiên về an toàn hơn so với EN 1993-1-8 — lên đến 55% đối với các thông số được chọn — và kết quả của nó tương quan tốt hơn với CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện).
Ví dụ so sánh nút liên kết X giữa CBFEM và Fpr EN 1993-1-8 với ứng suất pháp trong thanh chủ
Kết quả CBFEM đối với các trường hợp không có tải trọng trước trên thanh chủ nhìn chung phù hợp với các quy định của tiêu chuẩn. Tuy nhiên, khi thanh chủ được gia tải trước, kết quả CBFEM có sự khác biệt so với các tiêu chuẩn. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ được thực hiện để xác định liệu hàm giảm khả năng chịu lực hiện tại của các tiêu chuẩn đối với thanh chủ được gia tải trước có cần cải thiện hay không.
Các ví dụ kiểm tra:
- Thiết kế liên kết thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện: chương sách CHS
- Thiết kế liên kết thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện: chương sách RHS
Truy cập toàn văn luận văn tại đây: Thiết kế nút liên kết tiết diện rỗng: So sánh các phương pháp thiết kế
GitHub với toàn bộ dự án: Thiết kế nút liên kết tiết diện rỗng: So sánh các phương pháp thiết kế