Rekenmodel voor staalverbindingen
De CBFEM-methode (Component Based Finite Element Model) maakt een snelle analyse mogelijk van verbindingen met verschillende vormen en configuraties.. Het model bestaat uit elementen waarop de belasting wordt uitgeoefend en productiebewerkingen (inclusief verstijvende staven) die dienen om elementen met elkaar te verbinden. Elementen moeten niet verward worden met productiebewerkingen omdat hun snijkanten verbonden zijn via koppelingen met het verbindingsknoop, dus ze vervormen niet goed als ze gebruikt worden in plaats van productiebewerkingen (verstijvende staven).
Het geanalyseerde FEM-model wordt automatisch gegenereerd. De ontwerper maakt het FEM-model niet, hij maakt de verbinding met behulp van productiebewerkingen - zie de afbeelding.
Productiebewerkingen/items die kunnen worden gebruikt om de verbinding te construeren
Elke productiebewerking voegt nieuwe onderdelen toe aan de verbinding - sneden, platen, bouten, lassen.
Dragende elementen en ondersteuningen
Eén element van de verbinding is altijd ingesteld als "dragend". Alle andere elementen zijn "verbonden". Het dragende element kan gekozen worden door de ontwerper. Het dragende element kan "doorgaand" of "beëindigd" zijn in de verbinding. "Beëindigde" elementen worden aan één kant ondersteund en "doorgaande" elementen worden aan beide uiteinden ondersteund.
Er bestaan verschillende types verbonden elementen, afhankelijk van de last die het element kan dragen:
- Type N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – het element is in staat om alle 6 componenten van interne krachten over te brengen
- Type N-Vy-Mz – het element kan alleen lasten overbrengen in het XY-vlak - interne krachten N, Vy, Mz
- Type N-Vz-My – het element kan alleen lasten overbrengen in het XZ-vlak - interne krachten N, Vz, My
- Type N-Vy-Vz – het element kan alleen normaalkracht N en dwarskrachten Vy en Vz overbrengen
Plaat op plaat verbinding brengt alle componenten van interne krachten over
De lipplaatverbinding kan alleen lasten overbrengen in het XZ-vlak - interne krachten N, Vz, My
Schetsplaat - verbinding van vakwerkstaaf kan alleen axiale kracht N en dwarskrachten Vy en Vz overbrengen
Elke verbinding is in evenwicht tijdens de analyse van de raamconstructie. Als de eindkrachten van de individuele elementen worden toegepast op het gedetailleerde CBFEM-model, wordt er ook aan de evenwichtstoestand voldaan. Het zou dus niet nodig zijn om steunen te definiëren in het rekenmodel. Om praktische redenen wordt de steun die alle verplaatsingen weerstaat, echter gedefinieerd in het eerste uiteinde van het dragende element. Het beïnvloedt noch de spanningstoestand noch de interne krachten in de verbinding, alleen de presentatie van vervormingen.
Aan de uiteinden van de verbonden elementen worden geschikte ondersteuningstypes gedefinieerd die rekening houden met het type van de individuele elementen om het optreden van instabiele mechanismen te voorkomen.
De standaardlengte van elk element is twee keer de hoogte. De lengte van een element moet minstens 1× de hoogte van het element zijn na de laatste bewerking (las, opening, verstijver enz.) omwille van de correcte vervormingen na de koppelingen die het gesneden uiteinde van een element verbinden met de verbindingsknoop.