Idea Statica
  • Acél
  • Beton
  • BIM
  • Támogatási központ
  • Árazás
  • Cég
  • Csomópont tervezés
  • Connection Library
  • Member alkalmazás
  • BIM munkafolyamatok acél projektekhez
  • Fal és részletek tervezése
  • Keresztmetszet tervezés
  • Elemek tervezése
  • BIM munkafolyamatok beton projektekhez
  • Támogatott BIM kapcsolatok
  • Checkbot
  • Viewer
  • Checkbot
  • Támogatási központ
  • E-learning és diploma
  • Blog
  • Személyes képzés
  • Letöltések és licencelés
  • Tervek
  • Ingyenes közösségi eszköz
  • Nemzetközi vállalatok
  • Diákok és oktatók
  • Kapcsolat
  • Blog
  • Kutatások és fejlesztések
  • Engedélyezett viszonteladók
  • Acél
    Csomópont tervezésConnection LibraryMember alkalmazásBIM munkafolyamatok acél projektekhez
  • Beton
    Fal és részletek tervezéseKeresztmetszet tervezésElemek tervezéseBIM munkafolyamatok beton projektekhez
  • BIM
    Támogatott BIM kapcsolatokCheckbotViewerCheckbot
  • Támogatási központ
    Támogatási központE-learning és diplomaBlogSzemélyes képzésLetöltések és licencelés
  • Árazás
    TervekIngyenes közösségi eszközNemzetközi vállalatokDiákok és oktatók
  • Cég
    KapcsolatBlogKutatások és fejlesztésekEngedélyezett viszonteladók
14 napos próbaidőszak
14 napos próbaidőszak
  • Acél
  • Beton
  • BIM
  • Támogatási központ
  • Árazás
  • Cég

Iratkozzon fel hírlevelünkre

Vállalat

  • Rólunk
  • Partnerségek
  • Karrier
  • Szabadalmaztatott technológia statikus mérnökök számára

Erőforrások

  • Ügyfélprojektek
  • Esettanulmányok
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Ellenőrző könyvek

Jogi

  • IDEA StatiCa VÉGFELHASZNÁLÓI LICENCSZERZŐDÉS
  • Globális adatvédelmi szabályzat
  • Szolgáltatási feltételek – IDEA StatiCa Viewer
  • Licencelés

Súgó

  • Kapcsolat
  • Árajánlat kérése
  • Viszonteladók
  • Letöltések
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Mérnökök, gyártók és tanácsadók által világszerte megbízott és használt megoldás.

Támogatási KözpontEllenőrzési példákSarokvarrat fedőkötésben
Sarokvarrat fedőkötésben
SteelConnection designVerificationsEN (Eurocode)Welds

Sarokvarrat fedőkötésben

Ez a cikk a következő nyelveken is elérhető
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
AI által angolból fordítva

Ez a cikk Prof. Wald és munkatársai által írt „Component-based finite element design of steel connections" (Acél kapcsolatok komponensalapú végeselem-tervezése) című könyv egy kiválasztott fejezete. A fejezet a hegesztések ellenőrzésére összpontosít. A fejezet kissé módosításra került a weboldalhoz, és az eredmények frissítve lettek.

Leírás

E fejezet célja a sarokvarrat fedőkötésben alkalmazott komponensalapú végeselem-módszer (CBFEM) ellenőrzése a komponensmódszerrel (CM). Két lemezt három konfigurációban kapcsolnak össze: harántvarrással, hosszirányú varrással, valamint harántvarrat és hosszirányú varrat kombinációjával. A varrat hossza és torokvastagsága a vizsgálat változó paraméterei. A tanulmány kiterjed a hosszú varratokra is, amelyek teherbírása a feszültségkoncentráció miatt csökkentett. A kapcsolatot normálerő terheli.

Analitikai modell

A sarokvarrat az egyetlen vizsgált komponens a tanulmányban. A varratokat úgy tervezték, hogy azok legyenek a kapcsolat leggyengébb komponensei. A varratot az EN 1993-1-8:2005 szerint tervezték. A sarokvarrat méretezési teherbírását az EN 1993-1-8:2005 4.5.3.2 pontjában megadott iránymódszerrel határozták meg. A sarokvarrat szilárdságának ellenőrzésére rendelkezésre álló számítási módszerek azon egyszerűsítő feltételezésen alapulnak, hogy a feszültségek egyenletesen oszlanak el a sarokvarrat torokkeresztmetszetében, ami a 4.1.1. ábrán látható normálfeszültségekhez és nyírófeszültségekhez vezet, az alábbiak szerint:

  • σ⊥ a torokkeresztmetszetre merőleges normálfeszültség;
  • σ∥ a varrat tengelyével párhuzamos normálfeszültség a keresztmetszetben;
  • τ⊥ a varrat tengelyére merőleges nyírófeszültség (a torokkeresztmetszet síkjában);
  • τ∥ a varrat tengelyével párhuzamos nyírófeszültség (a torokkeresztmetszet síkjában).

