Основными компонентами жесткого болтового соединения являются:
- Поле стенки колонны с напряжением сдвига
- Стенка колонны с поперечным сжатием
- Стенка колонны с поперечным растяжением
- Пояс колонны с изгибом
- Торцевая пластина с изгибным напряжением
- Пояс балки или колонны и стенка со сжимающим напряжением
- Балка с растягивающим напряжением
- Болты с растягивающим напряжением
- Болты с напряжением сдвига
- Сварные швы
- Сужение к краю
В то время, как расчет большинства основных компонентов может быть выполнен относительно просто и быстро по обычным формулам, расчет торцевой пластины с изгибающим напряжением, а также полки колонны с изгибом, является трудоемкой задачей. Для этих двух компонентов в качестве аналитической модели используется эквивалентный тавровый пояс.
Тавровый пояс
Из реальной модели вырезана Т-образная форма. Ряды болтов, подвергаемые растяжению, рассматриваются и оцениваются один раз по отдельности и еще раз в качестве группы. Решающая несущая способность определяется по наименьшему сопротивлению из суммы отдельных рядов болтов или значения группы. Для передачи поперечной силы применяются болты в изгибной области. Ряды болтов объединяются в группы болтов, которые находятся в пределах пояса или элементов жесткости. Для расчета торцевой плиты с изгибающим напряжением, тавровая стойка создается из торцевой плиты со стенкой балки для внутренних рядов болтов; в случае выступающей торцевой пластины с наружным рядом болтов тавровый профиль торцевой пластины соответствует поясу балки. Чтобы можно было рассчитать выступающую часть торцевой пластины, она разделяется и отражается зеркально на эквивалентный тавровый пояс.
Для расчета пояса колонны с изгибом, тавровый профиль создается из пояса колонны и стенки колонны.
Контактная сила Q, которая может возникнуть между свободной гранью и рядом болтов, возникает в качестве результирующей поверхностного давления в контактном стыке в краевой точке пояса стойки. С помощью контактных сил можно достичь значительно более высокой несущей способности, поэтому при моделировании соединения имеет смысл расположить болты таким образом, чтобы могла возникнуть дополнительная опора. Например, контактная сила может быть увеличена путем размещения рядов болтов на большем расстоянии от стенки балки.
Режимы выхода из работы
Возможны три типа выхода из работы.
Режим 1: Чистая текучесть пояса
В случае с мягкой торцевой пластиной, пластические шарниры возникают на оси болта рядом с поясом, хотя и не было достигнуто разрушающее усилие для болтов. Несущая способность эквивалентного таврового пояса может быть рассчитана по двум различным методам, при условии возникновения контактных сил. В RF-/FRAME-JOINT Pro применяется метод 1.
Если в результате расчета не возникают контактные силы, то несущая способность уменьшается вдвое. Тот же тип выхода из работы возникает и в режиме 2.
Режим 2: Отказ болта одновременно с текучестью пояса
При оптимальном соответствии толщины торцевой пластины и диаметра болта, около стенки тавровой стойки возникнет пластичный шарнир и болты выйдут из работы.
Режим 3: Отказ болта
В случае жесткой торцевой пластины и болтов недостаточного размера, болты выходят из работы без возникновения пластичного шарнира. Такого режима выхода из работы следует избегать в максимально возможной степени, поскольку в этом случае соединение становится нерабочим.
Полезные длины
Полезные длины требуются для нахождения пластического момента сопротивления таврового профиля и не обязательно должны соответствовать фактическим длинам модели.
При использовании полезных длин эквивалентной тавровой стойки учитывается пространственная среда реального соединения, поэтому можно получить идентичные значения несущей способности расчетной модели и фактической модели.
В зависимости от геометрии и режима выхода из работы, для торцевой пластины может возникнуть круговой или прямолинейный шаблон кривой текучести, которая может оказать большое влияние на полезную длину таврового профиля. В случае пластического отказа торцевой пластины возникает конус текучести, который не может быть полностью сформирован в режиме 2, и, таким образом, образовывает некругообразный шаблон текучести.
Определение момента сопротивления
Момент сопротивления соединения рассчитывается из суммы найденной прочности при растяжении каждого ряда болтов, умноженной на соответствующее расстояние до точки сжатия.
Если прочность при растяжении, полученная в результате расчета рядов болтов в качестве группы, меньше, чем сумма отдельных поясов таврового профиля, то для соответствующего ряда можно применить только тот компонент, который увеличивает общую несущую способность группы болтов.
В качестве точки сжатия следует принять центральную ось сжатого пояса.
