KB 001516 | Modelování a posouzení kloubového spoje s čelní deskou

Téma:
Modelování a posouzení kloubového spoje s čelní deskou

Poznámka:
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.

Popis:
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).

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

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.

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).

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).

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.

Další videa:
► KB 001516 | Modelování a posouzení spoje s čepem https://www.youtube.com/watch?v=lwDeOPxL2rw