Metodo delle modalità di rottura

I giunti T uniplanari saldati piastra-sezione cava circolare (CHS) previsti dal CBFEM sono verificati rispetto all'FMM in questo capitolo. Nel CBFEM, la resistenza di progetto è limitata dal raggiungimento del 5 % di deformazione o da una forza corrispondente al 3 % di deformazione del giunto d₀, dove d₀ è il diametro del corrente. L'FMM si basa sul limite di carico di picco o sul limite di deformazione del 3 % d₀; si veda Lu et al. (1994). Le saldature, progettate secondo EN 1993‑1‑8:2006, non sono i componenti più deboli del giunto.

Plastificazione del corrente

La resistenza di progetto della faccia del corrente CHS è determinata utilizzando il metodo fornito dal modello FMM nel Cap. 9 di prEN 1993-1-8:2020 e in ISO/FDIS 14346; si veda Fig. 7.3.1. La resistenza di progetto del giunto piastra-CHS saldato con carico assiale è:

Giunto T

Trasversale

$$N_{1,Rd} = 2.5 \cdot C_f f_{y0} t_0^2 (1+3 \beta^2) \gamma^{0.35} Q_f / \gamma_{M5}$$

Longitudinale

$$N_{1,Rd} = 7.1 \cdot C_f f_{y0} t_0^2 (1+0.4 \eta) Q_f / \gamma_{M5}$$

Giunto X

Trasversale

$$N_{1,Rd} = 2.1 \cdotC_f f_{y0} t_0^2 (1+3 \beta^2) \gamma^{0.25} Q_f / \gamma_{M5}$$

Longitudinale

$$N_{1,Rd} = 3.5 \cdotC_f f_{y0} t_0^2 (1+0.4 \eta^2) \gamma^{0.1} Q_f / \gamma_{M5}$$

dove:

• f_y,i – resistenza allo snervamento dell'elemento i (i = 0,1,2 o 3)
• t_i – spessore della parete dell'elemento CHS i (i = 0,1,2 o 3)
• $\beta$ – rapporto tra il diametro medio o la larghezza degli elementi di corrente secondario e quello del corrente principale
• $\eta$ – rapporto tra l'altezza dell'elemento di corrente secondario e il diametro o la larghezza del corrente principale
• $\gamma$ – rapporto tra la larghezza o il diametro del corrente principale e il doppio del suo spessore di parete
• Q_f – fattore di tensione del corrente
• C_f – fattore di materiale
• $\gamma_{M5}$ – coefficiente parziale per la resistenza dei giunti nelle travi reticolari a sezione cava
• N_i,Rd – resistenza di progetto di un giunto espressa in termini di forza assiale interna nell'elemento i (i = 0,1,2 o 3)

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.3.1 Examined failure mode - chord plastification}}}$$

Campo di validità

Il CBFEM è stato verificato per giunti tipici di sezioni cave circolari saldate. Il campo di validità per questi giunti è definito nella Tabella 7.8 di prEN 1993-1-8:2020; si veda Tab. 7.3.1. Lo stesso campo di validità è applicato al modello CBFEM. Al di fuori del campo di validità dell'FMM, è necessario predisporre un esperimento per la validazione o eseguire una verifica secondo un modello di ricerca validato.

Tab. 7.3.1 Campo di validità per il metodo delle modalità di rottura

Validazione

In questo capitolo, il CBFEM è validato rispetto ai modelli FMM di giunti T piastra-CHS descritti in prEN 1993-1-8:2020. I modelli sono confrontati con i dati delle prove meccaniche nelle Tab. 7.3.2–7.3.3 con la resistenza basata sul limite di deformazione. Le proprietà materiali e geometriche delle prove numeriche sono descritte in (Voth A.P. e Packer A.J., 2010). Gli esperimenti al di fuori del campo di validità sono contrassegnati nelle tabelle con un asterisco * e nel grafico sono indicati per mostrare la qualità delle condizioni al contorno.

Tab. 7.3.2 Proprietà geometriche, proprietà materiali e resistenze dei collegamenti da esperimenti e modelli FMM per giunto T trasversale

Tab. 7.3.3 Proprietà geometriche, proprietà materiali e resistenze dei collegamenti da esperimenti e modelli FMM per giunto T longitudinale

$$\textsf{\textit{\footnotesize{ Fig. 7.3.2 Validation of FMM to mechanical experiments for transverse T-type plate-to-CHS connections (left) and to longitudinal T-type plate-to-CHS connections (right)}}}$$

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.3.3 Validation of FMM to mechanical experiments for transverse T-type plate-to-CHS connections (left) and longitudinal T-type plate-to-CHS connections (right)}}}$$

La validazione mostrata nelle Fig. 7.3.2 e 7.3.3 dimostra che le differenze rispetto agli esperimenti sono almeno del 15 % generalmente a favore della sicurezza. Gli esperimenti al di fuori del campo di validità sono inclusi e contrassegnati. I risultati indicano la buona qualità delle condizioni al contorno scelte.

Giunto T uniplanare piastra

Una panoramica degli esempi considerati nello studio è fornita nella Tab. 7.3.4. I casi selezionati coprono un ampio intervallo di rapporti geometrici del giunto. La geometria dei giunti con le dimensioni è mostrata nella Fig. 7.3.4. Lo spessore della piastra è di 15 mm in tutti i casi trattati in questo studio.

Tab. 7.3.4 Panoramica degli esempi

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.3.4 Dimensions of plate to CHS T joint, transverse (left) and longitudinal (right)}}}$$

Verifica

I risultati della resistenza e della modalità di rottura di progetto dell'FMM sono confrontati con i risultati del CBFEM nella Tab. 7.3.5 e nella Fig. 7.3.5.

Tab. 7.3.5 Verifica della previsione delle resistenze tramite CBFEM sull'FMM a) orientamento trasversale  b) orientamento longitudinale

Lo studio mostra una buona concordanza per i casi di carico applicati. I risultati sono riassunti in diagrammi che confrontano le resistenze di progetto del CBFEM e dell'FMM; si veda Fig. 7.3.5. I risultati mostrano che la differenza tra i due metodi di calcolo è in tutti i casi inferiore al 7 %.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.3.5 Verification of CBFEM to FMM for the uniplanar Plate to CHS T-joint}}}$$

Esempio di riferimento

Dati di input

Corrente principale

• Acciaio S355
• Sezione CHS219.1/5,0

Corrente secondario

• Acciaio S355
• Piastra 95/15 mm
• Angolo tra il corrente secondario e il corrente principale 90° (trasversale)

Saldatura

• Saldatura di testa attorno al corrente secondario

Carico applicato

• Forza sul corrente secondario in compressione

Dimensione della rete

• 64 elementi lungo la superficie dell'elemento cavo circolare

Risultati

• La resistenza di progetto a compressione è N_Rd = 45,2 kN
• La modalità di rottura di progetto è il punzonamento

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 7.3.6 Boundary conditions for the uniplanar Plate to CHS T-joint}}}$$