Na ogół niepraktyczne jest zapewnianie, aby połączenie stalowe działało jako wyłącznie połączenie przegubowe lub sztywne, a inżynierowie często przyjmują jedną z tych klasyfikacji z przyzwyczajenia. W wielu przypadkach takie podejście jest w pełni zrozumiałe i akceptowane. Jednak w innych sytuacjach może to prowadzić do poważnych problemów.
Przyjrzyjmy się znormalizowanym połączeniom odpornym na zginanie (IM) i dowiedzmy się, w jaki sposób wybór wyłącznie między połączeniami przegubowymi a połączeniami sztywnymi może prowadzić nie tylko do nieekonomicznych warunków projektowych, ale także, co ważniejsze, do ryzykownych.
W programie RFEM firmy Dlubal Software najpierw sprawdzamy, czy wyniki dla sztywności początkowej i wytrzymałości na zginanie odpowiadają wynikom ujętym w publikacji w "Znormalizowane połączenia stalowe w konstrukcjach stalowych zgodnie z DIN EN 1993-1-8". Wyniki są do siebie znacznie zbliżone.
A teraz przechodzimy do wymiarowania belki obciążonej w sposób ciągły, połączonej ze słupem za pomocą naszego połączenia:
PRZYPADEK (A) – Nieekonomiczne obliczenia
W połączeniu całkowicie sztywnym, połączenie przenosi duży moment zginający. Takie podejście odciąża belkę od zginania, ale może skutkować powstaniem ponadwymiarowego połączenia.
I odwrotnie, w przypadku połączenia przegubowego, samo połączenie może być wystarczające, ale belka prawdopodobnie ulegnie uszkodzeniu ze względu na znaczny moment występujący w połowie rozpiętości.
W naszym przykładzie połączenie podatne redukuje moment w połączeniu bez nadmiernego zwiększania momentu w środku przęsła do niedopuszczalnego poziomu. Dlatego zarówno połączenie, jak i belka są zwymiarowane w sposób satysfakcjonujący.
PRZYPADEK (B) – Projektowanie ryzykowne (dodawanie rozciągającej siły normalnej)
Traktowanie połączenia półsztywnego jako przegubowego pomija rzeczywisty moment zginający. Przeoczenie to może prowadzić do powstania niebezpiecznego zwymiarowania, w którym nośność połączenia jest znacząco obciążona wyłącznie siłami normalnymi i tnącymi. Późniejsze momenty zginające zwiększają wykorzystanie połączenia, potencjalnie prowadząc do jego uszkodzenia.
PRZYPADEK (C) – Projektowanie ryzykowne (dłuższa belka, bardziej podatna na ugięcia)
Przyjęcie połączenia półsztywnego jako sztywnego oznacza, że połączenie to jest sztywniejsze niż w rzeczywistości. Założenie to fałszywie poprawia warunki dla belki, która z kolei wygina się w mniejszym stopniu i generuje mniejszy moment zginający wzdłuż swojego przęsła. Jednak w rzeczywistości połączenie nie jest tak sztywne, jak zakładano. Na belkę wywierane są wówczas większe momenty ugięcia i w środku rozpiętości, co może prowadzić do niezadowalających wyników w stanie granicznym użytkowalności lub w sposób niepożądany wpływać na konstrukcje, na które belka oddziałuje.
