IDEA StatiCa 21.0 sürümündeki analiz modeli iyileştirmeleri

Birleşim modeli, yoğunlaştırılmış elemanın eklenmesiyle büyük ölçüde iyileştirildi. Bu eleman, eleman ucunun arkasına eklenir ve elemanın elastik kabuk modeliyle aynı özelliklere sahiptir. Yalnızca tek bir eleman olmasına karşın, eleman uçlarında herhangi bir elastik deformasyon ve gerilmenin gelişmesine izin verir. Bu sayede, kabuk elemanlardan oluşan eleman bölümü daha kısa olabilir ve yine de model davranışını iyileştirebilir. Kabuk elemanlarla modellenen açık ve kutu kesitler için varsayılan uzunluk, kesit dış boyutlarının büyüğünün 1,25 × katına düşürüldü. Yoğunlaştırılmış elemanın uzunluğu, kesit dış boyutlarının büyüğünün 4 × katıdır (süpereleman son kullanıcıya görünmez). Tek fark, doğrusal burkulma ve rijitlik analizlerinde yoğunlaştırılmış elemanın uzunluğunun kesit dış boyutlarının büyüğünün 0,5 × katı olmasıdır. Bunun nedeni, burkulma mod şekillerinin elemanlarda değil, birleşimin iç plakalarında kalmasını sağlamaktır. 

Bu değişikliğin başlıca faydaları şunlardır:  

• %30 daha hızlı hesaplama süreleri (çok sayıda proje üzerinde ortalama olarak) 
• Daha hızlı sonuç görselleştirme 
• Kutu kesit birleşimlerinin daha doğru modellenmesi  

Bu değişiklik başlangıçta kutu kesit birleşimlerinin analizini iyileştirmek amacıyla yapıldı; ancak faydaları tüm modeller için geçerlidir. 

Başlıca sonuçlar nelerdir? Sürümler arasında bazı sonuçlar değişmektedir; bununla birlikte, IDEA StatiCa çok sayıda otomatik test çalıştırmaktadır. Büyük çoğunlukta, sonuçlardaki fark %1'in altında kalmıştır. Ancak bazı durumlarda farklar daha büyüktür. Bu durumlar şunlardır:

Kabuk modelin ucunda kesit deformasyona uğrar 

Bu etki, değişikliğin yapılmasının temel nedenidir. Kesit, artık kabuk elemanlardan oluşan modelin uçlarında deformasyona uğrayabilir. Kutu kesit birleşimleri görece uzun elemanlar gerektirir – kesit çapının 10 katına kadar. Aksi takdirde, sınır koşulları birleşimin yük taşıma kapasitesini etkileyebilir. Kabuk elemanlardan oluşan model bölümünün arkasına yoğunlaştırılmış eleman eklenerek hesaplama, aynı hassasiyetle çok daha hızlı gerçekleştirilir. 

Yoğunlaştırılmış elemanın yalnızca elastik özelliklere sahip olduğunu unutmayın. Plastik gerinim eleman uçlarına ulaşmamalıdır. Aksi takdirde, birleşimin kapasitesini etkileyebilir. 

Daha kısa eleman saplamaları uçlarda akma yapmaz

Bu durum, örneğin birleşime çok yakın bir kuvvetle kesme yönünde ağır biçimde yüklenen kolon konsollarda söz konusudur. Elemanların daha kısa olması nedeniyle, eleman ucundaki eğilme momenti azalır.

Eleman saplamasi eğilmede hâlâ göçerse, alternatif çözüm elemanı rijitleştirici eleman olarak modellemek ve kesme kuvvetini uygulamak için hayali bir eleman kullanmaktır. 

Burulma  

Çarpılma, düğüm noktasını kiriş ucuna bağlayan çok noktalı bağlar tarafından kısıtlanıyordu. Bu bağlar, modele yük uygulamak için kullanılır. Artık yoğunlaştırılmış eleman, kısıtlamaları daha ileriye taşır ve eleman deformasyon yapabilir. Bu durum, birleşimde daha büyük bir çift moment (çarpılma momenti) oluşmasına yol açar. 

