Mô hình liên kết được cải tiến đáng kể nhờ việc chèn phần tử cô đặc. Phần tử này được thêm vào phía sau đầu cấu kiện và có cùng thuộc tính với mô hình vỏ đàn hồi của cấu kiện. Đây chỉ là một phần tử nhưng cho phép bất kỳ biến dạng đàn hồi và ứng suất nào phát triển tại các đầu cấu kiện. Nhờ đó, phần cấu kiện bao gồm các phần tử vỏ có thể ngắn hơn mà vẫn cải thiện ứng xử của mô hình. Chiều dài mặc định của cả tiết diện hở và tiết diện rỗng được mô hình hóa bằng phần tử vỏ được giảm xuống còn 1,25 × kích thước ngoài lớn hơn của tiết diện ngang. Chiều dài của phần tử cô đặc là 4 × kích thước ngoài lớn hơn của tiết diện ngang (siêu phần tử không hiển thị với người dùng cuối). Ngoại lệ duy nhất là đối với phân tích oằn tuyến tính và phân tích độ cứng, trong đó chiều dài của phần tử cô đặc là 0,5 × kích thước ngoài lớn hơn của tiết diện ngang. Lý do là để giữ các dạng oằn trong các bản nội bộ của liên kết thay vì trong các cấu kiện.
Các lợi ích chính của thay đổi này là:
- Thời gian tính toán nhanh hơn 30% (trung bình trên số lượng lớn dự án)
- Hiển thị kết quả nhanh hơn
- Mô hình hóa chính xác hơn các liên kết của tiết diện rỗng
Thay đổi này ban đầu được thực hiện để cải thiện phân tích các liên kết của tiết diện rỗng, nhưng lợi ích áp dụng cho tất cả các mô hình.
Những hệ quả chính là gì? Một số kết quả thay đổi giữa các phiên bản, tuy nhiên IDEA StatiCa thực hiện số lượng lớn các bài kiểm tra tự động. Trong phần lớn trường hợp, sự khác biệt về kết quả dưới 1%. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, sự khác biệt lớn hơn. Các trường hợp đó là:
Tiết diện ngang bị biến dạng tại đầu mô hình vỏ
Hiệu ứng này là lý do chính dẫn đến thay đổi. Tiết diện ngang hiện có thể bị biến dạng tại các đầu của mô hình bao gồm các phần tử vỏ. Các nút liên kết của tiết diện rỗng yêu cầu các cấu kiện tương đối dài – lên đến 10 lần đường kính tiết diện ngang. Nếu không, điều kiện biên có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của nút liên kết. Bằng cách đưa phần tử cô đặc vào phía sau phần mô hình bao gồm các phần tử vỏ, tính toán nhanh hơn nhiều với cùng độ chính xác.
Lưu ý rằng phần tử cô đặc chỉ có thuộc tính đàn hồi. Biến dạng dẻo không nên đạt đến các đầu cấu kiện. Nếu không, chúng có thể ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của liên kết.
Các đoạn nhô ngắn hơn không chảy dẻo tại đầu
Đây là vấn đề với, ví dụ, các console cột chịu lực cắt lớn do lực tác dụng rất gần liên kết. Khi cấu kiện ngắn hơn, mô men uốn tại đầu cấu kiện giảm đi.
Nếu đoạn nhô vẫn bị phá hoại do uốn, giải pháp thay thế là mô hình hóa cấu kiện bằng cấu kiện tăng cứng và sử dụng cấu kiện giả để áp dụng lực cắt.
Xoắn
Vênh đã bị hạn chế bởi các ràng buộc đa điểm kết nối nút với đầu dầm. Các ràng buộc này được sử dụng để áp đặt tải trọng vào mô hình. Hiện nay, phần tử cô đặc đẩy các ràng buộc ra xa hơn và cấu kiện có thể biến dạng. Điều này dẫn đến mô men kép (mô men vênh) lớn hơn trong liên kết.
Đây thường là trường hợp đối với nút liên kết một phía của dầm phụ với dầm chính. Lưu ý rằng thiết kế cấu kiện phải được thực hiện ở nơi khác và mô men kép do vênh thường bị bỏ qua bởi các phần mềm nhưng phải được tính đến. Khả năng chịu vênh của các cấu kiện tiết diện hở thấp đến mức đáng ngạc nhiên.
