Modelování a posouzení kloubového spoje s čelní deskou

Systém

Celá konstrukce se skládá z kloubově uloženého polorámu, který sestává z 6 m dlouhého nosníku IPE 160 a ze 4 m dlouhého sloupu IPE 200. Nosník je kloubově připojen se svařovanou, 5 mm silnou čelní deskou pomocí šroubů 4 x M12 na stojinu sloupu.

Konstrukce je namáhána vlastní tíhou a dále spojitým zatížením 8 kN/m v kladném směru Z (obr. 01).

Konstrukce a zatížení

Čelní deska má rozměry b/h = 82/160 mm. Vzdálenost šroubů od okraje činí e1/e2 = 44/20,5 mm (obr. 02).

Čelní deska

Možnost 1: Posouzení spoje v modulu RF-JOINTS Steel - Pinned

Jakmile vytvoříme model konstrukce v programu RFEM včetně zatížení, můžeme otevřít přídavný modul RF-JOINTS Steel - Pinned. Příslušné vstupní údaje pak můžeme zadat v modulu, takže daný spoj lze posoudit v krátkém čase.

V našem příkladu představuje únosnost šroubů ve smyku za působení posouvající síly rozhodující posouzení (využití 47 %, obr. 03). Maximální návrhová posouvající síla F_n,Ed na jednotlivý šroub činí 6,12 kN.

Zusammenfassung der Nachweise in RF-JOINTS Stahl - Gelenkig

Možnost 2: Modelování spoje v programu RFEM

Další možný způsob modelování spoje v programu RFEM probíhá v následujících krocích:

• Model pro jistotu zkopírujeme.
• Zadáme excentricitu na nosníku (poloviční výška nosníku ve směru Z, tloušťka čelní desky + poloviční tloušťka stojiny sloupu ve směru Y, pouze na konci spoje, viz obr. 04).
• Klikneme pravým tlačítkem myši na pruty a vybereme volbu „Generovat plochy z prutů“.
• Smažeme uzlové podpory a vytvoříme kloubové liniové podpory na dolní hraně pásnice nosníku a na konci stojiny sloupu (viz obr. 05).
• Smažeme zatížení na prut (8 kN/m) a přepočítáme ho na zatížení na plochu (97,6 kN/m² na pásnici nosníku).

Zadání excentricity na nosníku

• 3D prohlížeč | Google
• 3D prohlížeč | Babylon
• Virtuální realita

Liniové podepření nosníku a sloupu

Spoj:

• Modelujeme čelní desku jako těleso (kvádr, viz obr. 06).
• Vložení otvorů pro šrouby pomocí otvoru (viz tento článek).
• Zkopírujeme těleso Čelní deska na konec nosníku. Upozornění: Má-li být spoj kloubový, nesmí být čelní deska v kontaktu s plochou stojiny sloupu. Přenos sil zajišťují pouze šrouby (viz obr. 07).
• Otvory v čelní desce (otvory pro šrouby) zkopírujeme na plochu stojiny sloupu.
• Pro kontrolu, zda skutečně není žádný kontakt mezi čelní deskou a plochou stojiny sloupu, můžeme v tomto okamžiku spustit výpočet. Mělo by se zobrazit varovné hlášení o nestabilitě.
• Všechny čtyři šrouby můžeme modelovat jako válcová tělesa skládající se z kruhových ploch a zobecnělých čtyřúhelníků.

Aby bylo možné stanovit u šroubů vnitřní síly na prutu, je třeba uprostřed každého šroubu zadat výsledkový prut (viz obr. 08). Jako průřez použijeme v našem příkladu pro zjednodušení kruhovou ocel 12 mm. Další informace o výsledkových prutech najdete v databázi znalostí.

Výsledkem výpočtu je maximální posouvající síla ve šroubu V_z = 6,69 kN (viz obr. 09).

Čelní deska jako těleso

• 3D prohlížeč | Google
• 3D prohlížeč | Babylon
• Virtuální realita

Pohled na spoj shora ve směru Z

Šroub jako těleso a výsledkový prut

Ergebnisverlauf der Querkraft einer Schraube

Izometrické zobrazení spoje

Závěr

Výsledky z hlavního programu RFEM a z přídavného modulu RF-JOINTS Steel - Pinned si relativně odpovídají, jsou tedy prakticky srovnatelné. Z našeho příkladu je zřejmé, že modelování v programu RFEM nabízí mnoho možností. Ve srovnání s rychlým posouzením v přídavném modulu RF-JOINTS Steel - Pinned je ovšem ruční modelování výrazně náročnější, a uživatel musí tedy sám zvážit, pro který postup se v daném případě rozhodne.