A tengellyel párhuzamos σ∥ normálfeszültséget a varrat méretezési teherbírásának ellenőrzésekor nem kell figyelembe venni.

Fig. 4.1.1 Stresses in a throat section of a fillet weld\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.1.1 Stresses in a throat section of a fillet weld}}}Fig. 4.1.1 Stresses in a throat section of a fillet weld

A sarokvarrat méretezési teherbírása elegendő, ha az alábbi feltételek mindegyike teljesül:

σ⊥2+3⋅(τ⊥2+τ⊥2)≤fuβwγM2\sqrt{\sigma_{\perp}^2 + 3 \cdot ( \tau_{\perp}^2 + \tau_{\perp}^2 )} \le \frac{f_\textrm{u}}{\beta_\textrm{w} \gamma_\textrm{M2}}σ⊥2​+3⋅(τ⊥2​+τ⊥2​)​≤βw​γM2​fu​​

σ⊥≤0.9fuγM2\sigma_{\perp} \le \frac{0.9 f_\textrm{u}}{\gamma_\textrm{M2}}σ⊥​≤γM2​0.9fu​​

A 150⋅a150 \cdot a150⋅a-nál hosszabb fedőkötéseknél a βLw,1\beta_{\mathrm{Lw,1}}βLw,1​ csökkentési tényező:

βLw,1=1.2−0.2Lj150a\beta_{\mathrm{Lw,1}} = 1.2 - \frac{0.2 L_\textrm{j}}{150 a}βLw,1​=1.2−150a0.2Lj​​  de   βLw,1≤1.0\beta_{\mathrm{Lw,1}} \le 1.0βLw,1​≤1.0

Numerikus modell

A CBFEM varratkomponensét az Általános elméleti háttér és az EN elméleti háttér ismerteti. Ebben a tanulmányban a varratokhoz nemlineáris rugalmas-képlékeny anyagmodellt alkalmaztak. A határképlékeny alakváltozás a varrat hosszabb részén éri el a határértéket, és a feszültségcsúcsok átrendeződnek.

Teherbírás ellenőrzése

A vizsgált példák és az anyagtulajdonságok áttekintése a 4.1.1. táblázatban található. A varrat-konfigurációk: T a harántvarratra, P a párhuzamos varratra, TP a kettő kombinációjára; lásd a geometriát a 4.1.2. ábrán. Az acélminőség S235 volt (fy = 235 MPa, fu = 360 MPa, E = 210 GPa, βw = 0,8). A részleges biztonsági tényezők: γM0 = 1,0, γM2 = 1,25. A modell geometriája a 4.1.2. ábrán látható. A lemezek vastagsága 20 mm. A kapcsolat szimmetrikus, és a lemezt a hegesztett toldáskapcsolatból húzzák ki. A lemezek hosszát és szélességét a párhuzamos és harántvarrat hosszának megfelelően igazítják. A varrat teherbírása mindig a mérvadó tönkremeneteli mód. A varrat torokvastagsága 3 mm. A harántvarrat és a párhuzamos varrat hossza változó ebben a paraméteres vizsgálatban.

Drawing 4.1 Joint geometry with dimensions\textsf{\textit{\footnotesize{Drawing 4.1 Joint geometry with dimensions}}}Drawing 4.1 Joint geometry with dimensions

A CBFEM által számított méretezési varrat-teherbírást a CM eredményeivel hasonlítják össze. Az eredmények a 4.1.1–4.1.3. táblázatokban és a 4.1.3–4.1.5. ábrákon láthatók.

Fig. 4.1.2 Specimen geometry\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.1.2 Specimen geometry}}}Fig. 4.1.2 Specimen geometry

Harántvarrat teherbírásának számítása 

σ⊥2+3⋅(τ⊥2+τ∥2)≤fuβw⋅γM2\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + 3 \cdot \left( \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2\right)} \leq \frac{f_\textrm{u}}{\beta_{\textrm{w}} \cdot \gamma_{\textrm{M2}}}σ⊥2​+3⋅(τ⊥2​+τ∥2​)​≤βw​⋅γM2​fu​​

σ⊥=τ⊥=σN2=NLt⋅a⋅12\sigma_{\perp} = \tau_{\perp} = \frac{\sigma_\textrm{N}}{\sqrt{2}} = \frac{N}{L_{\textrm{t}} \cdot a}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}}σ⊥​=τ⊥​=2​σN​​=Lt​⋅aN​⋅2​1​

