Al fine di ottenere una valutazione significativa dell'approccio di modellazione selezionato, può essere molto utile creare prima un modello che può essere confrontato con i metodi collaudati.
In un articolo precedente, la resistenza di progetto di un collegamento con piastra d'estremità rigida è stata calcolata con la formula secondo EN 1993-1-8 [1].
In questo esempio, la resistenza di progetto della piastra d'estremità dovrebbe essere caricata mediante un approccio di modellazione FEM con la resistenza di progetto determinata di 324,95 kNm.
Modello di superficie
La trave HEB 400 è stata inserita con una lunghezza di 500 mm e divisa in superfici. Supponendo che la piastra d'estremità abbia un comportamento rigido sotto le teste dei bulloni solidi, è stata generata una superficie rigida con un diametro della rondella di 44 mm. Per simulare l'elasticità dei bulloni sotto tensione di trazione, sono stati definiti con un diametro di 24 mm e una lunghezza di 29 mm (= spessore della piastra di estremità + spessore della rondella). Per garantire che il carico sia introdotto in modo uniforme nella trave, è stata utilizzata una piastra d'estremità rigida nella posizione di applicazione del carico.
Poiché un vincolo esterno rigido nell'asse z della piastra d'estremità può portare a problemi di convergenza, è stata ipotizzata una fondazione superficiale con 2 ∙ 108 kN/m³ ed è stato previsto un vincolo esterno aggiuntivo nei punti in cui non può verificarsi alcuna deformazione a causa della condizioni di simmetria di un giunto trave o dove sono previste le maggiori forze vincolari. Entrambi i vincoli esterni sono destinati a cedere se la reazione del vincolo esterno è positiva. Poiché EN 1993-1-8 [1] esegue una verifica plastica, è stato selezionato il modello di materiale "Isotropo plastico 2D/3D" con il criterio di snervamento 23,5 kN/cm². Non appena il criterio di snervamento viene raggiunto nell'elemento EF, non può assorbire ulteriori forze e si verifica una ridistribuzione delle tensioni.
Risultati
Il criterio di rottura "Rottura del bullone con snervamento dell'ala" del calcolo manuale può essere validato.
Quando si utilizza il modello di materiale non lineare "Isotropo plastico 2D/3D", è necessario valutare l'area degli elementi nello stato plastico. Va tenuto presente che gli elementi plastificati corrispondono a danni permanenti. Il modello FEM mostra aree plastiche troppo grandi. Ciò significa che il collegamento è sovraccaricato quando lo si considera utilizzando il modello di superficie. La forza di trazione del bullone determinata con 279 e 288 kN supera anche la forza di trazione limite ammissibile.
Aree plastiche di dimensioni simili sono state determinate con una modellazione aggiuntiva, dove la trave, la piastra d'estremità, i bulloni e le saldature sono state visualizzate con solidi e l'introduzione della forza dalla trave alla piastra d'estremità avviene attraverso le saldature (= superficie di carico più grande).