Khi thiết kế liên kết theo AISC 360, chương J.4 quy định các công thức cho các phần tử của cấu kiện tại liên kết và các phần tử liên kết, chẳng hạn như bản thép, bản mã nút, thép góc và con sơn. Phương pháp thiết kế truyền thống sử dụng các phương trình toán học để tính toán sức kháng của các phần tử kết cấu.
Mặc dù các phương trình chính xác đã được phát triển cho hầu hết các điều kiện phổ biến, nhưng đối với một số phần tử liên kết, chỉ có các phương trình thực nghiệm hoặc bán thực nghiệm. Tuy nhiên, với các kỹ thuật mô hình hóa phù hợp, các liên kết có thể được thiết kế bằng mô hình phần tử hữu hạn xem xét các yếu tố sau:
- Phân tích phi tuyến vật liệu (MNA) để dự đoán chính xác sức kháng.
- Phân tích oằn tuyến tính (LBA) có thể cung cấp thông tin về ứng xử oằn đàn hồi lý tưởng của các Liên kết.
- Phi tuyến hình học (GMNIA) để bao gồm các hiệu ứng bậc hai, ứng xử vật liệu không đàn hồi, khuyết tật hình học và ứng suất dư trong LBA.
Nghiên cứu bao gồm dữ liệu thực nghiệm từ 86 mẫu thí nghiệm, tính toán thủ công sử dụng phương pháp thiết kế theo sổ tay AISC lần thứ 15th và phương pháp phần tử hữu hạn.
Kết luận:
- Đối với 86 mẫu thí nghiệm, phương pháp thiết kế trong Sổ tay AISC Phiên bản thứ 15 cho kết quả thiên về an toàn.
- Kết quả cho thấy có thể đạt được kết quả chính xác với phương pháp phần tử hữu hạn bằng cách kết hợp MNA với LBA.
- Để tránh oằn, tải trọng tới hạn Pel dựa trên LBA phải bằng hoặc lớn hơn 4Pr đối với thiết kế LRFD và 6Pr đối với thiết kế ASD.
- Một ví dụ thiết kế liên kết con sơn được trình bày sử dụng tính toán thủ công và phân tích phần tử hữu hạn.
Tác giả: Bo Doswell, PE, Ph.D.
Công ty: ARC International, LLC
Ngày: 26 tháng 8 năm 2022
Giới thiệu về tác giả:
Bo Dowswell bắt đầu làm việc trong ngành thép từ năm 1985 với vai trò người vẽ bản vẽ chi tiết. Kể từ đó, ông đã lấy bằng Cử nhân, Thạc sĩ và Tiến sĩ từ Đại học Auburn và Đại học Alabama tại Birmingham. Là một kỹ sư chuyên nghiệp, hoạt động thiết kế của ông tập trung vào kết cấu thép. Hiện tại, ông là giám đốc của cả SDS Consulting, một công ty thiết kế, và ARC International, chuyên về nghiên cứu và tư vấn. Bo Dowswell cũng là giáo sư thỉnh giảng tại Đại học Alabama tại Birmingham, nơi nghiên cứu và giảng dạy của ông tập trung vào thiết kế liên kết thép. Ngoài ra, ông cung cấp dịch vụ tư vấn cho Trung tâm Giải pháp Thép AISC.
Bo Dowswell là tác giả của AISC Design Guide 33, Curved Member Design, và ông thường xuyên xuất bản các bài báo kỹ thuật về thiết kế thép. Ông đã giành được Giải thưởng Giảng dạy T. R. Higgins của AISC năm 2020 cho các nghiên cứu và công bố về bản mã nút. Ông là thành viên của nhiều ủy ban AISC, bao gồm Ủy ban về Tiêu chuẩn, Ủy ban về Sổ tay, Ủy ban về Nghiên cứu và Nhóm Công tác về Công trình Công nghiệp và Kết cấu Phi nhà ở. Bo Dowswell cũng là thành viên của Hội đồng Nghiên cứu Ổn định Kết cấu, nơi các hoạt động của ông chủ yếu liên quan đến ổn định phần tử liên kết và ổn định dầm.