τ∥=0\tau_{\parallel} = 0τ∥​=0

(σN2)2+3⋅(σN2)2≤fuβw⋅γM2\sqrt{ \left( \frac{\sigma_\textrm{N}}{\sqrt{2}} \right)^2 + 3 \cdot \left( \frac{\sigma_\textrm{N}}{\sqrt{2}} \right)^2} \leq \frac{f_\textrm{u}}{\beta_{\textrm{w}} \cdot \gamma_{\textrm{M2}}}(2​σN​​)2+3⋅(2​σN​​)2​≤βw​⋅γM2​fu​​

(NLt⋅a⋅12)2+3⋅(NLt⋅a⋅12)2≤fuβw⋅γM2\sqrt{ \left( \frac{N}{L_{\textrm{t}}\cdot a}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}} \right)^2 + 3 \cdot \left( \frac{N}{L_{\textrm{t}}\cdot a}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}} \right)^2} \leq \frac{f_\textrm{u}}{\beta_{\textrm{w}} \cdot \gamma_{\textrm{M2}}}(Lt​⋅aN​⋅2​1​)2+3⋅(Lt​⋅aN​⋅2​1​)2​≤βw​⋅γM2​fu​​

N≤fu⋅Lt⋅aβw ⋅ γM2 ⋅ 2N \leq \frac{f_\textrm{u} \cdot L_{\textrm{t}}\cdot a }{\beta_{\textrm{w}}  \cdot  \gamma_{\textrm{M2}}  \cdot  \sqrt{2}}N≤βw​ ⋅ γM2​ ⋅ 2​fu​⋅Lt​⋅a​

σ⊥=NLt⋅a⋅12≤fu ⋅ 0.9γM2\sigma_{\perp}= \frac{N}{L_{\textrm{t}} \cdot a}\cdot \frac{1}{\sqrt{2}} \leq \frac{f_\textrm{u}  \cdot  0.9}{ \gamma_{\textrm{M2}}}σ⊥​=Lt​⋅aN​⋅2​1​≤γM2​fu​ ⋅ 0.9​

N≤fu ⋅Lt⋅ a ⋅ 0.9 ⋅ 2γM2N \leq \frac{f_{u}  \cdot L_{\textrm{t}}\cdot  a  \cdot  0.9  \cdot  \sqrt{2}}{ \gamma_{\textrm{M2}} }N≤γM2​fu​ ⋅Lt​⋅ a ⋅ 0.9 ⋅ 2​​

Ahol:

aaa - varrat torokvastagsága

NNN - a szerkezeti elemen ható normálerő

LtL_{\textrm{t}}Lt​ - harántvarrat teljes hossza 

βw\beta_{\mathrm{w}}βw​ - korrelációs tényező az EN 1993-1-8 4.1. táblázatából

fuf_\textrm{u}fu​ - az összekapcsolt gyengébb rész névleges szakítószilárdsága

γM2\gamma_{\mathrm{M2}}γM2​ - varratokra vonatkozó részleges biztonsági tényező

Párhuzamos varrat teherbírásának számítása

σ⊥2+3⋅(τ⊥2+τ∥2)≤fuβw⋅γM2\sqrt{ \sigma_{\perp}^2 + 3 \cdot \left( \tau_{\perp}^2 + \tau_{\parallel}^2\right)} \leq \frac{f_\textrm{u}}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}}σ⊥2​+3⋅(τ⊥2​+τ∥2​)​≤βw​⋅γM2​fu​​

σ⊥=τ⊥=0\sigma_{\perp} = \tau_{\perp} = 0σ⊥​=τ⊥​=0

τ∥=VLp ⋅ a\tau_{\parallel} = \frac{V}{L_{\textrm{p}}  \cdot  a}τ∥​=Lp​ ⋅ aV​

 3⋅(τ∥)2≤fuβw⋅γM2\sqrt{  3 \cdot \left( \tau_{\parallel} \right)^2} \leq \frac{f_\textrm{u}}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}} 3⋅(τ∥​)2​≤βw​⋅γM2​fu​​

 3⋅( VLp⋅a)2≤fuβw⋅γM2\sqrt{  3 \cdot \left(  \frac{V}{L_{\textrm{p}} \cdot a}\right)^2} \leq \frac{f_\textrm{u}}{\beta_{\mathrm{w}} \cdot \gamma_{\mathrm{M2}}} 3⋅( Lp​⋅aV​)2​≤βw​⋅γM2​fu​​

