Typ přípoje: Přípoj dvojitým úhelníkem
Soustava jednotek: Metrická
Navrženo podle: AS 4100
Posuzováno: Šrouby, základní materiál
Materiál plechu: Grade 300
Šrouby: M20 Grade 8.8
Příklad převzat z: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Chapter 9.4.1.1
Geometrie
Nosník UB 406×178×60 je připojen ke sloupu UC 254×254×89 dvěma úhelníky L100×6.
Jsou zvoleny šrouby M20 třídy 8.8 s roztečí 70 mm.
Přiložené zatížení
Nosník je zatížen posouvající silou 190 kN. Z důvodu konzervativního přístupu by pro návrh šroubů ve stojině nosníku měla být posouvající síla uvažována v poloze líce sloupu, takže skupina šroubů je zatížena také ohybovým momentem – síly se volí v poloze 130 mm. Pro návrh úhelníků a skupiny šroubů u líce sloupu by měla být posouvající síla přiložena v poloze těžiště šroubů ve stojině nosníku – síly se volí v šroubech.
Porovnání ručního výpočtu a IDEA StatiCa
Jako ruční výpočet jsou použity výsledky z B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Chapter 9.4.1.1.
Přípoj stojiny nosníku
Skupina šroubů je zatížena posouvající silou 190 kN a ohybovým momentem vyplývajícím ze vzdálenosti mezi přiloženým zatížením u líce sloupu a těžištěm skupiny šroubů ve stojině nosníku, 190 kN × 65 mm = 12,35 kNm. Maximální síla ve šroubu byla vypočtena jako 71,1 kN. Výsledky IDEA jsou zobrazeny na obrázku níže. Šipky znázorňují reakci plechu na sílu ve šroubu.
Maximální síla je ve šroubu B4, každá střižná rovina přenáší 36,3 kN, tj. celý šroub přenáší 2 × 36,3 = 72,6 kN, což se těsně shoduje s ručním výpočtem.
Únosnosti šroubů využívají vzorce z AS 4100, takže se dokonale shodují, např. normové posouzení únosnosti šroubu ve smyku (každá střižná rovina je posuzována samostatně):
Únosnosti v protlačení při ručním výpočtu rozdělují posouvající sílu na složky ve směrech přímo k okraji plechu. IDEA StatiCa naproti tomu používá ve vzorci směr vektoru. Pro každý šroub je zobrazeno pouze nejrozhodující posouzení.
Šrouby v IDEA StatiCa jsou zatíženy také malými tahovými silami v důsledku deformace plechů. Tyto síly jsou v ručním výpočtu zanedbány.
Přípoj k pásnici sloupu
Pro posouzení šroubů u pásnice sloupu je síla přiložena v těžišti šroubů ve stojině nosníku. Šrouby jsou zatíženy významnou tahovou silou, která je rovněž rozhodující pro deformaci úhelníků. Plastické přetvoření je zobrazeno na obrázku níže. Limitní plastické přetvoření je 5 % podle evropské normy EN 1993-1-5.
Maximální tahová síla je v horní řadě šroubů B8 a B12. Povšimněte si poklesu posouvajících sil ve šroubech B1–B4, které jsou zatíženy pouze posouvající silou bez ohybového momentu. Posouvající síly ve šroubech B5–B12 jsou vyšší než podle ručního výpočtu: Vf* = 190 / 8 = 23,75 kN. Tento rozdíl je způsoben výraznou deformací úhelníků, která také způsobuje sklon posouvajících sil.
Návrhová únosnost styčníku
Rezervu v únosnosti lze zjistit pomocí typu analýzy návrhové únosnosti styčníku. Vzhledem k plastizaci úhelníků je rezerva malá. Styčník by selhal při součiniteli zatížení 103,4 %, tj. při posouvající síle Vf* = 196,5 kN.
Tuhost
Tuhost přípoje lze stanovit nastavením typu analýzy na „Tuhost", nastavením nosníku jako posuzovaného prvku a zadáním správné „Teoretické délky" posuzovaného prvku (obvykle rozpětí nosníku, osa od osy sloupů). Software vypočítá sečnou tuhost při zadaném zatížení a počáteční tuhost při 2/3 Mj,Rd, do které se předpokládá lineární diagram moment–rotace. Styčník je klasifikován podle počáteční tuhosti Sj,ini.
Závěr
IDEA StatiCa Connection poskytuje výsledky podobné ručnímu výpočtu. Vyžaduje inženýrský úsudek při určování polohy posouvajícího zatížení, ale všechna posouzení jsou provedena rychle a automaticky. Síly ve šroubech jsou ovlivněny deformací plechů a rozdíl může být významný, pokud plechy plastizují. Síly působící na jednotlivé komponenty jsou z tohoto důvodu obecně vyšší než podle ručního výpočtu s předpokladem malých deformací.