Csomóponti merevség hatása az acélszerkezeti számításban
A SOFiSTiK Statika szoftverek használatakor a végeselemek nem csupán mereven vagy csuklósan kapcsolódhatnak egymáshoz, hanem diagramok segítségével, általunk definiált rugókkal vagy csuklókkal is.
Megvizsgáljuk, miként hat a statikai számításra, ha az acélszerkezeti csomópontok merevségét visszavezetjük a számításba. A kezdetben tisztán csuklós és fix csomópontokat lecseréljük a csavarozott és hegesztett kialakításnak megfelelő egyéni merevségű
csomópontokra. A statikai számítást a SOFiSTiK 3D FEM Professional programcsomaggal, a csomópontok ellenőrzését és a merevségek meghatározását a STeelCON szoftverrel végezzük.
A vizsgálat során arra is keressük a választ, hogy miként befolyásolják a megváltozott igénybevételek a szelvényválasztást, vagy a szelvények kihasználtságát.
A mintában az alábbi méretű mellékhajós acélcsarnok keretállást vizsgáljuk meg. Az oszlopok alul csuklós megfogásúak.
A szerkezetre működtetünk héjazati, hó, szél és hőmérsékleti terhet. Az egyes teheresetekből teherkombináció útján kapjuk meg a mértékadó és a velük egyidejű igénybevételeket. A szerkezet számítása során a mellékhajó számára S235-ös HEA 160 oszlopot és IPE 140-es gerendát, a főhajó számára HEA 180-as szelvényeket feltételezünk. A szelvények egy előzetes számításból a program ajánlásából születtek.
A feladat első kérdése, hogy az oldalhajó gerendáját csuklósan, vagy mereven kapcsoljuk a főhajó oszlopához? Ha csuklós kapcsolattal indítjuk a tesztünket, akkor az alábbi mértékadó nyomatékkal, és szelvénykihasználtsággal találkozunk.
A keresztmetszet kihasználtsága a főhajó keretsarkánál 1,03 (ahol merev kapcsolatot feltételezünk), melynek következtében szükséges lenne mind az oszlop, mind a gerenda szelvényét pl. HEA 200-ra növelni.
Merev gerenda-oszlop kapcsolatnál a főhajó keretsarka tehermentesül, így ott már nem kényszerülünk szelvénynövelésre. Viszont a leggyengébb pont átkerült a vizsgált gerenda és oszlop kapcsolathoz, itt kapjuk a legnagyobb szelvénykihasználtságot:
Nézzük tovább a feladatot a kapcsolat megvalósítási szempontjai alapján. A SOFiSTiK Statika eredményei, azaz igénybevételei közvetlenül felhasználhatók a STeelCON programban, vagy az ellenőrzéshez szükséges igénybevételek opcionálisan begépelés útján is
megadhatók. A gerendát homloklemezzel 2x2 M18-as 10.9-es csavarral rögzítjük a főhajó oszlopának övéhez.
A kapcsolat kihasználtsága 0,96, és nyomaték-elfordulás (M-Fi) diagramja a következő:
A SOFiSTiK Statika szoftverek esetén van arra lehetőségünk, hogy akár rugók, akár rúdcsuklók számára jelleggörbét, jelen esetben nyomaték-elfordulás értékpárokat adjunk meg. A STeelCON diagram adatait közvetlenül ugyan nem tudjuk visszaadni számítási bemenetként,
erre csak az értékpárok adatmegadásával van lehetőségünk.
Ha ezt az aprónak tűnő módosítást – azaz, hogy a rúdcsukló számára merevséget adunk – elvégezzük a számításban, akkor a keresztmetszetek kihasználtsága az alábbiak szerint módosul: a keretsarkokra több igénybevétel kerül, a gerenda-oszlop csatlakozás kissé tehermentesül.
A vizsgált csomópontunkban ébredő, kezdetben 18,9 kNm-es nyomaték 17,3 kNm-re módosul. Az előző 0,96-os csomóponti kihasználtság így minden bizonnyal lényegesen kedvezőbbre alakulna, ha ezzel a nyomatékkal, és a hozzá tartozó egyidejű igénybevételekkel újra ellenőriznénk.
A kialakított gerenda-oszlop kapcsolatunk mintájára elkészítjük a keretsarkok és a gerendák illesztéseit is.
A kezdeti igénybevételek alapján méretezzük a kapcsolatokat, majd a kialakuló elfordulás-nyomaték diagramok adatait visszavezetjük a statikai számításba. A végső keresztmetszeti kihasználtságok az alábbi ábra szerint alakulnak:
A felül húzást okozó, negatív nyomatékok csökkenése révén minden keresztmetszet kihasználtsága kedvezőbbre változott, eltávolodtunk a közel teljes kihasználtságtól. A pozitív nyomatékok (gerendaközép, gerinc) növekedése révén
a szelvények alsó szála is kihasználtabbá vált.
Amennyiben értesülni szeretne új szakcikkeink és videóink megjelenéséről, úgy kedvelje, és kövesse Facebook oldalunkat!
|
