Modelování a posouzení kloubového spoje s čelní deskou

Odborný článek

Pro posouzení kloubového spoje s čelní deskou nabízí program RFEM následující možnosti. Zaprvé můžeme použít modul RF-JOINTS Steel - Pinned, který nám nabízí jednoduché a rychlé zadání příslušných parametrů a následné sestavení dokumentace včetně obrázků. Zadruhé můžeme takový přípoj modelovat individuálně v programu RFEM a výsledky adekvátně vyhodnotit, respektive ručně posoudit. V následujícím příkladu si popíšeme zvláštnosti takového modelování a pro názornost porovnáme smykové síly ve šroubech s příslušnými výsledky z modulu RF-JOINTS Steel - Pinned.

Konstrukce

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).

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).

Obr. 02 - Čelní deska

Varianta 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 Fn,Ed na jednotlivý šroub činí 6,12 kN.

Obr. 03 - Souhrn posouzení v modulu RF-JOINTS Steel - Pinned

Varianta 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).

Obr. 04 - Zadání excentricity na nosníku

Obr. 05 - Liniové podepření nosníku a sloupu

Spoj:

  • Modelujeme čelní desku jako těleso (kvádr, viz Obr. 06).
  • Vložíme otvory pro šrouby pomocí funkce pro zadání otvorů (viz tento příspěvek).
  • 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 můžeme najít v Databázi znalostí.

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

Obr. 06 - Čelní deska jako těleso

Obr. 07 - Pohled na spoj shora ve směru Z

Obr. 08 - Šroub jako těleso a výsledkový prut

Obr. 09 - Výsledný průběh posouvající síly na šroubu

Obr. 10 - 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.

Ke stažení

Odkazy

Kontakt

Kontakt

Máte dotazy nebo potřebujete poradit?
Kontaktujte nás nebo využijte stránky s často kladenými dotazy.

+420 227 203 203

info@dlubal.cz

RFEM Hlavní program
RFEM 5.xx

Hlavní program

Program RFEM pro statické výpočty metodou konečných prvků umožňuje rychlé a snadné modelování konstrukcí, které se skládají z prutů, desek, stěn, skořepin a těles. Pro následná posouzení jsou k dispozici přídavné moduly, které zohledňují specifické vlastnosti materiálů a podmínky uvedené v normách.

Cena za první licenci
3 540,00 USD
RFEM Přípoje
RF-JOINTS Steel - Pinned 5.xx

Přídavný modul

Kloubové spoje podle EN 1993-1-8

Cena za první licenci
670,00 USD