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2019-07-10

受拉空心杆件端板连接按照CIDECT方法按照有限元模型进行设计

设计一个由空心截面和端部板组成的节点。 由于运输原因,桁架的下弦杆被分段。

[1] 章节中有相关的示例。 DIN EN 1993-1-8 中第 6.2 节的验算适用于工字形和 H 形截面,但不适用于这种情况。 因此使用了{%!

系统

  • 截面: HE-A 180
  • 端板: tp = 35 mm
  • 材料: 钢 S355 按照 DIN EN 1993-1-1, 表 3.1

有限元模型是通过面单元、螺栓杆件单元和两个端板接触的实体单元来建模的。 定义了接触体的非线性。 选择“二维/三维各向同性塑性”作为端板的材料模型(需要RF-MAT NL附加模块)。 该材料模型在弹性区域中材料为各向同性。 板件根据 von Mises 畸变假设进行屈服,定义的等效屈服强度为 35.5 kN/cm²。

内力

由内力得出的下弦杆的主导设计力为NEd = 1491,5 kN。换算成空心截面的周长(中线),线荷载为 221.60 kN/m。

设计

设计包括端板承载力极限状态的局部设计和螺栓受力(包括接触力)的计算。

端板的承载力

端板受弯承载力根据公式 8.6 用 CIDECT 方法确定:

用公式 8.5


结果是:

其比值为:

使用RF-STEEL Surfaces附加模块的有限元模型端板应力的评估可以满足要求。

螺栓承载力

对于螺栓设计,必须考虑螺栓承载力和螺栓连接力。 根据公式 8.7 使用方法 CIDECT 进行计算,计算如下:

根据公式 8.9


结果是:

其比值为:

在有限元模型中对杆件内力 N 的评估得出,中间螺栓的最大螺栓力为 343 kN,因此略高于理论计算结果。

[2] 中,如果在上板连接中外螺栓轴线不位于空心截面角点外,则设计准则有效。 在图 8.5 中的 [2] 中显示的不是螺栓的轴线,而是螺栓孔,位于空心截面的尺寸范围内。

增加边缘距离 e = 55 mm 会导致螺栓力重新分布到外部螺栓力,并且是均匀分布。


链接
参考
  1. bauforumstahl eV Beispiele zur Bemessung von Stahltragwerken nach DIN EN 1993 - Eurocode 3. Berlin: Ernst & Sohn, 2011
  2. Packer,J. A.; Wardenier, J.; Zhao, X.-L.; van der Vegte, G. J.; Kurobane, Y.: Nr 3 - Knotenverbindungen aus rechteckigen Hohlprofilen unter vorwiegend ruhender Beanspruchung - CIDECT-Handbuch Reihe "Konstruieren mit Hohlprofilen", 2. Auflage. 科隆: TÜV Rheinland, 2009
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