V=fu ⋅ Lp⋅ a ⋅ βLw1βw ⋅ γM2 ⋅ 3V = \frac{f_\textrm{u}  \cdot  L_{\textrm{p}} \cdot  a  \cdot  \beta_{\mathrm{Lw1}}}{\beta_{\mathrm{w}}  \cdot  \gamma_{\mathrm{M2}}  \cdot  \sqrt{3}}V=βw​ ⋅ γM2​ ⋅ 3​fu​ ⋅ Lp​⋅ a ⋅ βLw1​​

Ahol:

aaa - varrat torokvastagsága

VVV - a szerkezeti elemen ható nyíróerő

LtL_{\textrm{t}}Lt​ - párhuzamos varrat teljes hossza

βw\beta_{\mathrm{w}}βw​ - korrelációs tényező az EN 1993-1-8 4.1. táblázatából

βLw1\beta_{\mathrm{Lw1}}βLw1​ - hosszú varrat csökkentési tényezője, EN 1993-1-8 4.9. képlet

fuf_\textrm{u}fu​ - az összekapcsolt gyengébb rész névleges szakítószilárdsága

γM2\gamma_{\mathrm{M2}}γM2​ - varratokra vonatkozó részleges biztonsági tényező

Harántvarrat és párhuzamos varrat kombinált számítása 

A harántvarrat és párhuzamos varrat kombinációjára kézzel számított teherbírás egyszerűen a fenti egyenletekből levezetett harántvarrat- és párhuzamos varrat-teherbírások összege. 

Eredmények bemutatása

Tab. 4.1.1 Parallel welds results\textsf{\textit{\footnotesize{Tab. 4.1.1 Parallel welds results}}}Tab. 4.1.1 Parallel welds results

Fig. 4.1.3 Comparison of load resistances of parallel welds\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.1.3 Comparison of load resistances of parallel welds}}}Fig. 4.1.3 Comparison of load resistances of parallel welds

Fig. 4.1.3.a Influence of weld length on resistance\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.1.3.a Influence of weld length on resistance}}}Fig. 4.1.3.a Influence of weld length on resistance

Tab. 4.1.2 Transverse welds\textsf{\textit{\footnotesize{Tab. 4.1.2 Transverse welds}}}Tab. 4.1.2 Transverse welds

Fig. 4.1.4 Comparison of load resistances of transverse welds\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.1.4 Comparison of load resistances of transverse welds}}}Fig. 4.1.4 Comparison of load resistances of transverse welds

Fig. 4.1.4.a Influence of weld length on resistance\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.1.4.a Influence of weld length on resistance}}}Fig. 4.1.4.a Influence of weld length on resistance

Tab. 4.1.3 Grouped welds\textsf{\textit{\footnotesize{Tab. 4.1.3 Grouped welds}}}Tab. 4.1.3 Grouped welds

Fig. 4.1.5 Comparison of load resistances of group\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4.1.5 Comparison of load resistances of group}}}Fig. 4.1.5 Comparison of load resistances of group

A párhuzamos varrat, a harántvarrat és a vegyes irányú varratcsoportok teherbírása a CM és a CBFEM szerint közel azonos. A tanulmányban a legnagyobb eltérés a teherbírásban 6%.

A párhuzamos varratokra vonatkozó CBFEM-eredmények kissé konzervatívak, de hosszú varratok esetén kezdenek eltérni. A hosszú varratokból adódó teherbírás-csökkentést a CBFEM nem veszi figyelembe, azonban nem várható, hogy 200×torokvastagságnál hosszabb varrat előforduljon bármely kapcsolatban, és ezen hosszig az eredmények még nagyon közel vannak egymáshoz.

Harántvarratoknál a CBFEM nagyon következetes eredményeket ad, 2–4%-kal magasabb teherbírással.

Benchmark példa

Bemeneti adatok

1. szerkezeti elem – Iw60x500

• Lemezekből hegesztve, vastagsággal t = 20 mm

• Szélesség b = 500 mm

• A gerinc eltávolítva Nyílás gyártási művelettel

• S235 acél

2. szerkezeti elem – Lemez 20x1000

• Vastagság t = 20 mm

• Szélesség b = 1000 mm

• S235 acél

• Eltolás ex = –90 mm

Harántirányú sarokvarrat a 2. szerkezeti elem mindkét oldalán

• Torokvastagság a = 3 mm

• Varrat hossza Lt = 100 mm

Párhuzamos sarokvarrat a 2. szerkezeti elem mindkét oldalán

• Torokvastagság a = 3 mm

• Varrat hossza Lp = 100 mm

Eredmény

• Méretezési húzási teherbírás FRd = 387 kN (Megjegyzendő, hogy a teherbírást a „Megállás határalakváltozásnál" funkció alkalmazásával számították. Következésképpen a tényleges CBFEM-teherbírás marginálisan magasabb lehet.)

Megnyitás a MegjelenítőbenLetöltés