Powrót do filmów

005254

Cisca Tjoa, PE

2024-12-30

KB 001925 | Projektowanie spoin pachwinowych według AISC w RFEM 6

Przedmiot:
Projektowanie spoin pachwinowych według AISC w RFEM 6

Komentarz:
Naprężenia w spoinie między powierzchniami można określić za pomocą rozszerzenia Analiza naprężeniowo-odkształceniowa w programie RFEM 6. Ponadto można wprowadzić graniczne naprężenie określone zgodnie z obowiązującą normą, aby określić stopień naprężenia spoiny. Niniejszy artykuł skupia się na wymiarowaniu spoin pachwinowych zgodnie z AISC 360-22 [1] na dwóch przykładach z AISC, tom 1: Przykłady obliczeniowe [2].

Opis:

KB 001925 | Projekt spoin pachwinowych AISC w RFEM 6

Przykłady projektowe AISC J.1 i J.2A

AISC, przykład J.1 Spoina pachwinowa przy ścinaniu podłużnym

Jak pokazano powyżej na rysunku 01, płyta o grubości 1,9 cm jest przyspawana do płyty o grubości 3/8 cala. Płyty mają certyfikat ASTM A572 klasa 50. Spoina: Elektrody 70 ksi, ramię o długości 3/16 cala, długość 27 cali.

Dostępnych jest kilka typów połączeń, w tym połączenie stykowe, połączenie narożne, połączenie zakładkowe i połączenie teowe. Dla pierwszego przykładu wybrano połączenie zakładkowe i zaokrąglenie pojedyncze (rysunek 02). Od ustawienia spoiny zależy, czy spoina zostanie umieszczona na górze czy na dole połączonej powierzchni. W przypadku nieprawidłowego wyboru początkowego pojawia się komunikat o błędzie sugerujący odwrócenie orientacji. Jako rozmiar spoiny należy wprowadzić grubość 3/16 cala x 0,707 = 0,13256 cala. Najpierw należy wybrać linię dla spoiny, a następnie dwie powierzchnie, które mają zostać połączone. Długość spoiny jest równa całkowitej długości wybranych linii.

KB 001925 | Projektowanie spoin pachwinowych AISC w RFEM 6

Spoina liniowa dla Przykładu J.1

W folderze Analiza naprężeniowo-odkształceniowa można edytować domyślną konfigurację liniowego połączenia spawanego (rysunek 03). Dezaktywuj nieistotne typy naprężeń.

KB 001925 | Projektowanie spoin pachwinowych według AISC w RFEM 6

Układy złączy spawanych liniowych

Naprężenie graniczne można obliczyć zgodnie z równaniem AISC J2-4 (z wyłączeniem obszaru spoiny) dla obliczeń LRFD. Wartość ta jest następnie porównywana z wynikowym naprężeniem s |j+s+w|.

\emptyset R_{n} = \emptyset \cdot β \cdot F_{nw} \cdot k_{ds}

\emptyset R_{n} = 0.75 \cdot 0.912 \cdot (0.60 \cdot 70 ksi) \cdot 1.0

\emptyset R_{n} = 28.7 ksi

φ	Współczynnik nośności LRFD
β	Współczynnik redukcji = 1,2 - 0,002(27,0-in/0,1875-in) ≤ 1,0
F_nw	Nominalne naprężenie metalu spoiny, ksi
k_ds	Współczynnik zwiększenia wytrzymałości kierunkowej (1,0 dla kierunku podłużnego)

Naprężenie graniczne spoiny wg AISC

'Opcje specjalne' (rysunek 04) umożliwia redystrybucję lokalnych szczytowych naprężeń na całej długości spoiny. Wybierz „Stałe” dla obciążeń ścinających i normalnych. W przypadku obciążeń zginających należy wybrać 'Brak', aby zignorować niepożądany moment w naprężeniu wynikowym.
Dostępne metody analizy naprężeń, uproszczona i kierunkowa, są zgodne z EN 1993-1-8 [3]. W tym przykładzie należy wybrać metodę 'Uproszczoną'.

