Bağlantı türü: Web yan levha bağlantısı
Birim sistemi: Metrik
Tasarım standardı: AS 4100
İncelenen: Cıvatalar, ana metal, kaynaklar
Levha malzemesi: Grade 300
Cıvatalar: M20 Grade 8.8
Kaynaklar: 8 mm boyutunda ve 490 MPa dayanımlı köşe kaynakları
Örnek kaynağı: B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Bölüm 9.4.1.3
Geometri
UB 406×178×60 kirişi, 280×90 mm boyutlarında bir web yan levhası ile UC 254×254×89 kolonuna bağlanmaktadır. 70 mm aralıklı dört adet M20 grade 8.8 cıvata kullanılmaktadır. Yayıcı kirişler ve döşemeler nedeniyle kirişin dönemeyeceği ve zayıf eksen etrafında eğilme momenti ile yüklenmeyeceği varsayılmaktadır.
Uygulanan yük
Kiriş, kesme kuvveti ile yüklenmektedir. Cıvataların tasarımında güvenli tarafta kalmak için, kesme kuvvetinin kolon yüzündeki konumda alınması gerekmektedir; böylece cıvata grubu aynı zamanda eğilme momenti ile de yüklenir – kuvvetleri 130 mm konumunda seçin. Fin levhası ve kaynakların tasarımı için ise kesme kuvveti, kiriş gövdesindeki cıvataların ağırlık merkezi konumunda uygulanmalıdır – kuvvetleri cıvatalarda seçin.
Elle hesap sonuçları
B. Kirke, I.H. Al-Jamel. Steel Structures: Design Manual To AS 4100, 2004 – Bölüm 9.4.1.3 sonuçları elle hesap olarak kullanılmıştır. Cıvataya etkiyen maksimum kesme kuvveti 85,9 kN'dur. Bu değer, cıvatanın kesme dayanımına – 92,6 kN – yakındır. Levhanın dayanımları – tasarım ezilme ve yırtılma kapasitesi – neredeyse iki kat daha yüksektir. Web levhasının kesme dayanımı 322,6 kN olup uygulanan yüke yakındır. Köşe kaynakları 8 mm boyutunda ve 490 MPa sınıfındadır; dayanım olup birim düşey uzunluk başına kuvvet 0,84 kN/mm'dir, dolayısıyla rezerv %37'dir. En zayıf halka cıvatalardır. Cıvatalarda doğrusal kuvvet dağılımı varsayımıyla, uygulanabilecek maksimum kuvvet 270 kN'dur.
IDEA StatiCa Sonuçları
Bu bağlantı için belirleyici yük konumu kolon yüzündedir. Cıvata grubu, kesme kuvveti ve eğilme momenti ile yüklenmektedir. 270 kN kesme yükünde, en fazla zorlanan cıvata; tek taraflı fin levhasının deformasyonundan kaynaklanan kesme kuvveti V*f = 92,1 kN ve küçük çekme kuvveti N*f = 13,5 kN ile yüklenmektedir. Bu 270 kN yükünde, en fazla zorlanan cıvata %99,9 oranında kullanılmakta ve bağlantı maksimum dayanımına ulaşmaktadır. Bu kesme kuvveti konumu, fin levhası çeliğinin dayanımı açısından da belirleyicidir; %5 gerinim, 305 kN yükünde elde edilmektedir.
Cıvata konumundaki kesme yükü konumu, kaynakların tasarımı için belirleyicidir. Fin levhasının dayanımı, kaynakların dayanımından daha küçüktür ve 335 kN uygulanan kesme yükünde göçer. Fin levhasının plastik gerinimi, aşağıdaki şekilde deformasyonlu şekil üzerinde gösterilmektedir.
Aşırı kesme kuvveti ile yüklenen bağlantılarda, çeşitli elemanların aynı zamanda bu kesme kuvvetinin kol mesafesinden kaynaklanan önemli eğilme momentleri ile de yüklenmesi nedeniyle kesme yükünün konumunun dikkatli seçilmesi büyük önem taşımaktadır.
Karşılaştırma
Web yan levha bağlantısının kesme dayanımı, cıvataların kesme dayanımı nedeniyle hem elle hesapta hem de IDEA StatiCa'da 270 kN olarak belirlenmiştir. Elle hesap ve yazılım değerlendirmesinin her ikisi de aynı dayanım ve göçme modunu göstermiştir.