Erlaubt AISC die Verwendung von FEA für die Verbindungsbemessung?

Die Finite-Elemente-Analyse im Allgemeinen und die nichtlineare Finite-Elemente-Analyse im Besonderen sind seit vielen Jahren als praktikable Methode in der Forschung bekannt. Sie half bei der Entwicklung der Normgleichungen und -bestimmungen, die Ingenieure verwenden. Darüber hinaus wird die nichtlineare Finite-Elemente-Analyse in den USA und auf der ganzen Welt in der Praxis ausgiebig eingesetzt, um einfache bis komplexe technische Probleme zu lösen. US-amerikanische Normen und Richtlinien, darunter ACI, AISC, TMS, NDS und andere, enthalten Absätze, die die Verwendung der nichtlinearen Finite-Elemente-Analyse für Strukturelemente und Verbindungen ermöglichen, die nicht von den Normen abgedeckt werden, die normalerweise komplex sind. Wenn die Normen die Verwendung dieser Methode für komplexe Probleme zulassen, kann sie sogar einfache Probleme lösen, die Annahmen haben, um die Lösung zu vereinfachen. Untersuchungen haben gezeigt, dass Grenzzustände von Bauteilen und Verbindungsbemessung durch die Finite-Elemente-Analyse erfasst werden können. Hier sind einige der Referenzen, die in verschiedenen Abschnitten des AISC-Handbuchs aufgeführt sind.

AISC 360-Kommentare weisen an verschiedenen Stellen auf die Möglichkeit hin, die Finite-Elemente-Analyse und die nichtlineare Finite-Elemente-Analyse zu verwenden, wie zum Beispiel:

• „Die Bestimmungen erlauben auch die Verwendung von Computeranalysen (z.B. der Finite-Elemente-Methode) als Ersatz für die Spezifikationsgleichungen, die zur Bewertung der Grenzzustände der Kapitel D bis K verwendet werden“ in ANHANG 1 der 14. Ausgabe des AISC-Handbuchs.
• „Jede Bemessungsmethode, die auf inelastischen Berechnungen basiert und die gegebenen allgemeinen Anforderungen erfüllt, ist zulässig. Diese Methoden können die Verwendung nichtlinearer Finite-Elemente-Analysen (Crisfield, 1991; Bathe, 1995) umfassen, die auf Kontinuumselementen basieren, um eine einzelne Strukturkomponente wie eine Verbindung zu entwerfen, oder die Verwendung von inelastischen Rahmenanalysen zweiter Ordnung (Clarke et al., 1992; McGuire et al., 2000), um ein Tragwerk, bestehend aus Trägern, Stützen und Verbindungen zu entwerfen.“ In Komm 1.1 16.1-470 der 14. Ausgabe des AISC-Handbuchs.
• „Falls die zu modellierenden Verbindungen nicht in den Bereich der Datenbanken fallen, können die Verhaltenseigenschaften aus Tests, einfacher Komponentenmodellierung oder Finite-Elemente-Studien ermitttelt werden (FEMA, 1995).“ In B3. Kommentar, Seite 16.1-265 der 14. Ausgabe des AISC-Handbuchs.
• „Wenn der Konstrukteur auf Träger trifft, die keine Symmetrieachse oder eine andere Form aufweisen, für die es in den anderen Abschnitten von Kapitel F keine Bestimmungen gibt, sind die Spannungen durch die Streckgrenze oder die elastische Knickspannung zu begrenzen. Die Spannungsverteilung bzw. die elastische Knickspannung muss aus strukturmechanischen Grundlagen, Lehrbüchern oder Handbüchern wie dem SSRC Guide (Ziemian, 2010), Veröffentlichungen in Fachzeitschriften oder Finite-Elemente-Analysen ermittelt werden. Alternativ kann der Konstrukteur das Problem vermeiden, indem er Querschnitte aus den vielen Auswahlmöglichkeiten aus den vorherigen Abschnitten von Kapitel F auswählt.“ In Komm. F12 16.1-323 der 14. Ausgabe des AISC-Handbuchs.
• „Bei Schweißnahtlängen, die das 100-fache der Schweißnahtgröße überschreiten, sollte die effektive Länge kleiner als die tatsächliche Länge gewählt werden. Der in Abschnitt J2.2b angegebene Reduktionsfaktor entspricht dem in CEN (2005) angegebenen, einer vereinfachten Näherung von Exponentialformeln, die durch Finite-Elemente-Studien und -Tests in Europa über viele Jahre entwickelt wurden.“ In Komm J2. der 14. Ausgabe des AISC-Handbuchs.

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