Bağlantı türü: Çift köşebent bağlantısı
Birim sistemi: Metrik
Tasarım standardı: AS 4100
İncelenen: Cıvatalar, ana metal
Levha malzemesi: Grade 300
Cıvatalar: M20 Grade 8.8
Örnek alınan kaynak: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Bölüm 9.4.1.1
Geometri
UB 406×178×60 kirişi, iki adet L100×6 köşebent ile UC 254×254×89 kolonuna bağlanmaktadır.
M20 Grade 8.8 cıvatalar, 70 mm aralıkla seçilmiştir.
Uygulanan yük
Kirişe 190 kN kesme kuvveti uygulanmaktadır. Muhafazakâr bir yaklaşım olarak, kiriş gövdesindeki cıvata grubunun tasarımında kesme kuvvetinin kolon yüzü konumunda alınması gerekmektedir; böylece cıvata grubu aynı zamanda eğilme momentine de maruz kalır – kuvvetleri 130 mm konumunda seçiniz. Köşebentlerin ve kolon yüzündeki cıvata grubunun tasarımında ise kesme kuvveti, kiriş gövdesindeki cıvataların ağırlık merkezi konumunda uygulanmalıdır – kuvvetleri cıvatalarda seçiniz.
Elle hesap ile IDEA StatiCa karşılaştırması
B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Bölüm 9.4.1.1'deki sonuçlar elle hesap olarak kullanılmıştır.
Kiriş gövdesi bağlantısı
Cıvata grubu, 190 kN kesme kuvveti ve kolon yüzündeki uygulanan yük ile kiriş gövdesindeki cıvata grubunun ağırlık merkezi arasındaki mesafeden kaynaklanan eğilme momentine (190 kN × 65 mm = 12,35 kNm) maruz kalmaktadır. Cıvatadaki maksimum kuvvet 71,1 kN olarak hesaplanmıştır. IDEA'nın sonuçları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Oklar, levhanın cıvata kuvvetine olan tepkisini göstermektedir.
Maksimum kuvvet B4 cıvatasındadır; her bir kesme düzlemi 36,3 kN aktarmakta olup tüm cıvata 2 × 36,3 = 72,6 kN aktarmaktadır; bu değer elle hesap sonucuyla yakından örtüşmektedir.
Cıvata dayanımları AS 4100 formülleri kullanılarak hesaplandığından mükemmel biçimde örtüşmektedir; örneğin cıvata kesme dayanımı kontrolü (her kesme düzlemi ayrı ayrı kontrol edilmektedir):
Elle hesaptaki yırtılma dayanımları, kesme kuvvetini doğrudan levha kenarına yönelik bileşenlere ayırmaktadır. Buna karşın IDEA StatiCa, formülde vektör yönünü kullanmaktadır. Her cıvata için yalnızca en belirleyici kontrol gösterilmektedir.
IDEA StatiCa'daki cıvatalar, levhaların deformasyonu nedeniyle küçük çekme kuvvetlerine de maruz kalmaktadır. Bu kuvvetler elle hesapta ihmal edilmektedir.
Kolon başlığına bağlantı
Kolon başlığındaki cıvataların kontrolünde kuvvet, kiriş gövdesindeki cıvataların ağırlık merkezine uygulanmaktadır. Cıvatalar önemli çekme kuvvetine maruz kalmakta ve bu durum köşebentlerin deformasyonu açısından da belirleyici olmaktadır. Plastik şekil değiştirme aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Sınır plastik şekil değiştirme, Avrupa standardı EN 1993-1-5'e göre %5'tir.
Maksimum çekme kuvveti, üst sıradaki B8 ve B12 cıvatalarındadır. Yalnızca kesme kuvvetine maruz kalan ve eğilme momenti etkisi bulunmayan B1–B4 cıvatalarındaki kesme kuvvetlerinin azaldığına dikkat ediniz. B5–B12 cıvatalarındaki kesme kuvvetleri, elle hesaba göre daha yüksektir: Vf* = 190 / 8 = 23,75 kN. Bu fark, köşebentlerin önemli deformasyonundan kaynaklanmakta olup kesme kuvvetlerinin eğimine de yol açmaktadır.
Birleşim tasarım dayanımı
Yük dayanımındaki rezerv, birleşim tasarım dayanımı analiz türü ile görülebilmektedir. Köşebentlerin akması nedeniyle rezerv düşüktür. Birleşim, 103,4 % yük katsayısında, yani Vf* = 196,5 kN kesme kuvvetinde göçecektir.
Rijitlik
Bağlantının rijitliği; analiz türü "Rijitlik" olarak ayarlanarak, kiriş analiz edilen eleman olarak belirlenerek ve analiz edilen elemanın doğru "Teorik uzunluğu" (genellikle kolon eksenlerinden ölçülen kiriş açıklığı) girilerek hesaplanabilir. Yazılım, belirlenen yükteki sekant rijitliğini ve moment–dönme diyagramının doğrusal kabul edildiği 2/3 Mj,Rd'ye kadar olan başlangıç rijitliğini hesaplamaktadır. Birleşim, başlangıç rijitliği Sj,ini'ye göre sınıflandırılmaktadır.
Sonuç
IDEA StatiCa Connection, elle hesapla benzer sonuçlar vermektedir. Kesme yükünün konumunun belirlenmesinde mühendislik muhakemesi gerekmektedir; ancak tüm kontroller hızlı ve otomatik olarak gerçekleştirilmektedir. Cıvatalardaki kuvvetler, levhaların deformasyonundan etkilenmekte olup levhalar akıyorsa bu fark önemli boyutlara ulaşabilir. Bu nedenle bileşenler üzerindeki kuvvetler, küçük deformasyonlar varsayımına dayanan elle hesaba kıyasla genel olarak daha yüksektir.