Leírás
A gerenda-oszlop csomópont komponens alapú végeselem-módszer (CBFEM) modelljét a komponensmódszerrel (CM) ellenőrzik. A három csavarsorral rendelkező kiterjesztett homloklemez az oszlop gerinchez csatlakozik, és hajlítónyomatékkal van terhelve; lásd 5.3.1. ábra.

Analitikai modell
A viselkedést meghatározó három komponens a hajlított homloklemez, a húzott és nyomott gerendaöv, valamint a hajlított oszlopgerinc. A homloklemez és a gerendaöv húzásban és nyomásban az EN 1993-1-8:2005 szerint van méretezve. Az oszlopgerinc hajlításban való viselkedését (Steenhuis et al. 1998) szerint becsülik. A gerenda-oszlop kistengelyű csomópontok kísérleti eredményei, pl. (Lima et al. 2009), jó előrejelzést mutatnak az ilyen típusú, a csatlakoztatott gerenda síkjában terhelt csomópontokra.

b_\mathrm{m}=L\left[1-0.82 \frac{t_\mathrm{w c}^2}{c^2}\left(1+\sqrt{1+2.8 \frac{c^2}{t_\mathrm{w c} L}}\right)^2\right], \quad \text{ but } \quad b_\mathrm} \geq 0
Ahol:
- az oszlopgerinc vastagsága
- az oszlopgerinc folyáshatára
- az acél részleges biztonsági tényezője
- az acél részleges biztonsági tényezője
- húzott csavarsorok száma
- csavarfej átlós átmérője
- csavarok vízszintes távolsága
- csavarok függőleges távolsága
- a csomópont karemelője
- az átlyukasztási nyírással szembeni ellenállás
- az kombinált átlyukasztás, nyírás és hajlítás elleni ellenállás
Numerikus modell
Az értékelés az EN 1993-1-5:2006 szerint megadott maximális alakváltozáson alapul, amelynek értéke 5 %. A CBFEM modellel kapcsolatos részletes információk a 3. fejezetben találhatók.
Teherbírás ellenőrzése
Az oszlopkeresztmetszetekre vonatkozó csomópont-teherbírás érzékenységvizsgálatát elvégezték. A csomópont geometriája az 5.3.1. ábrán látható. Az 5.3.1. táblázatban és az 5.3.3. ábrán a P18 homloklemez oszlopszelvényhez viszonyított növelése esetén végzett számítások eredményei vannak összefoglalva.
5.3.1. táblázat A homloklemez kistengelyű kapcsolatának előrejelzési eredményei különböző szarufákra


Globális viselkedés
A globális viselkedés az erő-deformáció görbén kerül bemutatásra. Az IPE 240 gerenda a HEB 300 oszlophoz hat M16 8.8 csavarral csatlakozik. A homloklemez geometriája az 5.3.1. ábrán és az 5.3.1. táblázatban látható. Mindkét módszer eredményeinek összehasonlítása az 5.3.4. ábrán és az 5.3.2. táblázatban található. Mindkét módszer hasonló méretezési teherbírást jelez. A CBFEM általában alacsonyabb kezdeti merevséget ad a CM-hez képest.

5.3.2. táblázat A globális viselkedés főbb jellemzői
| CM | CBFEM | CM/CBFEM | ||
| Kezdeti merevség | [kNm/rad] | 16130 | 2232 | 7,23 |
| Méretezési teherbírás | [kNm] | 31 | 30 | 1,03 |
A vizsgálatok eredményei a CBFEM és a komponensmódszer teherbírásait összehasonlító grafikonon vannak összefoglalva; lásd 5.3.5. ábra. Az eredmények azt mutatják, hogy a módszerek közötti különbség legfeljebb 14 %. A CBFEM minden esetben alacsonyabb teherbírást jelez a CM-hez képest, amely a (Steenhuis et al. 1998) szerinti egyszerűsítésen alapul. Hasonló eredmények figyelhetők meg (Wang és Wang, 2012) munkájában is.

Benchmark példa
A benchmark eset az 5.3.1. ábra szerinti homloklemez kistengelyű kapcsolathoz készült, az alábbiakban összefoglalt módosított geometriával.
Bemeneti adatok
- S235 acél
- HEB 300 oszlop
- IPE 240 gerenda
- 6×M16 8.8 csavar
- Hegesztések vastagsága5 mm
- Homloklemez vastagsága tp = 18 mm
Kimeneti adatok
- Hajlítási méretezési teherbírás MRd = 30 kNm
- Mérvadó komponens – hajlított oszlopgerinc
Hivatkozások
EN 1993-1-5, Eurocode 3, Acélszerkezetek tervezése – 1-5. rész: Lemezes szerkezeti elemek, CEN, Brüsszel, 2005.
Steenhuis M., Jaspart J. P., Gomes F., Leino T. A komponensmódszer alkalmazása acél csomópontokra, in Control of the Semi-rigid Behaviour of Civil Engineering Structural Connections Conference, COST C1, Liège, Belgium, 1998, 125-143.
Wang Z., Wang T. Kísérlet és végeselem-analízis félmerev acélkeretek homloklemez kistengelyű kapcsolatához, Tumu Gongcheng Xuebao/China Civil Engineering Journal, 45 (8), 2012, 83-89.
