SteelVerificationsEN (Eurocode)CBFEMBuckling

Kolon gövde takviye levhası

Bu makale aynı zamanda şu dillerde de mevcuttur:

Yapay zeka tarafından İngilizce'den çevrildi

Bu bölüm, prof. Wald ve diğerleri tarafından yazılan Bileşen tabanlı sonlu eleman yöntemiyle çelik birleşim tasarımı kitabından seçilmiş bir bölümdür. Bölüm, kolon takviye levhasının burkulma doğrulamasına odaklanmaktadır.

Açıklama

Bu çalışmanın amacı, Dlubal RFEM yazılımında oluşturulan araştırma SEY modeli (RFEM) ve bileşen yöntemi (BY) ile kiriş-kolon birleşimindeki sınıf 4 kolon gövde takviye levhasının bileşen tabanlı sonlu elemanlar yöntemi (CBFEM) doğrulamasıdır.

Araştırma SEY modeli

CBFEM modelini doğrulamak için araştırma SEY modeli (RFEM) kullanılmaktadır. Sayısal modelde, köşelerinde düğüm noktaları bulunan 4 düğümlü dörtgen kabuk elemanlar uygulanmaktadır. Geometrik ve malzeme bakımından doğrusal olmayan kusurlu analiz (GMNIA) uygulanmaktadır. Eşdeğer geometrik kusurlar birinci burkulma modundan türetilmekte ve genlik, EN 1993-1-5:2006 Ek C'ye göre belirlenmektedir. Sayısal model Şekil 6.3.1'de gösterilmektedir.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 6.3.1 Research FEA model of a beam-to-column joint with slender column web stiffener}}}

CBFEM

İnce plakalar için tasarım prosedürü bölüm 3.10'da açıklanmaktadır. Doğrusal burkulma analizi yazılımda uygulanmaktadır. Tasarım dayanımlarının hesabı tasarım prosedürüne göre yapılmaktadır. F CBFEM, ρ ∙ α ult,k /γ M1 değeri 1'e eşit olana kadar kullanıcı tarafından interpolasyon yoluyla belirlenmektedir. İnce kolon gövde takviye levhasına sahip bir kiriş-kolon birleşimi incelenmektedir. Kiriş ve kolon için aynı kesit kullanılmaktadır. Kolon gövde takviye levhasının kalınlığı değişmektedir. Örneklerin geometrisi Tab. 6.3.1'de açıklanmaktadır. Birleşim eğilme momenti ile yüklenmektedir.

Tab. 6.3.1 Örneklere genel bakış

Örnek	Kolon/kiriş başlığı		Kolon/kiriş gövdesi		Takviye levhası	Malzeme
	b_f	t_f	h_w	t_w	t_s
	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]	[mm]
t3	400	20	600	12	3	S235
t4	400	20	600	12	4	S235
t5	400	20	600	12	5	S235
t6	400	20	600	12	6	S235

Genel davranış ve doğrulama

CBFEM modelinde moment-dönme diyagramı ile tanımlanan 3 mm kalınlığındaki ince kolon gövde takviye levhasına sahip kiriş-kolon birleşiminin genel davranışı Şekil 6.3.2'de gösterilmektedir. Odak noktası temel karakteristiklerdir: tasarım dayanımı ve kritik yük. Diyagram, akmanın başladığı nokta ve %5 plastik gerinim ile elde edilen dayanım ile tamamlanmaktadır.

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 6.3.2 Moment-rotation curve of example t3}}}

Dayanım doğrulaması

CBFEM Idea StatiCa yazılımı ile hesaplanan tasarım dayanımı RFEM ile karşılaştırılmaktadır. Karşılaştırma tasarım dayanımı ve kritik yük üzerine odaklanmaktadır. Sonuçlar Tab. 6.3.2'de sıralanmaktadır. Şekil 6.3.3 c)'deki diyagram, incelenen örneklerde kolon gövde takviye levhası kalınlığının dayanımlar ve kritik yükler üzerindeki etkisini göstermektedir.

Tab. 6.3.2 RFEM ve CBFEM'in tasarım dayanımları ve kritik yükleri

Sonuçlar, kritik yük ve tasarım dayanımı açısından çok iyi bir uyum göstermektedir. 3 mm kalınlığındaki gövde takviye levhasına sahip birleşimin CBFEM modeli Şekil 6.3.3a'da gösterilmektedir. Birleşimin birinci burkulma modu Şekil 6.3.3b'de gösterilmektedir.

\textsf{\textit{\footnotesize{a)}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{b)}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{c)}}}

\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 6.3.3 a) Geometrical model b) First buckling mode c) Influence of stiffener's thickness on resistances and critical loads}}}

Doğrulama çalışmaları, kolon gövde takviye levhası davranışının tahmininde CBFEM modelinin doğruluğunu teyit etmiştir. CBFEM sonuçları RFEM sonuçlarıyla karşılaştırılmaktadır. Tüm prosedürler birleşimin benzer genel davranışını öngörmektedir. Tasarım dayanımındaki fark tüm durumlarda %10'un altındadır.

Kıyaslama örneği

Girdiler

Kiriş

$Çelik S235$
$Başlık kalınlığı t f = 20 mm$
$Başlık genişliği b f = 400 mm$
$Gövde kalınlığı t w = 12 mm$
$Gövde yüksekliği h w = 600 mm$

Kolon

$Çelik S235$
$Başlık kalınlığı t f = 20 mm$
$Başlık genişliği b f = 400 mm$
$Gövde kalınlığı t w = 12 mm$
$Gövde yüksekliği h w = 560 mm$
$Kesit yüksekliği h = 600 mm$

Üst kolon gövde takviye levhası

$Çelik S235$
$Takviye levhası kalınlığı t w = 20 mm$
$Takviye levhası genişliği h w = 400 mm$

Alt kolon gövde takviye levhası

$Çelik S235$
$Takviye levhası kalınlığı t w = 3 mm$
$Takviye levhası genişliği h w = 400 mm$

Kod ayarları - Model ve mesh

$En büyük eleman gövdesi veya başlığındaki eleman sayısı 24$

Çıktılar

$Plastik dayanım CBFEM = 589 kNm$
$Tasarım burkulma dayanımı CBFEM (kNm) = 309 kNm$
$Kritik burkulma faktörü (tasarım burkulma dayanımı = 309 kNm için) α cr = 0,97$
$%5 plastik gerinim yük faktörü α ult,k = Plastik dayanım CBFEM / Tasarım burkulma dayanımı CBFEM = 589/309 = 1,91$

Görüntüleyicide Aç İndir