Tải trọng đơn giản hóa / Tải trọng cân bằng
Khi sử dụng tải trọng đơn giản hóa và cấu kiện liên tục được chọn làm cấu kiện chịu lực, nội lực khác nhau vì chiều dài cấu kiện thay đổi từ 1,5 × h thành (1,25 + 4) × h.
- Nội lực khác nhau
- Bụng cột trong vùng chịu cắt bị tải nặng hơn. Tuy nhiên, tùy chọn tải trọng cân bằng là cần thiết để nắm bắt chính xác ứng xử của cấu kiện liên tục.
Việc sử dụng tải trọng cân bằng luôn được khuyến nghị.
Khả năng chịu uốn của vỏ giảm đối với tiết diện rỗng
Khả năng chịu tải của các nút liên kết tiết diện rỗng trong các tiêu chuẩn được xác định bằng Phương pháp Dạng Phá Hoại sử dụng các mô hình khớp đường cong được xác định từ thí nghiệm và các mô hình số tiên tiến. Phương pháp thiết kế này được áp dụng trong tất cả các tiêu chuẩn. Hiện tại, trạng thái tiên tiến nhất là trong dự thảo prEN 1993-1-8:2022. Kết cấu thực chứa các khuyết tật ban đầu và ứng suất dư, không được nắm bắt bởi các mô hình vỏ trong IDEA StatiCa Connection. Để đạt được sự phù hợp gần hơn với kết quả của các tiêu chuẩn, ảnh hưởng của ứng suất dư và khuyết tật ban đầu được đưa vào các mô hình IDEA StatiCa bằng cách giảm khả năng chịu uốn của vỏ tiết diện rỗng với tỷ lệ D/(2t) cao. Điều này cho phép giảm khả năng chịu lực của các dạng phá hoại của nút liên kết nhưng vẫn giữ nguyên khả năng chịu lực pháp tuyến và uốn của các cấu kiện tiết diện rỗng. Sự giảm khả năng chịu lực dẻo của các phần tử vỏ phụ thuộc vào hệ số \(\gamma = \frac{D_0}{2t_0}\):
Những thay đổi kết hợp này cho phép chúng tôi đạt được sự phù hợp chặt chẽ với kết quả của Phương pháp Dạng Phá Hoại (FMM) trong các tiêu chuẩn thiết kế. Sự phù hợp giữa IDEA StatiCa Connection và FMM được thể hiện trong các hình sau.
Tiết diện rỗng tròn
Nút T, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 90 ^\circ\)
Nút T, mô men uốn trong mặt phẳng, góc \(\theta = 90 ^\circ\)
Nút T, mô men uốn ngoài mặt phẳng, góc \(\theta = 90 ^\circ\)
Nút Y, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 60 ^\circ\)
Nút Y, mô men uốn trong mặt phẳng, góc \(\theta = 60 ^\circ\)
Nút Y, mô men uốn ngoài mặt phẳng, góc \(\theta = 60 ^\circ\)
Nút X, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 90 ^\circ\)
Nút X, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 60 ^\circ\)
Nút X, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 30 ^\circ\)
Nút K, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 45 ^\circ\)
Tiết diện rỗng vuông
Nút T, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 90 ^\circ\)
Lưu ý rằng sự giảm khả năng chịu lực do tải trọng trong thanh cánh không được tính đến trong mô hình FFM. Đó là lý do giải thích cho sự khác biệt trong kết quả.
Nút T, mô men uốn trong mặt phẳng, góc \(\theta = 90 ^\circ\)
Nút T, mô men uốn ngoài mặt phẳng, góc \(\theta = 90 ^\circ\)
Nút Y, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 60 ^\circ\)
Lưu ý rằng sự giảm khả năng chịu lực do tải trọng trong thanh cánh không được tính đến trong mô hình FFM. Đó là lý do giải thích cho sự khác biệt trong kết quả.
Nút Y, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 30 ^\circ\)
Lưu ý rằng sự giảm khả năng chịu lực do tải trọng trong thanh cánh không được tính đến trong mô hình FFM. Đó là lý do giải thích cho sự khác biệt trong kết quả.
Nút X, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 90 ^\circ\)
Nút X, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 60 ^\circ\)
Nút X, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 30 ^\circ\)
Nút K, lực pháp tuyến, góc \(\theta = 45 ^\circ\)
