Idea Statica
  • Çelik
  • Betonarme
  • BIM ve İş Akışları
  • Destek ve Öğrenme
  • Fiyatlandırma
  • Şirket
  • Çeliğe genel bakış
  • Birleşim tasarımı
  • Eleman tasarımı
  • Parametrik tasarım
  • Çelik vaka çalışmaları
  • Betona genel bakış
  • Duvarlar ve D-bölgeleri
  • Ankraj tasarımı
  • Betonarme vaka çalışmaları
  • BIM Genel Bakış
  • Desteklenen entegrasyonlar
  • Checkbot
  • Viewer
  • API'ler
  • Destek Merkezi
  • E-öğrenme ve sertifikasyon
  • Blog
  • İndirmeler ve Lisanslama
  • Planlar
  • Ücretsiz topluluk aracı
  • Kurumsal müşteriler
  • Öğrenciler ve eğitimciler
  • Ne kadar tasarruf edeceksiniz?
  • Hakkımızda
  • İletişim
  • Araştırma ve geliştirme
  • Yetkili satıcılar
  • Müşterilerimizle tanışın
  • Çelik
    Çeliğe genel bakışBirleşim tasarımıEleman tasarımıParametrik tasarımÇelik vaka çalışmaları
  • Betonarme
    Betona genel bakışDuvarlar ve D-bölgeleriAnkraj tasarımıBetonarme vaka çalışmaları
  • BIM ve İş Akışları
    BIM Genel BakışDesteklenen entegrasyonlarCheckbotViewerAPI'ler
  • Destek ve Öğrenme
    Destek MerkeziE-öğrenme ve sertifikasyonBlogİndirmeler ve Lisanslama
  • Fiyatlandırma
    PlanlarÜcretsiz topluluk aracıKurumsal müşterilerÖğrenciler ve eğitimcilerNe kadar tasarruf edeceksiniz?
  • Şirket
    HakkımızdaİletişimAraştırma ve geliştirmeYetkili satıcılarMüşterilerimizle tanışın
14 Günlük Deneme
14 Günlük Deneme

Bültenimize abone olun

Şirket

  • Hakkımızda
  • Ortaklıklar
  • Kariyer
  • İnşaat mühendisleri için patentli teknoloji

Kaynaklar

  • Müşteri projeleri
  • Vaka çalışmaları
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Doğrulama kitapları

Yasal

  • IDEA StatiCa SON KULLANICI LİSANS SÖZLEŞMESİ
  • Küresel gizlilik politikası
  • Hizmet Koşulları – IDEA StatiCa Viewer
  • Lisanslama

Yardım

  • İletişim
  • Teklif talebi
  • Bayiler
  • İndirmeler
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Mühendisler, imalatçılar ve danışmanlar tarafından dünya genelinde güvenilen ve kullanılan.

Destek MerkeziDoğrulama örnekleriAlın plakası küçük eksen birleşimi
Alın plakası küçük eksen birleşimi
SteelConnection designVerificationsEN (Eurocode)CBFEM

Alın plakası küçük eksen birleşimi

Bu makale aynı zamanda şu dillerde de mevcuttur:
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
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, alın plakasının doğrulamasına odaklanmaktadır.

Açıklama

Kiriş-kolon birleşiminin Bileşen tabanlı sonlu eleman yöntemi (CBFEM) modeli, Bileşen yöntemi (CM) ile doğrulanmaktadır. Üç cıvata sıralı genişletilmiş alın plakası, kolon gövdesine bağlanmakta ve eğilme momenti ile yüklenmektedir; bkz. Şek. 5.3.1.

