Çelik birleşimlerin tasarımında kaynak ve cıvatalar en zor unsurlardır. Excel tabloları genellikle hesaplamalarını basitleştirir. Bunların genel olarak Sonlu Eleman programlarında modellenmesi karmaşıktır. Çünkü bu programlar önceden tanımlanmış eleman setlerini sunmaz. CBFEM yönteminin geliştirilmesinin ve IDEA StatiCa‘ya uygulanmasının nedeni de budur.
CBFEM’e Göre Kaynak Modeli
IDEA StatiCa’nın benzersiz bir yöntemi vardır: Bileşen Bazlı Sonlu Elemanlar Yöntemi (CBFEM). CBFEM’de kullanılan kaynak modeli, çeşitli çelik tasarım kodlarıyla tanımlanmış ve doğrulanmıştır. Yük direnci ve deformasyon kapasitesi de ana deneysel araştırma programları ile karşılaştırılır.
Sayısal modellerde kaynakların nasıl işleneceğine dair birkaç seçenek vardır. Büyük deformasyonlar, mekanik analizi daha karmaşık hale getirir ve farklı mesh tanımları, farklı kinetik ve kinematik değişkenler ve temel modelleri kullanmak mümkündür. Genel olarak, farklı tipte geometrik 2B ve 3B modeller ve dolayısıyla farklı doğruluk seviyeleri için uygulanabilirliği olan sonlu elemanlar kullanılır. En sık uygulanan malzeme modeli, von Mises akma kriterine dayanan ortak orandan bağımsız plastiklik modelidir. Kaynaktan kaynaklanan artık gerilme ve deformasyon tasarım modelinde varsayılmamaktadır.
Yük, Lagrangian formülasyonuna dayalı olarak kuvvet-deformasyon kısıtlamaları yoluyla karşı plakaya iletilir. Birleşim çok noktalı kısıtlama (MPC) olarak adlandırılır ve bir plaka kenarının sonlu eleman noktalarını başka bir kenar veya yüzeyle ilişkilendirir. Sonlu eleman noktaları doğrudan bağlı değildir. Bu yaklaşımın avantajı, farklı sıklığa sahip meshleri bağlama yeteneğidir. Kısıtlama, gerçek kaynak konfigürasyonuna ve kaynak kalınlığına uyan ofset ile bağlı plakaların orta hat yüzeyinin modellenmesine izin verir. Kaynaktaki yük dağılımı MPC’den türetilir, böylece gerilmeler kaynak kesitinde hesaplanır. Bu, kaynak altındaki plakadaki gerilme dağılımı ve T-stub’ların modellenmesi için önemlidir.
In our Theoretical background, you can find more information on how the CBFEM method describes and verifies welds.
If you want to know a bit more about CBFEM in general, the full General theoretical background is definitely the best place to start from.
Kodlara ve Standartlara Göre Kaynaklar
AISC’ye Göre Kaynaklar
Köşe kaynakları AISC 360 – Bölüm J2’ye göre kontrol edilir. CJP oluk kaynaklarının mukavemetinin ana metal ile aynı olduğu varsayılır ve kontrol edilmez. IDEA Statica kullanıcılarının çoğunun zaten alıştığı gibi, kontroller için gerekli tüm değerler tablolarla gösterilir.
Kaynak detaylandırması söz konusu olduğunda , minimum ve maksimum kaynak boyutu ve yeterli kaynak uzunluğu kontrol edilir. Maksimum kaynak boyutu AISC 360-16 – J2’ye göre kontrol edilir. Minimum kaynak boyutu Tablo J2.4’e göre kontrol edilir. Parametrelerin ayrıntılı bir açıklaması bu makalede bulunabilir .
Tasarımlarınızın eksiksiz ve doğru olduğu konusunda size gönül rahatlığı sağlamak için, IDEA StatiCa sonuçları kapsamlı bir şekilde test ediliyor ve AISC gerekliliklerine göre doğrulanıyor:
Eurocode’a Göre Kaynaklar
Köşe kaynakları EN 1993-1-8’e göre kontrol edilir. .