Bu durum, genellikle ikincil kirişin ana kirişe tek taraflı birleşimi için geçerlidir. Eleman tasarımının başka bir yerde yapılması gerektiğini ve ayrıca çarpılmanın neden olduğu çift momentin yazılım paketleri tarafından çoğunlukla ihmal edildiğini, ancak dikkate alınması gerektiğini lütfen unutmayın. Açık kesitli elemanların çarpılma direnci şaşırtıcı derecede düşüktür.

Basitleştirilmiş yükleme / Dengede yükler 

Basitleştirilmiş yükleme kullanılırken ve taşıyıcı olarak sürekli eleman seçildiğinde, eleman uzunlukları 1,5 × h'den (1,25 + 4) × h'ye değiştiğinden iç kuvvetler farklıdır.  

• İç kuvvetler farklıdır 
• Kolon gövde paneli kesme yönünde daha ağır yüklenir. Bununla birlikte, sürekli elemanın davranışını doğru biçimde yakalamak için dengede yükler seçeneği gereklidir. 

Dengede yükler kullanımı her zaman önerilir.

Kutu kesitler için kabuk eğilme direnci azaltıldı

Yönetmeliklerdeki kutu kesit birleşimlerinin yük kapasiteleri, deneylerden ve gelişmiş sayısal modellerden elde edilen eğri uydurma modelleri kullanan Göçme Modu Yöntemi ile belirlenir. Bu tasarım yöntemi tüm yönetmeliklerde uygulanmaktadır. Şu an itibarıyla en güncel durum, prEN 1993-1-8:2022 taslağında yer almaktadır. Gerçek yapı, IDEA StatiCa Connection'daki kabuk modeller tarafından yakalanmayan başlangıç kusurları ve kalıntı gerilmeler içerir. Yönetmelik sonuçlarıyla daha yakın uyum sağlamak amacıyla, kalıntı gerilme ve başlangıç kusurlarının etkisi, yüksek D/(2t) oranına sahip kutu kesitlerin kabuklarının eğilme direnci azaltılarak IDEA StatiCa modellerine dahil edildi. Bu, birleşim göçme modlarının direncini azaltırken kutu kesitli elemanların normal ve eğilme direncini korumaya olanak tanır. Kabuk elemanların plastik direncindeki azalma, $\gamma = \frac{D_0}{2t_0}$ faktörüne bağlıdır: 

Bu birleşik değişiklikler, tasarım yönetmeliklerinde yer alan Göçme Modu Yöntemi (GMY) sonuçlarıyla yakın uyum sağlamamıza olanak tanıdı. IDEA StatiCa Connection ile GMY arasındaki uyum aşağıdaki şekillerde gösterilmektedir. 

Dairesel kutu kesitler

T-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 90 ^\circ$

T-birleşimi, düzlem içi eğilme momenti, açı $\theta = 90 ^\circ$

T-birleşimi, düzlem dışı eğilme momenti, açı $\theta = 90 ^\circ$

Y-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 60 ^\circ$

Y-birleşimi, düzlem içi eğilme momenti, açı $\theta = 60 ^\circ$

Y-birleşimi, düzlem dışı eğilme momenti, açı $\theta = 60 ^\circ$

X-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 90 ^\circ$

X-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 60 ^\circ$

X-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 30 ^\circ$

K-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 45 ^\circ$

Kare kutu kesitler

T-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 90 ^\circ$

Akorttaki yük nedeniyle direnç azalmasının FFM modelinde dikkate alınmadığını unutmayın. Bu durum, sonuçlardaki farkın açıklamasıdır.

T-birleşimi, düzlem içi eğilme momenti, açı $\theta = 90 ^\circ$

T-birleşimi, düzlem dışı eğilme momenti, açı $\theta = 90 ^\circ$

Y-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 60 ^\circ$

Akorttaki yük nedeniyle direnç azalmasının FFM modelinde dikkate alınmadığını unutmayın. Bu durum, sonuçlardaki farkın açıklamasıdır.

Y-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 30 ^\circ$

Akorttaki yük nedeniyle direnç azalmasının FFM modelinde dikkate alınmadığını unutmayın. Bu durum, sonuçlardaki farkın açıklamasıdır.

X-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 90 ^\circ$

X-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 60 ^\circ$

X-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 30 ^\circ$

K-birleşimi, normal kuvvet, açı $\theta = 45 ^\circ$