Typ połączenia: Połączenie na podwójny łącznik na kątownik
Układ jednostek: Metryczny
Zaprojektowano zgodnie z: AS 4100
Sprawdzono: Śruby, metal podstawowy
Materiał blach: Grade 300
Śruby: M20 Grade 8.8
Przykład zaczerpnięty z: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Rozdział 9.4.1.2
Geometria
Belka UB 406×178×60 jest połączona ze słupem UC 254×254×89. Belka opiera się na wsporniku wykonanym z kątownika L150×90×12. Środnik belki jest połączony z półką słupa za pomocą drugiego kątownika L100×75×6. Wybrano śruby M20 klasy 8.8.
Obciążenie przyłożone
Siła poprzeczna 160 kN jest przyłożona do belki w miejscu środka ciężkości śrub na środniku belki.
Wyniki obliczeń ręcznych
Jako obliczenia ręczne przyjęto wyniki z B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Rozdział 9.4.1.1. Maksymalna nośność połączenia dla podpartego elementu wynosi Vcap = 186,2 kN; nośność środnika na wyboczenie podpartego elementu Vb = 179,2 kN; nośność śrub wspornika kątowego przy półce słupa V = 370,4 kN. Decydującą nośnością śrub jest nośność na ścinanie – 92,6 kN, pozostałe nośności to nośność na docisk wspornika kątowego przy otworach na śruby – 304,1 kN, nośność na rozerwanie wspornika kątowego przy otworach na śruby – 228,1 kN.
Sprawdzenie normowe w IDEA StatiCa
IDEA StatiCa stosuje naprężenie von Misesa do wyznaczania nośności blach. Diagram materiałowy stali jest dwuliniowy, a granica plastyczności jest mnożona przez współczynnik nośności ϕ = 0,9. Granica plastyczności stali zależy od jej materiału i grubości. Naprężenie von Misesa na odkształconej postaci konstrukcji można zobaczyć na poniższym rysunku. Oba kątowniki oraz środnik belki ulegają uplastycznieniu.
Wyboczenie środnika zostało rozpoznane przez B. Kirke, I.H. Al-Jamel i obliczone przy założeniu, że środnik jest całkowicie niepodparty. Jednak środnik jest utrzymywany przez śruby przy drugim kątowniku. Postać wyboczenia i współczynniki wyboczenia można zobaczyć na poniższym rysunku. Współczynnik 6,46 jest wystarczająco wysoki dla tego rodzaju postaci wyboczenia.
Śruby nie są silnie obciążone zgodnie z obliczeniami ręcznymi. Podobna sytuacja występuje w IDEA StatiCa. Śruby przy półce słupa do kątownika wspornikowego to B7–B10. Nośność na docisk i ścinanie jest obliczana zgodnie z AS 4100, więc nośności są niemal takie same jak według B. Kirke, I.H. Al-Jamel.
Sztywność obrotowa
Sztywność obrotowa tego złącza jest bardzo mała i jest klasyfikowane jako przegubowe.
Podsumowanie
Obliczenia ręczne wskazują nośność środnika belki na wyboczenie jako decydujący tryb zniszczenia, z Vb = 179,2 kN. IDEA StatiCa dopuszcza nieco wyższą nośność, 192 kN, zanim blachy osiągną graniczne odkształcenie 5%. Różnica wynosi 7 % i jest spowodowana pominięciem stabilizującego wpływu górnego kątownika na wyboczenie środnika w ocenie ręcznej.