Kapcsolat típusa: Gerinc oldalsó hevederlemez kapcsolat
Mértékegység-rendszer: Metrikus
Tervezés szerint: AS 4100
Vizsgált elemek: Csavarok, alapanyag, hegesztések
Lemez anyaga: Grade 300
Csavarok: M20 Grade 8.8
Hegesztések: Sarokhegesztések 8 mm mérettel és 490 MPa szilárdsággal
Példa forrása: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – 9.4.1.3 fejezet
Geometria
Az UB 406×178×60 gerenda UC 254×254×89 oszlophoz csatlakozik egy 280×90 mm méretű gerinc oldalsó hevederlemezzel. Négy M20 grade 8.8 csavart alkalmaznak 70 mm osztásközzel. Feltételezzük, hogy a gerenda nem tud elfordulni és nem terhelhető a gyengébb tengely körüli hajlítónyomatékkal az elosztó gerendák és padlók miatt.
Alkalmazott teher
A gerendát nyíróerő terheli. A konzervatív megközelítés érdekében a csavarok méretezésekor a nyíróerőt az oszlop homloklapjánál kell figyelembe venni, hogy a csavarcsoport hajlítónyomatékkal is terhelve legyen – válassza az erőket 130 mm-es pozícióban. A hevederlemez és a hegesztések méretezésekor a nyíróerőt a csavarok súlypontjának helyén kell alkalmazni a gerenda gerinchezképest – válassza az erőket a csavaroknál.
Kézi számítás eredményei
B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – 9.4.1.3 fejezet eredményeit kézi számításként használják. A csavarra ható maximális nyíróerő 85,9 kN. Ez az érték közel van a csavar nyírási ellenállásához – 92,6 kN. A lemez ellenállásai – méretezési palástnyomási és szakítási kapacitás – közel kétszer akkora. A gerinc lemez nyírási ellenállása 322,6 kN, ami közel van az alkalmazott terheléshez. A sarokhegesztések mérete 8 mm és minősége 490 MPa; az ellenállás , a függőleges egységhosszra eső erő 0,84 kN/mm, így a tartalék 37 %. A leggyengébb láncszem a csavarok. A csavarokban lévő lineáris erőeloszlás feltételezésével a maximálisan alkalmazható erő 270 kN.
IDEA StatiCa eredményei
A kapcsolat mérvadó terhelési pozíciója az oszlop homloklapjánál van. A csavarcsoportot nyíróerő és hajlítónyomaték terheli. 270 kN nyíróterhelésnél a legjobban igénybevett csavart nyíróerő, V*f = 92,1 kN, és kis húzóerő, N*f = 13,5 kN terheli, az egyoldalú hevederlemez alakváltozása miatt. Ennél a 270 kN-os terhelésnél a legjobban igénybevett csavar kihasználtsága 99,9 % és a kapcsolat elérte maximális ellenállását. A nyíróerő ezen pozíciója szintén mérvadó a hevederlemez acéljának ellenállása szempontjából; az 5%-os alakváltozás 305 kN terhelésnél érhető el.
A csavarok pozíciójánál lévő nyíróterhelési pozíció mérvadó a hegesztések méretezése szempontjából. A hevederlemez ellenállása kisebb, mint a hegesztéseké, és 335 kN alkalmazott nyíróterhelésnél tönkremegy. A hevederlemez képlékeny alakváltozása az alábbi ábrán látható deformált alakon van feltüntetve.
Extrém nyíróerővel terhelt kapcsolatoknál fontos a nyíróterhelés pozíciójának gondos megválasztása, mivel a különböző elemeket jelentős hajlítónyomatékok is terhelik, amelyeket ez a nyíróerő okoz egy karhosszon.
Összehasonlítás
A gerinc oldalsó hevederlemez kapcsolat nyírási ellenállását 270 kN-nak határozták meg mind a kézi számításban, mind az IDEA StatiCa-ban a csavarok nyírási ellenállása alapján. Mind a kézi, mind a szoftveres értékelés azonos ellenállást és tönkremeneteli módot mutatott.