Fig. 5.3.1 Joint geometry - all dimensions in mm\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.3.1 Joint geometry - all dimensions in mm}}}Fig. 5.3.1 Joint geometry - all dimensions in mm

Analitik model

Davranışı yönlendiren üç bileşen; eğilmedeki alın plakası, çekme ve basınçtaki kiriş başlığı ve eğilmedeki kolon gövdesidir. Alın plakası ile çekme ve basınçtaki kiriş başlığı EN 1993-1-8:2005'e göre tasarlanmaktadır. Eğilmedeki kolon gövdesinin davranışı (Steenhuis ve diğ. 1998)'e göre tahmin edilmektedir. Kiriş-kolon küçük eksen birleşimlerine ait deney sonuçları, örn. (Lima ve diğ. 2009), bağlı kirişin düzlemi içinde yüklenen bu tür birleşimlerin iyi bir şekilde tahmin edildiğini göstermektedir.

Fig. 5.3.2 Definition of the tension zone\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.3.2 Definition of the tension zone}}}Fig. 5.3.2 Definition of the tension zone

Flocal.Rd=min⁡(Fpunch.Rd;Fcomb.Rd)F_\mathrm{{local.Rd }}=\min \left(F_\mathrm{{punch.Rd }} ; F_\mathrm{{comb.Rd }}\right)Flocal.Rd​=min(Fpunch.Rd​;Fcomb.Rd​)

Fpunch.Rd =n⋅π⋅dm ⋅twc⋅fy/(3⋅γM0)bolted end plate F_\mathrm{ {punch.Rd }}  = n \cdot \pi\cdot d_\mathrm{m}  \cdot t_\mathrm{w c} \cdot f_\mathrm{y} /\left(\sqrt{3} \cdot \gamma_\mathrm{M 0}\right) \quad \text{bolted end plate }Fpunch.Rd​ =n⋅π⋅dm​ ⋅twc​⋅fy​/(3​⋅γM0​)bolted end plate  

b=b0+0.9⋅dmb = b_0 + 0.9 \cdot d_\mathrm{m}b=b0​+0.9⋅dm​

c=c0+0.9⋅dmc = c_0 + 0.9 \cdot d_\mathrm{m}c=c0​+0.9⋅dm​

a=L−ba = L - ba=L−b

k=1 if (b+c)/L>0.5k= 1 \quad \text{ if }\quad(b+c) / L>0.5k=1 if (b+c)/L>0.5

k=0.7+0.6(b+c)/L if (b+c)/L≤0.5k=0.7+0.6(b+c) / L \quad \text{ if }\quad(b+c) / L \leq 0.5k=0.7+0.6(b+c)/L if (b+c)/L≤0.5

bm=L[1−0.82twc2c2(1+1+2.8c2twcL)2], but bm≥0b_\mathrm{m}=L\left[1-0.82 \frac{t_\mathrm{w c}^2}{c^2}\left(1+\sqrt{1+2.8 \frac{c^2}{t_\mathrm{w c} L}}\right)^2\right], \quad \text{ but } \quad b_\mathrm{m} \geq 0bm​=L​1−0.82c2twc2​​​1+1+2.8twc​Lc2​​​2​, but bm​≥0

x0=L⋅[(twcL)23+0.23cL(twcL)13]⋅(b−bmL−bm)x_0=L\cdot\left[\left(\frac{t_\mathrm{w c}}{L}\right)^{\frac{2}{3}}+0.23 \frac{c}{L}\left(\frac{t_\mathrm{w c}}{L}\right)^{\frac{1}{3}}\right] \cdot\left(\frac{b-b_\mathrm{m}}{L-b_\mathrm{m}}\right)x0​=L⋅[(Ltwc​​)32​+0.23Lc​(Ltwc​​)31​]⋅(L−bm​b−bm​​)

x=0b≤bmx = 0 \quad b \leq b_\mathrm{m}x=0b≤bm​

x=−a+a2−1.5ac+32twc[πL(a+x0)+4c] if b>bmx=-a+\sqrt{a^2-1.5 a c+\frac{\sqrt{3}}{2} t_\mathrm{w c}\left[\pi \sqrt{L\left(a+x_0\right)}+4 c\right]} \quad \text{ if }\quad b>b_\mathrm{m}x=−a+a2−1.5ac+23​​twc​[πL(a+x0​)​+4c]​ if b>bm​

