이 내용은 Wald 교수 등이 저술한 "Component-based finite element design of steel connections" 도서에서 선택된 챕터입니다. 이 챕터는 4볼트 열이 있는 엔드 플레이트 연결의 검증에 초점을 맞추고 있습니다.
설명
이 연구는 4볼트 열이 있는 엔드 플레이트 연결의 저항에 대한 구성요소 기반 유한요소법(CBFEM)을 해석 모델(AM) 및 실험으로 검증된 연구 지향 유한요소 모델(ROFEM)과 비교 검증하는 데 초점을 맞추고 있습니다.
해석 모델
전단 및 인장에서의 볼트 저항과 지압 및 펀칭 전단력에서의 플레이트 저항은 EN 1993-1-8:2006의 Tab. 3.4, Chapter 3.6.1에 따라 설계됩니다. Chapter 6.2.4에 따른 인장 등가 T-스터브는 Jaspart et al. (2010)에 의해 수정되었으며, Fig. 5.7.1 및 Tab. 5.7.1을 참조하십시오.
Fig. 5.7.1 Failure modes of T-stub with four bolts in a row: mode 1 (left), mode 2 (middle), mode 3 (right)
Tab. 5.7.1 4볼트 열이 있는 T-스터브의 파괴 모드 (Jaspart et al. 2010)
Fig. 5.7.2 T-stub geometry with four bolts in a row
저항의 검증 및 확인
CBFEM으로 계산된 설계 저항은 해석 모델(Zakouřil, 2019)의 결과 및 연구 지향 유한요소 모델을 이용한 실험(Samaan et al. 2017)과 비교되었습니다. Fig. 5.7.3을 참조하십시오. 결과는 Fig. 5.7.4에 요약되어 있습니다. 볼트 등급 8.8 및 강재 등급 S450이 사용되었습니다. 항복 강도 및 인장 강도는 실험값과 밀접하게 일치하며, 예를 들어 볼트 항복 강도는 600 MPa, 볼트 인장 강도는 800 MPa입니다.
Extended unstiffened end plate labeled ENS
Flushed end plate labeled F
Extended stiffened end plate labeled EX
Fig. 5.7.3 Tested specimens
CBFEM으로 결정된 휨 모멘트 저항은 일반적으로 구성요소법과 실험으로 결정된 저항 사이에 위치합니다. Table 5.7.2는 엔드 플레이트 두께 20 mm 및 32 mm인 시험체에 대한 CM, CBFEM, ROFEM 및 실험 저항 간의 비교를 보여줍니다. 구성요소법과 CBFEM 모두 플러시 엔드 플레이트 시험체의 저항을 과소평가합니다.
Tab. 5.7.2 CM, ROFEM, CBFEM 및 실험 간의 비교
Table 5.7.3 및 Fig. 5.7.4는 다양한 엔드 플레이트 두께, 볼트 직경 및 보 높이를 가진 ENS 모델에 대한 CBFEM과 CM의 검증을 보여줍니다.
Tab. 5.7.3 ENS에 대한 CBFEM과 CM의 검증
Fig. 5.7.4 Verification of CBFEM to CM
민감도 연구 결과는 Fig. 5.7.5, Fig. 5.7.6, Fig. 5.7.7의 그래프에 요약되어 있습니다.
Fig. 5.7.5 Sensitivity study for plate thickness
Fig. 5.7.6 Sensitivity study for bolt diameter
Fig. 5.7.7 Sensitivity study for beam height
Table 5.7.4 및 Fig. 5.7.8은 다양한 엔드 플레이트 두께 및 볼트 직경을 가진 F 모델에 대한 CBFEM과 CM의 검증을 보여줍니다.
Tab. 5.7.4 F에 대한 CBFEM과 CM의 검증
Fig. 5.7.8 Verification of CBFEM to CM
민감도 연구 결과는 Fig. 5.7.9 및 5.7.10의 그래프에 요약되어 있습니다.
Fig. 5.7.9 Sensitivity study for plate thickness
Fig. 5.7.10 Sensitivity study for bolt diameter
Table 5.7.5 및 Fig. 5.7.11은 다양한 엔드 플레이트 두께 및 볼트 직경을 가진 F 모델에 대한 CBFEM과 CM의 검증을 보여줍니다.
Tab. 5.7.5 EX에 대한 CBFEM과 CM의 검증
Fig. 5.7.11 Verification of CBFEM to CM
민감도 연구 결과는 Fig. 5.7.12 및 5.7.13의 그래프에 요약되어 있습니다.
Fig. 5.7.12 Sensitivity study for plate thickness
Fig. 5.7.13 Sensitivity study for bolt diameter
벤치마크 예제
입력값
강재 S450
기둥
압연 I형강
h = 390mm
b = 350mm
tf = 20mm
tw = 12mm
r = 27mm
기둥 스티프너
ts = 16mm
보
압연 I형강
hb = 340mm
bb = 350mm
tf = 20mm
tw = 12mm
r = 27mm
엔드 플레이트
tp = 20mm
bp = 350mm
hp= 540mm
볼트
4열 x 4 x M16 8.8
간격 e1 = 50 mm, p1 = 120 mm, p2 = 100mm, e2= 50mm, w1 = 75mm, w2 = 100mm