Moment Verbindingen - BEREKEN ze allemaal!

Over het algemeen is de Momentverbinding een verbinding die, naast normaal- en afschuifkrachten, de overdracht van buigende momenten tussen twee constructie-elementen of van de constructie naar de fundering mogelijk maakt.

Een soort momentverbinding is te vinden in bijna elke constructie, maar hun typische gebruik is in

• portalen van stalen hallen
• frames constructies met meerdere verdiepingen
• verstijvende frames en alternatieven voor verbanden

Er zijn verschillende types classificaties:

Volgens de gebruikte doorsnede :

• Open doorsnedes
• Holle doorsnedes
• Gecombineerde

Volgens de verbindende elementen:

• Gelast (alleen)
• Gebout (alleen)
• Gecombineerd

Volgens het gebruik in aarbevingsbestendige constructies:

• Seismisch
• Niet-seismisch

Volgens de typologie:

• Volledige kopplaat
• Verlengde kopplaat
• Verstijfde verlengde kopplaat
• Verlopende doorsnede
• etc.

Als we het hebben over momentverbindingen, noemen we meestal starre verbindingen. Maar we mogen half star of flexibele verbindingen niet vergeten, die ook aanzienlijke buigmomenten kunnen overbrengen. Stijfheid van de momentverbinding is cruciaal en je kunt nuttige informatie vinden in onze blogpost over dit onderwerp.

Vanuit het constructie perspectief bestaat de wereld uit twee soorten regio's: seismisch actief en seismisch niet-actief.

Het is de locatie van de ontworpen constructie die cruciaal is voor de opties en beperkingen die de ontwerper in overweging neemt. Wanneer de constructie moet worden behandeld als een seismische constructie, moet het globale constructiemodel zeer nauwkeurig worden aangepast aan het verwachte gedrag onder seismische belasting. De constructrieve laterale stijfheid moet worden geborgd met een passende typologie. Hiervoor grijpen de constructeurs vooral naar diagonale schoren, afschuifwanden of momentvaste frames (MRF).

AISC aarbevings verbindingen 

Er is een lijst met geschikte verbindingenvoor deze frames, gegeven door Amerikaanse ontwerpnormen. Ze staan bekend als Prequalified Connections gespecificeerd in ANSI / AISC 358-16.

In de onderstaande afbeeldingen vindt u enkele voorbeelden:

1. Reduced beam sectie (RBS)

2. Vastgeboute, niet-verstevigde verlengde eindplaat (BUEEP)

3. Vastgeboute verstijfde verlengde eindplaat (BSEEP)

4. Geboute flensplaat (BFP)

5. Gelaste ongewapende flens - gelast lijf (WUF-W)

6. Kaiser geschroefde beugel (KBB)

7. Simpson Strong-Tie (Strong Frame) momentverbinding

8. Dubbele T-momentverbinding

Moment verbindingen voor HSS (hollow steel sections)

Zoals we eerder vermeldden, zijn de momentverbindingen niet alleen geschikt voor open secties. Heel vaak wil of moet je ook de holle doorsnede gebruiken. Dus hebben we nog opties? Ja, die zijn er. 

• Doorlopende straal over HSS-kolomverbindingen
• Momentverbindingen door de plaat
• Cut-out / Collared Plate Moment Connections
• Gelaste T-flensmomentverbindingen
• Eindplaatmomentverbindingen
• Momentaansluitingen diafragmaplaat
• Direct gelaste verbindingen

Sommigen zouden kunnen zeggen: Ja, maar de HSS is niet toegestaan voor vooraf gekwalificeerde seismische verbindingen. Dat is waar, tenzij u ze gebruikt in SidePlate-momentverbindingstypen.