Fcomb.Rd=k⋅twc2⋅fy[πL(a+x)+2ca+x+1.5cx+x23twc(a+x)]/γM0F_\mathrm{c o m b . R d}=k\cdot t_\mathrm{w c}^2 \cdot f_\mathrm{y}\left[\frac{\pi \sqrt{L(a+x)}+2 c}{a+x}+\frac{1.5 c x+x^2}{\sqrt{3} t_\mathrm{w c}(a+x)}\right] / \gamma_\mathrm{M 0}Fcomb.Rd​=k⋅twc2​⋅fy​[a+xπL(a+x)​+2c​+3​twc​(a+x)1.5cx+x2​]/γM0​

ρ=1 if z/(L−b)≤1\rho = 1 \quad \text{ if }\quad z / (L-b) \leq 1ρ=1 if z/(L−b)≤1
ρ=z/(L−b) if 1<z/(L−b)≤10\rho = z / (L-b) \quad \text{ if }\quad 1<z / (L-b) \leq 10ρ=z/(L−b) if 1<z/(L−b)≤10

Fglobal.Rd=Fcomb.Rd2+twc2fy4(2bz+π+2ρ)/γM0F_\mathrm{g l o b a l . R d}=\frac{F_\mathrm{c o m b . R d}}{2}+\frac{t_\mathrm{w c}^2 f_\mathrm{y}}{4}\left(\frac{2 b}{z}+\pi+2 \rho\right) / \gamma_\mathrm{M 0}Fglobal.Rd​=2Fcomb.Rd​​+4twc2​fy​​(z2b​+π+2ρ)/γM0​

FRd=min⁡(Flocal.Rd;Fglobal.Rd)F_\mathrm{Rd} = \min \left(F_\mathrm{{local.Rd }} ; F_\mathrm{g l o b a l . R d}\right)FRd​=min(Flocal.Rd​;Fglobal.Rd​)

MRd=z⋅FRdM_\mathrm{Rd} = z \cdot F_\mathrm{Rd}MRd​=z⋅FRd​

Burada:

  • twct_\mathrm{w c} \quadtwc​ kolon gövdesinin kalınlığıdır
  • fyf_\mathrm{y} \quadfy​ kolon gövdesinin akma dayanımıdır
  • γM0\gamma_{\mathrm{M} 0}γM0​ çeliğin kısmi güvenlik katsayısıdır
  • γM0\gamma_{\mathrm{M} 0}γM0​ çeliğin kısmi güvenlik katsayısıdır
  • nnn çekmedeki cıvata sırası sayısı
  • dmd_\mathrm{m}dm​ cıvata başı köşegen çapı
  • b0b_0b0​ cıvatalar arasındaki yatay mesafe 
  • c0c_0c0​ cıvatalar arasındaki düşey mesafe
  • zzz birleşimin kol uzunluğu
  • Fpunch.RdF_\mathrm{ {punch.Rd }} \quadFpunch.Rd​ zımbalama kesme dayanımıdır
  • Fcomb.RdF_\mathrm{ {comb.Rd }} \quadFcomb.Rd​ birleşik zımbalama, kesme ve eğilme dayanımıdır

Sayısal model

Değerlendirme, EN 1993-1-5:2006'ya göre %5 değeriyle verilen maksimum gerinime dayanmaktadır. CBFEM modeli hakkında ayrıntılı bilgi Bölüm 3'te özetlenmiştir.

Dayanım doğrulaması

Birleşim dayanımının duyarlılık çalışması kolon kesitleri için hazırlanmıştır. Birleşim geometrisi Şek. 5.3.1'de gösterilmektedir. Tab. 5.3.1 ve Şek. 5.3.3'te, P18 alın plakasının kolon kesitiyle orantılı olarak büyütülmesi durumundaki hesap sonuçları özetlenmektedir.