Kaynaklarda plastik yeniden dağıtım (plastic redistribution), gerilimi kaynak uzunluğu boyunca yeniden dağıtmak için, kaynak elemanlarındaki gerilim tekilliklerinden otomatik olarak kaçınmak için kullanılır.
Ayrıca, öncülün farkında olmak da önemlidir, alın kaynaklarının mukavemetinin ana metal ile aynı olduğu varsayılır ve kontrol edilmez.
Eurocode’a göre kaynak kontrolü hakkında daha fazla bilgi edinmek için Teorik arka planımız tekrar yardımcı olabilir.
Eurocode’a göre kaynaklı bağlantıların doğrulanması :
- Fillet weld in lap joint
- Fillet weld in fin plate joint
- Fillet weld in angle plate joint
- Welded portal frame eaves moment connection
- and many more
Diğer Kodlara Göre Kaynaklar
Çoğunuz zaten biliyorsunuz, IDEA Statica şimdiye kadar sekiz ulusal koda ve standarda göre çelik bağlantıları kontrol etmenizi sağlar. Yukarıda belirtilen AISC ve Eurocode haricinde, geri kalan kodlarda kaynakların CBFEM tarafından nasıl işlendiği:
- Weld check according to CISC (Canada)
- Weld check according to AS (Australia) + Weld detailing
- Weld check according to SP (Russia) + Weld detailing
- Weld check according to GB (China) + Weld detailing
- Weld check according to HKG (Hong Kong) + Weld detailing
- Weld check according to IS (India) + Weld detailing
BIM Bağlantılarında Kaynak Aktarımı
IDEA StatiCa BIM bağlantıları ile CAD yazılımında bir çelik bağlantıyı modellerken, kaynak söz konusu olduğunda eskiden birkaç zayıf nokta vardı. Ekim 2020’de piyasaya sürülen yeni IDEA StatiCa sürüm 20.1, mühendisin işini kolaylaştırmak ve tasarım sürecini hızlandırmak için çeşitli iyileştirmeler getirdi.
Önerilen Kaynakların İçe Aktarımı
Bazen, CAD yazılımındaki modelleme işlemi sırasında, birkaç kaynak ihmal edilebilir veya doğru şekilde içe aktarılmayabilir. Bu tür durumlar için artık önerilen kaynakları ekleme seçeneği bulunmaktadır. Bu seçeneği seçtiğinizde, potansiyel olarak eksik kaynaklar için bir kontrol gerçekleştirilir. Bu tür kaynaklar daha sonra bileşenlerin geri kalanıyla birlikte eklenir ve alınır.
Eksik Kaynak Kontrolü
Bağlantınızda tekilliği önlemek için, bağlantı IDEA StatiCa’ya aktarıldıktan sonra, bağlantıda eksik kaynak olup olmadığını kontrol etmek iyidir. Bu amaçla, kullanıcının bağlantının kaynaklı olmayan parçalarını bulmasına otomatik olarak yardımcı olacak başka bir kullanışlı araç ekledik. Bu özellik, tüm ilgili plakaları ve plaka kenarlarını tanımlar ve listeler ve eksik kaynakların eklenmesine izin verir.
Bu işleve, sahnenin sağ tarafındaki “Operations” üzerine fareyle sağ tıklayarak girebilirsiniz.
Özet
IDEA StatiCa’daki birleşim tasarımı, kod kontrollerine, gerçekçi gerilmenin yeniden dağılımına ve farklı yoğunluklarda meshlere sahip birleşim plakalarına olanak tanıyan doğrulanmış bir CBFEM kaynak modeli içerir. Sonuçların geçerliliği, her tasarım kodu için bir dizi örnekte gösterilmiştir. Sonlu eleman modeli otomatik olarak oluşturulur ve bu, genel FEM programları için büyük bir avantajdır. Yakın zamanda, CAD yazılımından bağlantı içe aktarma sürecini hızlandırmak için çeşitli iyileştirmeler eklendi.
Kaynaklar, çelik birleşimleri bağlamanın harika bir yoludur, ancak mühendislerin tasarım ve kod kontrolü için doğru ve hızlı bir araca ihtiyacı vardır. Bu yüzden projelerinizde IDEA StatiCa kullanmalısınız.