      (a) eenzijdige constructie met brede flensbalken en kolommen;

      (b) tweezijdige breedflens ligger- en kolomconstructie;

      (c) breedflensbalk naar ofwel HSS ofwel opgebouwde koker;

      (d) HSS-balk zonder afdekplaten naar breedflenskolom;

      (e) HSS-balk met afdekplaten naar breedflenskolom;

      (f) HSS-balk met afdekplaten naar ofwel HSS- of opgebouwde dooskolom

IDEA StatiCa Connection heeft sjablonen opgesteld, zelfs voor deze vrij zelden gebruikte en gecompliceerde verbindingstypen. U kunt veel tijd besparen door ze te gebruiken.

EN seismische verbindingen - Equaljoints

De voortdurende inspanningen om de seismische verbindingen ook in de Europese ontwerpcodes voor staalconstructies aan te passen, bestaan al geruime tijd.

Een project genaamd Equaljoints wordt momenteel ontwikkeld door ECCS (European Convention for Constructional Steelwork) in het kader van de activiteiten gericht op het opstellen van richtlijnen voor het ontwerp van seismische verbindingen voor de standaardisatie van de Eurocodes.

     a) Schuine verbinding

     b) Verlengde verstijfde kopplaatverbinding

     c) Verlengde onverstijfde kopplaatverbinding

     d) "Dog-bone" verbindingen

Dit project zal criteria opleveren voor de prekwalificatie van stalen verbindingen voor de volgende versie van EN 1998-1: Ontwerp van constructies voor aardbevingsbestendigheid. IDEA StatiCa neemt deel aan dit project en de experimentele resultaten zijn vergeleken met de resultaten van de CBFEM-analyse die in de Connection app zijn verwerkt. U kunt hier bekijken hoe de experimenten en verificaties in de praktijk worden uitgevoerd.

Verstijvers

Wanneer u een groot buigend moment moet overbrengen van het ene element naar het andere, moet u vaak enkele plaatverstijvers toevoegen om de continuïteit van de krachtstroom te behouden. Maar waar en hoe kunt u ze goed ontwerpen? 

Welnu, soms is het de constructie zelf die de mogelijkheden beperkt en moeten wij het ontwerp aanpassen aan andere bouwelementen. Aan de andere kant, als u de luxe hebt om de verstijvers naar beste weten te ontwerpen, moet u zich bewust zijn van de beschikbare opties. 

Enkele voorbeelden van verstijvingen:

Kostenoptimalisatie

De momentverbindingen zijn niet de goedkoopste. In feite kunnen zij het duurste onderdeel van de hele constructie zijn, wanneer rekening wordt gehouden met de productie, het vervoer en de montage.

Er is altijd een groot aantal mogelijkheden om een bepaalde verbinding te ontwerpen, maar de ervaring helpt ons om de juiste te kiezen. Een geweldige functie die u kan helpen bij de keuze van het meest geschikte en effectieve ontwerp is de Productiekostencalculator, die u onmiddellijk laat zien hoe de wijzigingen in het ontwerp de prijs beïnvloeden.

Berekening en beoordeling 

Er zijn vele manieren en hulpmiddelen voor de berekening en beoordeling van het specifieke type momentverbinding. Er zijn veel toepassingen die code-checks bieden voor bepaalde verbindingsregelingen. Maar als u letterlijk elke verbinding wilt beoordelen, wordt de lijst van opties korter. Als uw verbinding niet alleen deel uitmaakt van gescheiden elementen en ingebed is in een ruimteconstructie met andere verbonden elementen, blijven er slechts twee opties over:

1) De eerste is om de hele verbindingsset te modelleren als een niet-lineair schaalmodel in sommige geavanceerde FEA-applicaties zonder de mogelijkheid van code-check volgens een specifieke norm.

2) De tweede optie is het gebruik van de applicatie IDEA StatiCa Connection. In dit geval hebt u geen beperkingen bij het modelleren en analyseren. In enkele minuten maakt u de bout, las en spanning-rek controles klaar volgens de gekozen ontwerpcode. 

Selecteer gewoon uw sjabloon, bewerk het, optimaliseer volgens de resultaten en beoordeel alle benodigde controles in enkele minuten: