Îmbinare cu cornier de prindere dublu

Tipul îmbinării: Îmbinare cu cornier de prindere dublu

Sistem de unități: Metric

Proiectat conform: AS 4100

Investigat: Șuruburi, metal de bază

Material placă: Grad 300

Șuruburi: M20 Grad 8.8

Exemplu preluat din: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capitolul 9.4.1.1

Geometrie

Grinda UB 406×178×60 este conectată la stâlpul UC 254×254×89 prin două corniere L100×6.

Șuruburile M20 grad 8.8 sunt selectate cu pasul de 70 mm.

Încărcare aplicată

Grinda este încărcată de o forță tăietoare de 190 kN. Pentru a fi conservativ, la proiectarea șuruburilor de la inima grinzii, forța tăietoare trebuie să fie la poziția feței stâlpului, astfel încât grupul de șuruburi să fie încărcat și de momentul încovoietor – se selectează forțele în poziția 130 mm. Pentru proiectarea cornierelor și a grupului de șuruburi de la fața stâlpului, forța tăietoare trebuie aplicată la poziția centrului de greutate al șuruburilor de la inima grinzii – se selectează forțele în șuruburi.

Comparație între calculul manual și IDEA StatiCa

Rezultatele din B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Capitolul 9.4.1.1 sunt utilizate ca și calcul manual.

Îmbinarea inimii grinzii

Grupul de șuruburi este încărcat de forța tăietoare de 190 kN și de momentul încovoietor rezultat din distanța dintre încărcarea aplicată la fața stâlpului și centrul de greutate al grupului de șuruburi de la inima grinzii, 190 kN × 65 mm = 12,35 kNm. Forța maximă în șurub a fost calculată ca 71,1 kN. Rezultatele IDEA sunt prezentate în figura de mai jos. Săgețile indică reacția plăcii asupra forței din șurub.

Forța maximă se află în șurubul B4; fiecare plan de forfecare transferă 36,3 kN, adică întregul șurub transferă 2 × 36,3 = 72,6 kN, ceea ce coincide îndeaproape cu calculul manual.

Rezistențele șuruburilor utilizează formulele din AS 4100, astfel încât coincid perfect, de exemplu verificarea rezistenței la forfecare a șurubului (fiecare plan de forfecare este verificat separat):

Rezistențele la sfâșiere din calculul manual împart forța tăietoare în componente în direcțiile direct spre marginea tablei. Pe de altă parte, IDEA StatiCa utilizează direcția vectorului în formulă. Doar verificarea cea mai decisivă este prezentată pentru fiecare șurub.

Șuruburile din IDEA StatiCa sunt încărcate și de forțe de întindere mici datorită deformației plăcilor. Aceste forțe sunt neglijate în calculul manual.

Îmbinarea la talpa stâlpului

Pentru verificarea șuruburilor de la talpa stâlpului, forța este aplicată la centrul de greutate al șuruburilor de la inima grinzii. Șuruburile sunt încărcate de o forță de întindere semnificativă, care este și decisivă pentru deformația cornierelor. Deformația plastică este prezentată în figura de mai jos. Deformația plastică limită este de 5 % conform codului european EN 1993-1-5.

Forța de întindere maximă se află în rândul superior de șuruburi, B8 și B12. Se observă scăderea forțelor tăietoare în șuruburile B1–B4, care sunt încărcate doar de forța tăietoare și nu de momentul încovoietor. Forțele tăietoare în șuruburile B5–B12 sunt mai mari decât conform calculului manual: V_f* = 190 / 8 = 23,75 kN. Această diferență este cauzată de deformația semnificativă a cornierelor, care determină și înclinarea forțelor tăietoare.

Rezistența de calcul a rostului

Rezerva de rezistență la încărcare poate fi observată prin tipul de analiză a rezistenței de calcul a rostului. Datorită curgerii cornierelor, rezerva este redusă. Rostul ar ceda la factorul de încărcare de 103,4 %, adică forța tăietoare V_f* = 196,5 kN.

Rigiditate

Rigiditatea îmbinării poate fi determinată prin setarea tipului de analiză la „Rigiditate", setarea grinzii ca element analizat și setarea corectă a „Lungimii teoretice" a elementului analizat (de obicei deschiderea grinzii, de la centru la centru al stâlpilor). Software-ul calculează rigiditatea secantă la încărcarea setată și rigiditatea inițială la 2/3 M_j,Rd, până la care diagrama moment–rotație este considerată liniară. Rostul este clasificat în funcție de rigiditatea inițială S_j,ini.

Concluzie

IDEA StatiCa Connection furnizează rezultate similare cu calculul manual. Necesită raționament ingineresc în determinarea poziției încărcării tăietoare, dar toate verificările sunt efectuate rapid și automat. Forțele din șuruburi sunt influențate de deformația plăcilor, iar diferența poate fi semnificativă dacă plăcile curg. Forțele care acționează asupra componentelor sunt din acest motiv, în general, mai mari decât conform calculului manual cu ipoteza deformațiilor mici.