Opcje specjalne

Po uruchomieniu obliczeń należy wybrać opcję Naprężenia w spoinach liniowych z menu rozwijanego, aby wyświetlić wynik naprężenia (Rysunek 05). Stosunek naprężeń z przykładu AISC wynosi 200 kips/206 kips = 0,971. Jest to porównywalne ze stopniem naprężeń wynoszącym 1.0 w programie RFEM.

Naprężenia w spoinach liniowych Wynik dla Przykładu J.1

AISC przykład Spoina pachwinowa J.2A obciążona kątowo

W tym drugim przykładzie do górnej części pasa belki przyspawana jest blacha węzłowa o grubości 1 cm (w modelu przyjmuje się pas o grubości 1,0 cala i środnik). Obciążenia są przykładane pod kątem 60° w stosunku do osi podłużnej spoiny. Płyty mają certyfikat ASTM A572 klasa 50. Spoina: Elektrody 70 ksi, ramię o długości 15 cm, długość 15,4 cm (zdjęcie 01).

Podobnie jak w przypadku procedury pokazanej powyżej, należy utworzyć nowe liniowe połączenie spawane. Wybierz połączenie teowe i pachwinowe podwójne (rysunek 06). Jako rozmiar spoiny należy wprowadzić grubość 5/16 cala x 0,707 = 0,221 cala.

KB 001925 | RFEM 6 Projektowanie spoin pachwinowych zgodnie z normami AISC

Połączenie spawane liniowe na przykład J.2A

Należy dodać nową konfigurację liniowego połączenia spawanego, ponieważ stosowane jest inne naprężenie graniczne.
Kierunkowy współczynnik wzrostu wytrzymałości zgodnie z równaniem J2-5 AISC może być wykorzystany do zwiększenia granicznego naprężenia dla spoiny pachwinowej obciążonej pod kątem.

k_{ds} = (1.0 + 0.5 \cdot \sin^{1.5} θ)

k_{ds} = (1.0 + 0.5 \cdot \sin^{1.5} 60 °)

k_{ds} = 1.40

k_ds	Współczynnik zwiększenia wytrzymałości kierunkowej
θ	Kąt między linią przyłożonej siły a osią podłużną spoiny, stopnie

Współczynnik wzrostu wytrzymałości kierunkowej

Naprężenie graniczne zgodnie z równaniem J2-4 AISC (bez obszaru spoiny) do obliczeń LRFD:

\emptyset R_{n} = \emptyset \cdot F_{nw} \cdot k_{ds}

\emptyset R_{n} = 0.75 \cdot (0.60 \cdot 70 ksi) \cdot 1.40

\emptyset R_{n} = 44.1 ksi

φ	Współczynnik nośności LRFD
F_nw	Nominalne naprężenie metalu spoiny, ksi
k_ds	Współczynnik wzrostu wytrzymałości w kierunku

Naprężenie graniczne spoiny wg AISC

Współczynnik naprężeń wynoszący 1,0 w programie RFEM zweryfikował wymaganą długość obliczoną w przykładzie z AISC. Oprócz naprężeń można również przedstawiać graficznie siły wewnętrzne. Całkowite naprężenie styczne W można pomnożyć przez długość spoiny, aby zweryfikować całkowite przyłożone obciążenie (rysunek 07).

Wyniki naprężeń w spoinach liniowych dla projektowania spoin pachwinowych AISC w RFEM 6

Analiza naprężeń w spoinach liniowych dla projektu spoin pachwinowych AISC

Należy przy tym pamiętać, że muszą być spełnione dodatkowe wymagania AISC dla spoin pachwinowych. Obejmuje to minimalne i maksymalne rozmiary, minimalną długość, długość efektywną i inne ograniczenia omówione w AISC Sekcja J2.2b.

KB 001925

;