1 Dự án mới
Khởi động IDEA StatiCa (tải xuống phiên bản mới nhất) và mở tệp dự án nguồn. Thiết kế nút liên kết đã hoàn chỉnh và được chuẩn bị cho phân tích Ứng suất/Biến dạng tiêu chuẩn.
2 Tính toán và kiểm tra
Bắt đầu phân tích ứng suất/biến dạng bằng nút Calculate trên thanh ribbon. Mô hình phân tích được tạo tự động, tính toán được thực hiện và bạn có thể xem kết quả kiểm tra tổng thể ở góc trên bên trái của khung cảnh.
Bạn có thể thấy rằng dựa trên phân tích ứng suất/biến dạng, nút liên kết được thiết kế tốt và đạt tất cả các kiểm tra.
Để lưu giữ các kết quả này, hãy sao chép mục dự án này ở góc trên bên trái trong phần Project items.
3 Kiểm tra năng lực
Trong mục dự án mới (CON2), thay đổi các đầu vào sau để kích hoạt kiểm tra giới hạn tiền chứng nhận của AISC 358:
- Loại phân tích: Capacity Design
- Liên kết tiền chứng nhận: Kích hoạt
- Hệ thống: Khung moment đặc biệt
- Loại liên kết: Tiết diện dầm thu hẹp (RBS)
Phải chọn phần tử tiêu tán. Cấu kiện hoặc bản thép nơi dự kiến xuất hiện khớp dẻo nên được chọn làm phần tử tiêu tán. Hệ số cường độ vượt mức của vật liệu và hệ số tăng cứng biến dạng được áp dụng cho phần tử được chọn. Trong ví dụ này, chọn cấu kiện W16x31 làm phần tử tiêu tán. Có thể thêm bằng lệnh từ thanh ribbon trên cùng và xác nhận lựa chọn bằng phím cách/phím enter/nhấp chuột phải.
Trong thuộc tính Members, các thông số của W16x31 phải được điều chỉnh: Đặt Model type thành N-Vz-My, vì liên kết chỉ chịu moment uốn trong mặt phẳng thẳng đứng và moment uốn quanh trục yếu của dầm phải được hạn chế.
Sau khi phần tử tiêu tán được chọn, các giới hạn tiền chứng nhận được hiển thị ở phía trên bên trái màn hình trong khu vực mô hình:
Cảnh báo đầu tiên liên quan đến AISC 341-16: Chương D.1.1b và Bảng D1.1. Tỷ lệ Chiều rộng trên Chiều dày giới hạn. Để khắc phục cảnh báo đầu tiên, thay đổi tiết diện cột thành W14X68 bằng cách nhấp chuột phải vào cột rồi nhấp vào biểu tượng dấu cộng:
Chọn tiết diện cánh rộng, cuộn xuống cho đến khi tìm thấy W (AISC 15.0), sử dụng hộp tìm kiếm, nhấp vào W14X68 và nhấp OK.
Đổi tên cấu kiện thành Column bằng cách nhấp vào tên W12X65 và nhấn F2 hoặc nhấp chuột phải và chọn Rename:
Cảnh báo tiếp theo cần khắc phục liên quan đến mối hàn bụng dầm với cánh cột:
Mối hàn có thể được thay đổi trong thao tác CUT1, thay đổi mối hàn từ hàn góc hai phía sang tùy chọn hàn đối đầu:
Cảnh báo tiếp theo liên quan đến yêu cầu về bản mã chịu cắt được quy định trong AISC 358 Chương 5.6 (2) cho khung moment đặc biệt.
Nhấp vào New operation và chọn Fin plate operation rồi nhập các thông tin chi tiết như hình:
Cảnh báo cuối cùng liên quan đến yêu cầu về lỗ tiếp cận mối hàn trong AISC 358 5.5 (2). Để tuân thủ kiểm tra cấu tạo đó, thêm thao tác Opening, chọn đầu vào tiếp theo và sử dụng tùy chọn Pre-design cho các vết khía:
Sau thao tác đó, liên kết đáp ứng các giới hạn tiền chứng nhận từ Tiêu chuẩn AISC 358 và 341.
Chuyển tham số Forces in sang Position, vì khi đó có thể xác định chính xác vị trí tác dụng của lực. Vị trí của khớp dẻo tương tự với vị trí của lực tác dụng: X = 17 inch.
Làm thế nào để biết vị trí đúng của khớp dẻo? Kỹ sư cần quyết định nơi nó sẽ xuất hiện. Thông thường, khớp dẻo được xác định trong dầm. Trong ví dụ này, nó sẽ xuất hiện ở giữa thao tác dog bone. Việc đọc vị trí từ ứng dụng (chế độ xem khung dây) rất tiện lợi.
Trong bước tiếp theo, hiệu ứng tải trọng phải được xác định. Tải trọng cho phân tích kháng chấn phụ thuộc vào tiêu chuẩn (hệ số cường độ vượt mức của vật liệu, hệ số tăng cứng biến dạng) và cũng bị ảnh hưởng bởi giới hạn chảy, đặc trưng hình học của tiết diện, v.v.
