Type verbinding: Lijfplaat verbinding
Eenheidssysteem:ย Metrisch
Ontworpen volgens:ย AS 4100
Onderzocht: Bouten, basismateriaal, lassen
Plaatmateriaal:ย Grade 300
Bouten: M20 Grade 8.8
Lassen: hoeklassen met een grootte van 8ย mm en sterkte 490ย MPa
Voorbeeld ontleend aan:ย B. Kirke, I.H. Al-Jamel.ย Steel Structures:ย Design Manual To ASย 4100, 2004 โ Hoofdstuk 9.4.1.3
Geometrie
Balk UBย 406ร178ร60 is verbonden met kolom UC 254ร254ร89 door een lijfplaat met afmetingen 280ร90ย mm. Vier bouten M20 grade 8.8 worden gebruikt met een steek van 70ย mm. Er wordt aangenomen dat de balk niet kan roteren en belast wordt door het buigend moment om de zwakkere as vanwege de spreidbalken en vloeren.
Toegepaste belasting
De balk wordt belast door een dwarskracht. Om conservatief te zijn, dient voor het ontwerp van de bouten de dwarskracht op de positie van het kolomvlak te worden genomen, zodat de boutgroep ook belast wordt door een buigend moment โ selecteer krachten op positie 130 mm. Voor het ontwerp van de lip plaat en lassen dient de dwarskracht te worden aangebracht op de positie van het zwaartepunt van de bouten ter plaatse van het balklijf โ selecteer krachten in bouten.
Resultaten van handberekening
De resultaten van B. Kirke, I.H. Al-Jamel.ย Steel Structures:ย Design Manual To ASย 4100, 2004 โ Hoofdstuk 9.4.1.3 worden gebruikt als handberekening. De maximale dwarskracht op een bout is 85,9ย kN. Deze waarde ligt dicht bij de afschuifweerstand van de bout โ 92,6ย kN. De weerstanden van de plaat โ rekenwaarde voor drukspanning en scheurweerstand โ zijn bijna twee keer zo groot. De afschuifweerstand van de lijfplaat is 322,6ย kN, wat dicht bij de aangebrachte belasting ligt. De hoeklassen hebben een grootte van 8ย mm en klasse 490ย MPa; de weerstand is , de kracht per verticale eenheidslengte is 0,84ย kN/mm zodat de reserve 37ย % bedraagt. De zwakste schakel zijn de bouten. Met de aanname van een lineaire krachtsverdeling in de bouten kan de maximale aangebrachte kracht 270ย kN bedragen.
Resultaten van IDEAย StatiCa
De maatgevende belastingspositie voor deze verbinding is ter plaatse van het kolomvlak. De boutgroep wordt belast door de dwarskracht en het buigend moment. Bij een dwarskracht van 270 kN wordt de meest belaste bout belast door een dwarskracht, V*f = 92,1ย kN, en een kleine trekkracht, N*f = 13,5ย kN, als gevolg van de vervorming van de eenzijdige lip plaat. Bij deze belasting van 270ย kN is de meest belaste bout benut tot 99,9ย % en heeft de verbinding zijn maximale weerstand bereikt. Deze positie van de dwarskracht is ook maatgevend voor de weerstand van het staal van de lip plaat; de rek van 5% wordt bereikt bij een belasting van 305ย kN.
De dwarskrachtpositie ter plaatse van de bouten is maatgevend voor het ontwerp van de lassen. De weerstand van de lip plaat is kleiner dan die van de lassen en bezwijkt bij een aangebrachte dwarskracht van 335ย kN. De plastische rek van de lip plaat is weergegeven op de vervormde vorm in de onderstaande figuur.
Voor verbindingen belast door extreme dwarskrachten is het belangrijk om de positie van de dwarskrachtbelasting zorgvuldig te kiezen, omdat verschillende elementen ook belast worden door aanzienlijke buigende momenten veroorzaakt door deze dwarskracht op een hefboomarm.
Vergelijking
De afschuifweerstand van de lijfplaat verbinding is bepaald op 270ย kN, zowel in de handberekening als in IDEAย StatiCa, vanwege de afschuifweerstand van de bouten. Zowel de handmatige als de softwarematige beoordeling toonden een identieke weerstand en bezwijkvorm.