Modelling column bases of semi-rigid steel frames: stiffness and strength calculation

Abstract

The paper examines the models and stiffness efficiency of the column base of semi-rigid steel frames, reviews stiffness calculation methods and calculates the rotation of column base connection in two ways: analytical, according to LST EN 1993-1-8, and finite element, applying nonlinear analysis. Two groups of modelling have been made: the first group deals with changes in the thickness of the base plate; the second one shows a different diameter of the anchor bolt. The obtained results reveal the influence of the base plate and anchor bolt on the stiffness of column base connection. The article discusses differences in the euro code and linear analysis: minimum difference makes 61,6% and maximum – 73,7%. For calculating the strength of the column base, a conservative model has been employed, i.e. according to the Eurocode, the received values are smaller compared to nonlinear analysis: minimum difference makes 37,0% and maximum – 49,0%.

Article in Lithuanian.

Pusiau standžių plieninių rėmų pėdų modeliavimas, standžio ir stiprio nustatymas

Santrauka. Nagrinėjamas pusiau standžių plieninių rėmų pėdų modeliavimas ir standumo nustatymo efektyvumas. Apžvelgti kolonos pėdų standumo nustatymo metodai. Apskaičiuotas kolonos pėdos pasisukimas dviem būdais: pagal analitines išraiškas, kurios pateiktos LST EN 1993-1-8 dalyje, ir baigtinių elementų programą „Solid Works“ taikant netiesinę analizę. Sumodeliuotos dvi grupės: pirmojoje keičiamas pėdos pamatinės plokštės storis, o kitoje – inkarinio varžto skersmuo. Rezultatai rodo kolonos pėdos komponentų inkarinio varžto ir pamatinės plokštės įtaką bazės kampiniam posūkiui. Iš gautų rezultatų matyti, kad pagal Eurokodą ir netiesinę analizę kampiniai posūkiai skiriasi. Mažiausias skirtumas yra 61,6 %, o didžiausias – 73,7 %. Atliekant pėdos stiprumo skaičiavimus taikomas konservatyvus modelis – skaičiuojant pagal Eurokodą 3 gautos mažesnės reikšmės negu taikant netiesinę analizę. Mažiausias skirtumas yra 37,0 %, o didžiausias – 49,0 %.

Raktiniai žodžiai: pusiau pasiduodantys mazgai; kolonos pėda; skaitinis modeliavimas; netiesinė analizė

Keyword : semi rigid joints, column base, numerical modelling, nonlinear analysis