En el modelo proporcionado, es posible diseñar las conexiones sometidas a una carga realista con requisitos de tiempo mínimos. Para poder verificar el modelo con la directriz DSTV de conexiones tipificadas [1], seleccionamos el siguiente sistema.
El sistema
Conexión tipificada: IH 2.1 A 26 20
Sección: HEA 260
Material: Acero S235
Pernos: M20 de clase de resistencia 10.9
El modelo de EF se crea por medio de elementos de superficie para la viga. El modelado de la placa frontal se realiza mediante superficies, que luego se conectan entre sí para crear un sólido de contacto entre ellas. Define las propiedades de contacto exactas entre las dos superficies. En este caso específico, hay un fallo en el caso de una tensión de tracción vertical. El acero S235 también se selecciona como material para las dos superficies de la placa frontal, pero con un comportamiento del material plástico. Las aberturas se modelan en las superficies para representar los agujeros. Los tornillos de la conexión se definen como elementos de tracción y se muestran de forma simplificada sin una tuerca. Una barra de tracción sólo tiene una rigidez longitudinal E ⋅ A y sólo puede absorber esfuerzos de tracción. Las rótulas se disponen en los extremos de la barra. Los tornillos están conectados de forma simplificada por varios elementos rígidos con articulaciones en los extremos de los elementos en la placa extrema respectiva. Al introducir el tamaño de perno deseado, se transfieren todos los parámetros relevantes para el cálculo de los pernos (clase de resistencia 10.9). Por lo tanto, es posible implicar la longitud de deformación correcta como una fórmula en el modelo para obtener las fuerzas de perno más precisas.
| tp | Espesor de la placa frontal [mm] |
| D | Espesor de la arandela [mm] |
| k | Altura de la cabeza del perno [mm] |
| m | Altura de la tuerca [mm] |
Aplicación
Después de abrir el modelo, puede ajustar la sección en el Navegador de datos. El modelo está parametrizado para las vigas HEA, HEB y HEM normalizadas según DIN EN 1025. Luego puede mostrar los parámetros e introducir las dimensiones y el espesor de la placa final. Introduzca el tamaño del perno (M12, M16, M20, M22, M24, M27, M30, M36) y la separación deseada del perno. Al mismo tiempo, se ajustan todos los parámetros del tornillo que son importantes para los cálculos. Finalmente, es posible ajustar las cargas.
Diseño estructural
Para determinar la capacidad de carga de la conexión, se aplica una carga inicial My de 50 kNm y se calcula con el método del incremento de carga. Luego, puede evaluar las fuerzas de los pernos y las deformaciones plásticas. Para hacer esto, debe determinar la resistencia a tracción máxima de la siguiente manera.
| k2 | Factor de resistencia a la tracción [-] |
| fub | Resistencia a tracción del material del perno [N/mm²] |
| Is | Sección de tensión [mm²] |
| γM2 | Coeficiente de seguridad parcial del perno [-] |
Evaluación y comparación
Al comparar la resistencia a tracción con las fuerzas de los pernos del modelado de elementos finitos, puede ver que se produce el fallo de los pernos si la carga se incrementa más de 2,1 veces. Die Schraubenkräfte betragen 175,43 kN bei einem angreifenden Moment von 105 kNm.
Por lo tanto, la capacidad de carga de la conexión de 105 kNm resulta de 2,1 ⋅ 50 kNm.
La evaluación de las deformaciones plásticas muestra valores máximos de aproximadamente el uno por ciento, que no excede la deformación límite permitida del cinco por ciento según EC3. Además, puede ver cuándo comienza a ceder el material al mostrar los grados de no linealidad.
La directriz DSTV [1] da una capacidad de carga de 112,9 kNm, que se diferencia sólo ligeramente del modelo de EF creado.
Esta desviación refleja, entre otras cosas, la falta de modelado de las soldaduras, lo que resulta en una menor rigidez de la fila de tornillos exterior. Como resultado, los tornillos internos están sujetos a una mayor carga y, por lo tanto, tienden a fallar.
Anbei befindet sich zusätzlich noch ein Modell für eine Verbindung mit einer überstehenden Stirnplatte.
.png?mw=350&hash=b2324c4db119938012b5490afaa56e9aa826cdcc)
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
