Bölmeli çelik preslenmiş tankların inşaatında çeşitli birleşimler kullanılmakta olup, Structural Science Ltd.'de İnşaat Mühendisi olan Dale Price tarafından kaleme alınan bu kısa vaka çalışmasında, tankın duvarlarına etki eden yatay hidrostatik su basınçlarını taşıyan gergi birleşimi ele alınmaktadır.
Test edilen birleşim hakkında
Şekil 1'de görüldüğü üzere, cıvatalı çelik gergi birleşimi veya Köşebentler; taban ile duvarlar ya da tankın duvar köşeleri arasındaki açılı gergiyi bağlayan kaynaklı bir kanat plakasına sahip ince bir taban plakasından oluşmakta ve normal koşullarda 75 kN tasarım değeri çekme kuvvetine maruz kalabilmektedir.
Tarihsel olarak tasarım, genellikle elle hesaplamalarla yürütülmekte ve birleşimlerin doğrulanması, bileşenlerin pahalı tam ölçekli laboratuvar testleri hazırlanarak ve tankların tam ölçekli saha maket testleri gerçekleştirilerek onaylanmaktadır.
Aşağıdaki fotoğraf, su doldurma ve uzun süreli statik su testleri sırasında tank gergilerindeki yükü sürekli izleyen gerinim ölçerlerine bağlı bir gerginin bulunduğu tankın yakın zamanda gerçekleştirilen tam ölçekli testini göstermektedir.
Laboratuvara dönüldüğünde, bir sonraki görüntü gergi birleşiminin yönetmelik gerekliliklerine göre kanıtlama testine tabi tutulduğunu göstermektedir (ve elbette burada gösterilmeyen diğer dayanım ve göçme testleri de uygulanmıştır).
Gergi birleşimi IDEA StatiCa Connection ile analiz edilmiş olup aşağıdaki ekran görüntüleri prosedürü özetlemektedir:
Gergiler üzerinde 75 kN tasarım değeri eksenel yük ile cıvata ve kaynaklara sahip birleşimin genel düzeni, yüksek gerilmeli bileşen bölgelerini gösteren eşdeğer gerilme grafikleri ve taban plakasındaki gelişmiş plastik gerinim göstergesi.
Elbette, salt analiz sonuçlarının yanı sıra ve daha da önemlisi, IDEA StatiCa Connection, sonraki iki görüntüde de gösterildiği üzere tüm elemanlar için genel EN/AISC yönetmelik kontrollerini sağlamakta ve bize çok net Geçti/Kaldı sonuçları vermektedir.
Sonuç olarak, tam ölçekli/laboratuvar testleri ile CBFEM yazılımı arasındaki birleşim davranışı ve yük korelasyonu çok iyi olmuş; bu nedenle tam ölçekli test programı, birleşim tasarımı için IDEA StatiCa yazılımının geçerliliğini ve doğruluğunu teyit etmiştir. Genel olarak, gelecekteki özel birleşim tasarımları artık maliyetli ve uzun süreli test programları planlanıp uygulanmadan bu yazılım kullanılarak hızla hayata geçirilebilecektir. Yazılım şu anda maliyet ve üretim süreçlerinde tasarruf sağlayacak şekilde daha iyi birleşim tasarımlarını rasyonalize etmek ve geliştirmek amacıyla kullanılmaktadır. Tank tasarımıyla ilgili diğer zorlu özel birleşimler de artık IDEA StatiCa Connection yazılımı kullanılarak incelenmektedir.
Deforme şekil gösterimi, mühendise birleşim davranışını daha iyi anlamasında yardımcı olur
Özetle, IDEA StatiCa kullanımının bazı temel faydaları şunlardır:
- Masa başı ve tekrarlayan birleşim tasarım çalışmalarının süresini kısaltmak.
- Birleşimin tüm bileşenlerini tek bir tasarımda, yani kaynak, cıvata, plaka ve kesitleri tek bir montaj içinde modelleme ve bireysel bileşenler arasındaki etkileşimi daha iyi anlama ile bunu birleşimi ayrı tasarım bileşenlerine bölmekle karşılaştırma imkânı.
- Birleşim tasarımlarını doğrulamak için uzun ve pahalı tam ölçekli test programları planlamadan eski ve yeni özel birleşimleri sürekli araştırmak, geliştirmek ve incelemek.
- Plaka veya kesit boyutlarını rasyonalize ederek mevcut birleşimleri iyileştirmek, üretim maliyetleri için konfigürasyonları değiştirmek ve örneğin tank duvarlarına etki eden deprem kuvvetleri gibi normal tasarımdan artan tasarım kuvvetlerini doğrulamak.
- Tam ölçekli testler, yeni CBFEM yöntemine dayanan IDEA StatiCa Connection yazılımı ve sonlu elemanlar kullanılarak bu tür birleşimlerin tasarımında güven sağlamıştır.
- Farklı ülke birleşim standartlarıyla güncellenmiş tasarımlar seçmek.
