Beim Bau von Profilstahl-Presstanks wird eine Vielzahl von Verbindungen verwendet, und in dieser kurzen Fallstudie von Dale Price, Structural Engineer bei Structural Science Ltd.
In the construction of sectional steel pressed tanks, a variety of connections is used, and in this short case study written by Dale Price, Structural Engineer at Structural Science Ltd. wird die Scherverbindung diskutiert, die die horizontalen hydrostatischen Wasserdrücke unterstützt, die auf die Wände des Tanks ausgeübt werden.
Über die getestete Verbindung
Wie in Abbildung 1 zu sehen ist, besteht die stahlverschraubte Stegverbindung bzw. die stahlverschraubten Stege aus einer dünnen Grundplatte mit einer angeschweißten Rippenplatte, die den Winkelsteg zwischen Boden und Wänden bzw Kraft im Normalfall.
In der Vergangenheit wird die Konstruktion normalerweise durch Handberechnungen vorgenommen und die Überprüfung der Verbindungen wurde durch die Vorbereitung teurer Labortests im Labormaßstab und das Testen von Tankmodellen im Maßstab vor Ort bestätigt.
Das Bild unten zeigt kürzlich durchgeführte Tests im Originalmaßstab eines Tanks, bei denen eine Strebe mit Dehnungsmessstreifen verbunden ist, die die Belastung der Tankstreben während der Wasserbefüllung und langen statischen Wassertests kontinuierlich überwachen.
Zurück im Labor zeigt das nächste Bild, wie die Verbindung auf die Normanforderungen geprüft wird (und natürlich andere Festigkeits- und Versagenstests, die hier nicht gezeigt werden).
Die Verbindung wurde mit IDEA StatiCa Connection analysiert und die folgenden Screenshots fassen die Vorgehensweise zusammen:
Die Gesamtanordnung der Verbindung mit Schrauben und Schweißnähten mit 75 kN Bemessungsaxiallast an den Streben, die Vergleichsspannungskurven zeigen die Bereiche hochbelasteter Bauteile und einen Hinweis auf entwickelte plastische Dehnungen an der Grundplatte.
Abgesehen von reinen Analyseergebnissen bietet IDEA StatiCa Connection natürlich die gesamten EN/AISC-Nachweise für alle Elemente, wie in den nächsten beiden Bildern gezeigt, und liefert uns sehr klare Pass/Fail-Ergebnisse.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Anschlussverhalten und die Lastkorrelation zwischen Full-Scale-/Labor-Tests und CBFEM-Software sehr gut waren, und daher bestätigte das Full-Scale-Testprogramm die Validität und Genauigkeit der IDEA StatiCa-Software für die Verbindungsbemessung. Im Allgemeinen können mit dieser Software künftig maßgeschneiderte Anschlussbemessungen schnell realisiert werden, ohne dass kostspielige und langwierige Testprogramme implementiert und geplant werden müssen. Die Software wird derzeit zur Rationalisierung und Entwicklung besserer Verbindungsbemessung mit Vorteilen bei Kosten- und Fertigungsprozessen verwendet. Andere schwierige maßgeschneiderte Verbindungen im Zusammenhang mit dem Tankdesign werden jetzt mit der IDEA StatiCa Connection Software untersucht.
Die Darstellung der defomierten Form hilft dem Ingenieur, das Verhalten der Verbindung besser zu verstehen
Zusammenfassend einige der wichtigsten Vorteile der Verwendung von IDEA StatiCa:
- Reduzieren des Zeitraums der Schreibtisch-basierten und sich wiederholenden Arbeiten der Verbindungsbemessung.
- Die Fähigkeit, alle Komponenten der Verbindung in einer Konstruktion zu modellieren, d.h. Schweißnähte, Schrauben, Platten und Profile in einer Baugruppe und das bessere Zusammenspiel zwischen einzelnen Komponenten zu verstehen und dies mit dem Aufteilen der Verbindung in einzelne Konstruktionskomponenten zu vergleichen.
- Kontinuierliche Untersuchung, Entwicklung und Erforschung alter und neuer kundenspezifischer Verbindungen, ohne lange und teure Testprogramme im Originalmaßstab zu planen, um Verbindungskonstruktionen zu überprüfen.
- Verbessern der vorhandenen Verbindungen durch Rationalisierung der Platten- oder Querschnittsgrößen, Variieren der Konfigurationen für die Fertigungskosten und Überprüfen erhöhter Bemessungskräfte gegenüber der normalen Bemessung, z.B. Erdbebenkräfte, die auf Tankwände einwirken.