Tải trọng cho ví dụ này được tính theo quy trình sau:
My = Cpr .Ry .Fy .Zpl,y(RBS) và lực cắt tương ứng Vz = –2 My / Lh, trong đó:
- Ry – tỷ số giữa giới hạn chảy có thể xảy ra và giới hạn chảy tối thiểu – AISC 341-16 – Bảng A3.1; cho A992 – Ry = 1.1
- – hệ số tăng cứng biến dạng; cho A992 – Cpr = 1.15
- Fy – giới hạn chảy đặc trưng; cho A992 – Fy = 50.0 ksi
- Fu – cường độ chịu kéo đặc trưng; cho A992 – Fu = 65.0 ksi
- Zpl,y(RBS) – mô đun chống uốn dẻo; giá trị cho tiết diện dầm thu hẹp – Zpl,y,(RBS) = 44.80 in3
- Lh – khoảng cách giữa các khớp dẻo trên dầm; Lh = 250 - (2 . 17) = 216 in
My = 1.15 x 1.1 x 50 x 44.80 = 2834 kip.in = 236.17 kip-ft
Thêm lực cắt và moment uốn đã tính toán như một hiệu ứng tải trọng mới (LE).
Lực cắt và moment uốn phải được nhập với dấu phù hợp sao cho moment uốn giảm dần trên dầm theo hướng ra xa nút.
Bây giờ có thể bắt đầu phân tích năng lực bằng lệnh Calculate.
Như có thể thấy trong kết quả và chế độ xem biến dạng dẻo, cột có biến dạng dẻo cực lớn, và mục tiêu chính của Capacity design kết hợp với các liên kết tiền chứng nhận từ quy trình thiết kế AISC 358 là thiết kế hệ thống cột mạnh - dầm yếu. Do đó, sự chảy dẻo và hình thành khớp dẻo được dự kiến xảy ra tại phần tử tiêu tán (dầm được chọn), và trong loại liên kết tiết diện dầm thu hẹp (RBS), mục đích là có biến dạng dẻo lớn nhất tại phần trung tâm của tiết diện thu hẹp của dầm.
Phương pháp thiết kế là đẩy sự phá hoại vào dầm. Các bước sau đây nhằm tăng cường độ của vùng panel cột.
Chúng ta có thể bắt đầu bằng cách thêm bốn sườn tăng cứng vào cột thẳng hàng với cánh dầm. Đặt chiều dày của các sườn tăng cứng là 5/8".
Để tăng khả năng chịu tải của cột, thêm bản tăng cứng bụng vào cả hai phía của bụng cột (thêm thao tác gia công Stiffening plate).
Các sườn tăng cứng tại bụng cột cần được cắt và hàn vào các bản tăng cứng bụng bằng thao tác gia công Cut of the plate.
Lặp lại thao tác cắt bản bốn lần để kết nối các sườn tăng cứng phía trước/phía sau còn lại với các bản tăng cứng bụng.
*Mẹo: Nhấp chuột phải vào thao tác cắt đầu tiên, sao chép khi cần thiết và di chuột qua các bản để xem tên của các bản cần cắt.
Tất cả các chỉnh sửa thiết kế đã hoàn tất, chạy Calculate trong tab Check. Bạn có thể thấy rằng tất cả các cấu kiện (như mối hàn và bu lông) đều đạt kiểm tra tiêu chuẩn. Biến dạng dẻo của các bản phần tử tiêu tán không ảnh hưởng đến kết quả tổng thể.
Sự xuất hiện của khớp dẻo có thể được khám phá trong cửa sổ phân tích Plastic strain.
Khớp dẻo xuất hiện tại vị trí dự kiến và nút liên kết này đã đạt các kiểm tra yêu cầu bởi capacity design.
Để hiểu rõ hơn về kết quả, xem Cơ sở lý thuyết.
4 Báo cáo
Cuối cùng, bạn có thể xem lại Report. IDEA StatiCa cung cấp báo cáo có thể tùy chỉnh hoàn toàn để in ra hoặc lưu ở định dạng có thể chỉnh sửa.
Ở cuối báo cáo chi tiết, có danh sách các kiểm tra cấu tạo liên kết tiền chứng nhận với tài liệu tham chiếu và trạng thái:
Bạn đã thực hiện kiểm tra capacity design cho một liên kết kết cấu tiền chứng nhận theo AISC 358 và AISC 341.
Hệ số sức kháng
Vì các yêu cầu thiết kế cho liên kết 'tiền chứng nhận' được đáp ứng và cường độ sẵn có được tính toán theo AISC 358-16, hệ số sức kháng ϕ phải được lấy như sau:
Đối với trạng thái giới hạn dẻo ϕd = 1.00
Đối với trạng thái giới hạn không dẻo ϕn = 0.90
Các hệ số này có thể được chỉnh sửa trong IDEA StatiCa Connection 'Code setup':
Tìm hiểu cách sử dụng IDEA StatiCa hiệu quả với các khóa học e-learning tự học của chúng tôi
Bắt đầu học