Tab. 5.3.1 Farklı çatı kirişleri için alın plakası küçük eksen birleşiminin tahmin sonuçları

Fig. 5.3.3 Comparison resistance of end plate minor axis connection predicted by CBFEM and CM\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.3.3 Comparison resistance of end plate minor axis connection predicted by CBFEM and CM}}}Fig. 5.3.3 Comparison resistance of end plate minor axis connection predicted by CBFEM and CM

Genel davranış

Genel davranış, kuvvet-deformasyon eğrisi üzerinde sunulmaktadır. IPE 240 kiriş, altı adet M16 8.8 cıvata ile HEB 300 kolona bağlanmaktadır. Alın plakası geometrisi Şek. 5.3.1 ve Tab. 5.3.1'de gösterilmektedir. Her iki yöntemin sonuçlarının karşılaştırması Şek. 5.3.4 ve Tab. 5.3.2'de sunulmaktadır. Her iki yöntem de benzer tasarım dayanımı tahmin etmektedir. CBFEM, CM'ye kıyasla genel olarak daha düşük başlangıç rijitliği vermektedir. 

Fig. 5.3.4 Prediction of behavior of end plate minor axis connection on moment rotational curve CBFEM\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.3.4 Prediction of behavior of end plate minor axis connection on moment rotational curve CBFEM}}}Fig. 5.3.4 Prediction of behavior of end plate minor axis connection on moment rotational curve CBFEM

Tab. 5.3.2 Genel davranış için temel özellikler



CMCBFEMCM/CBFEM
Başlangıç rijitliği[kNm/rad]1613022327.23
Tasarım dayanımı[kNm]31301,03

Çalışmaların sonuçları, CBFEM ve bileşen yöntemiyle elde edilen dayanımları karşılaştıran grafikte özetlenmektedir; bkz. Şek. 5.3.5. Sonuçlar, yöntemler arasındaki farkın %14'e kadar çıktığını göstermektedir. CBFEM, tüm durumlarda CM'ye kıyasla daha düşük dayanım tahmin etmekte olup bu durum (Steenhuis ve diğ. 1998)'deki basitleştirmeye dayanmaktadır. Benzer sonuçlar (Wang ve Wang, 2012) çalışmasında da gözlemlenebilir.

Fig. 5.3.5 Summary of verification of CBFEM to CM for the end plate minor axis connection\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.3.5 Summary of verification of CBFEM to CM for the end plate minor axis connection}}}Fig. 5.3.5 Summary of verification of CBFEM to CM for the end plate minor axis connection

Kıyaslama örneği

Kıyaslama örneği, aşağıda özetlenen değiştirilmiş geometriyle Şek. 5.3.1'e göre alın plakası küçük eksen birleşimi için hazırlanmıştır.

Girdiler

  • Çelik S235
  • Kolon HEB 300
  • Kiriş IPE 240
  • Cıvatalar 6×M16 8.8
  • Kaynak kalınlığı 5 mm
  • Alın plakası kalınlığı tp = 18 mm

Çıktılar

  • Eğilmedeki tasarım dayanımı MRd = 30 kNm
  • Belirleyici bileşen – eğilmedeki kolon gövdesi
Görüntüleyicide Açİndir

Kaynaklar

EN 1993-1-5, Eurocode 3, Çelik yapıların tasarımı – Bölüm 1-5: Levhalı Yapısal Elemanlar, CEN, Brüksel, 2005.

Steenhuis M., Jaspart J. P., Gomes F., Leino T. Bileşen yönteminin çelik birleşimlere uygulanması, İnşaat Mühendisliği Yapısal Birleşimlerinin Yarı-Rijit Davranışının Kontrolü Konferansı, COST C1, Liege, Belçika, 1998, 125-143.

Wang Z., Wang T. Yarı-rijit çelik çerçevelerin alın plakası küçük eksen birleşimi için deney ve sonlu eleman analizi, Tumu Gongcheng Xuebao/China Civil Engineering Journal, 45 (8), 2012, 83-89.