Vamzdinių profilių galinių plokštelių tempiamos sandūros projektavimas

Vamzdinių profilių galinių plokštelių tempiamos sandūros rezultatai

Vertinama centriškai tempiama vienodų vamzdinių plieninių profilių sudurtinė sandūra su simetriškomis galinėmis plokštėmis. Ši V1 logika apima tik end plate / T-stub, varžtų grupės tempimo ir suvirinimo patikras, o galutinis sprendinys priimamas pagal mažiausią laikomąją galią.

Simboliai: N_Ed - projektinė tempiamoji jėga, e₁ - atstumas iki kraštinės varžtų eilės, e₂ - kraštinis atstumas pločio kryptimi, e₃ - atstumas nuo varžtų eilės iki profilio sienelės, p₂ - horizontalus varžtų žingsnis, n_tot - bendras varžtų skaičius, a - efektyvus siūlės kaklelio storis.

Profilis: h = 200 mm; b = 200 mm; t = 10 mm	Galinė plokštė: tp = 20 mm; plienas S355	Varžtai: 6 vnt. M20 klasė 8.8
Suvirinimas: a = 5 mm	Apkrova: NEd = 150 kN	Koeficientai: γM2 = 1.25; βw = 0.9; k2 = 0.9
Atstumai: e1 = 50 mm; e2 = 50 mm; e3 = 50 mm	Žingsnis: p2 = 60 mm	Schema: 2 eilės x 3 stulpeliai

1) Išvestinė geometrija ir fiksuotos prielaidos

Iš įvestų atstumų išvedami vertikalus varžtų žingsnis p₁ ir galinės plokštės matmenys. Šioje versijoje tiek profilis, tiek galinė plokštė laikomi iš S355 plieno, todėl jų stipriai apskaičiuojami tik pagal atitinkamą storį.

$$p_{1}=h+2 · e_{3}=200+2 · 50=300\,mm$$$$h_{p}=2 · e_{1}+p_{1}=2 · 50+300=400\,mm$$

$$b_{p}=2 · e_{2}+(3-1) · p_{2}=2 · 50+(3-1) · 60=220\,mm$$

f_y,s, f_u,s, f_y,p ir f_u,p – profilio ir galinės plokštės projektui naudojami S355 stipriai pagal įvestą storį.

$$f_{y,s}=355\,MPa,\quad f_{u,s}=470\,MPa,\quad f_{y,p}=345\,MPa,\quad f_{u,p}=470\,MPa$$

2) Vieno varžto tempimo laikomoji galia

Pirmiausia apskaičiuojama vieno varžto projektinė tempimo laikomoji galia pagal varžto klasę, skerspjūvį A_s ir dalinį saugos koeficientą γ_M2. Ši reikšmė tampa pagrindu tiek varžtų grupės, tiek T-stub patikrai.

$$F_{t,Rd}=k_{2} · f_{ub} · A_{s}/γ_{M2}=0.9 · 800 · 245/1.25=141.12\,kN$$

3) End plate / T-stub patikra

T-stub modelis aprašo galinės plokštės juostos ir varžtų bendrą darbą tempiant. Efektyvus kraštinis atstumas e_eff ir koeficientai δ, K bei α riboja plokštės juostos tempimo atsparumą pagal įvestą geometriją ir plokštės storį.

e_eff – efektyvus kraštinis atstumas, naudojamas T-stub juostos darbui aprašyti.

$$e_{eff}=min(e_{1},\ 1.25 · e_{3})=min(50,\ 1.25 · 50)=50\,mm$$

δ – koeficientas, rodantis, kiek varžtų žingsnis p₂ yra sumažintas skylės skersmens d₀.

$$δ=1-d_{0}/p_{2}=1-22/60=0.633$$

K – geometrinis T-stub koeficientas, susiejantis plokštės juostos standumą su profilio siena ir varžto padėtimi.

$$K=4000 · (e_{3}-d/2+t)/(f_{y,p} · p_{2})=4000 · (50-20/2+10)/(345 · 60)=9.66\,mm^2/kN$$

α – papildomas T-stub koeficientas, kuris koreguoja plokštės juostos tempimo atsparumą pagal vieno varžto jėgą ir geometriją.

$$α=max(((K · F_{t,Rd}/t_{p}^{2})-1) · (e_{eff}+d/2)/(δ · (e_{eff}+e_{3}+t)),\ 0)=2.074$$

F_Rd,tstub – galinės plokštės ir varžtų juostos projektinė laikomoji galia pagal T-stub modelį.

$$F_{Rd,tstub}=t_{p}^{2} · (1+δ · α) · n_{tot}/K=20^2 · (1+0.633 · 2.074) · 6/9.66=574.76\,kN$$

4) Varžtų grupės tempimo patikra

Varžtų grupės laikomoji galia nustatoma padauginus vieno varžto tempimo laikomąją galią iš bendro varžtų skaičiaus n_tot. Tai atskira patikra, parodanti, ar patys varžtai nebus valdančioji grandis.

$$ΣF_{t,Rd}=n_{tot} · F_{t,Rd}=6 · 141.12=846.72\,kN$$

5) Suvirinimo patikra

Suvirinimo patikroje vertinamos dvi išilginės siūlės palei profilio plotį b. Šiame variante naudotojas tiesiogiai įveda efektyvų kaklelio storį a, todėl papildomas perskaičiavimas iš siūlės kojelės neatliekamas.

$$F_{w,Rd}=2 · b · a · 1.225 · min(f_{u,s},f_{u,p})/(√3 · β_{w} · γ_{M2})=2 · 200 · 5 · 1.225 · 470/(√3 · 0.9 · 1.25)=590.95\,kN$$

6) Bendra laikomoji galia

Galutinė projektinė laikomoji galia nustatoma pagal mažiausią iš trijų apskaičiuotų laikomųjų galių. Todėl valdanti patikra parodo tą mazgo vietą, kuri konstrukciškai yra silpniausia esant įvestai tempiamajai jėgai.

$$N_{Rd}=min(F_{Rd,tstub},\ ΣF_{t,Rd},\ F_{w,Rd})=min(574.76,\ 846.72,\ 590.95)=574.76\,kN$$

η – apkrovos ir bendros laikomosios galios santykis. Kai η ≤ 1.0, sąlyga tenkinama.

$$η=N_{Ed}/N_{Rd}=150/574.76=0.261$$

Patikra	Veikianti apkrova / laikomoji galia	Išvada
End plate / T-stub	150 / 574.76 = 0.261	TENKINA
Varžtų grupės tempimas	150 / 846.72 = 0.177	TENKINA
Suvirinimas	150 / 590.95 = 0.254	TENKINA
Bendra laikomoji galia	150 / 574.76 = 0.261	TENKINA

Norminės nuorodos pateiktos tik orientacijai: tempimo varžtų ir siūlių laikomoji galia remiama EN 1993-1-8, o ši supaprastinta T-stub logika atitinka peržiūrėto pavyzdžio skaičiavimo eigą hollow section tension splice atvejui. Ši V1 versija neapima momento, kirpimo, ekscentriciteto, slydimo, blokinio išplėšimo, pilnos profilio laikomosios galios ar nesimetriško varžtų išdėstymo.