Unión atornillada - Empalmes a cortante

Descripción

Este estudio está enfocado en la verificación del método de los elementos finitos basado en componentes (CBFEM) para la resistencia de la unión atornillada de empalme doble simétrico con un modelo analítico (AM).

Modelo analítico

La resistencia del tornillo a cortante y la resistencia de la placa al aplastamiento se calculan según la Tab. 3.4 del capítulo 3.6.1 de EN 1993-1-8:2005. Para uniones largas, se considera el factor de reducción según el cl. 3.8. La resistencia de cálculo de los elementos conectados con reducciones por agujeros de elementos de fijación se tiene en cuenta según el cl 3.10.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{ Drawing 5.2.1 Joint geometry and dimensions}}}$$

Verificación de la resistencia

Las resistencias de cálculo calculadas por CBFEM se compararon con los resultados del modelo analítico (AM). Los resultados se resumen en la Tab. 5.2.1. Los parámetros son el material del tornillo, el espesor del empalme, el diámetro del tornillo y las distancias entre tornillos, véanse las Figs. 5.2.1 a 5.2.4.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.1 Sensitivity study for the bolt material}}}$$

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.2 Sensitivity study for the splice thickness}}}$$

Tab. 5.2.1 Estudio de sensibilidad de la resistencia

Descripción de la junta: empalme 150/10mm, tornillos 2×M20 en distancias p =70, e₁=50, placas 2×150/6mm, acero S235

Descripción de la junta: altura del empalme 200mm, tornillos 3×M16 8,8 en distancias p = 55mm e₁ = 40mm, placas 2×200/t mm, acero S235

Descripción de la junta: empalme 120/10mm, tornillos 2×MX 8,8, placas 2×120/10 mm, acero S235

Descripción de la junta: empalme 200/6 mm, tornillos 3×M16 8,8, placas 2×200/6mm, acero S235

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.3 Sensitivity study for the bolt diameter}}}$$

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.4 Sensitivity study for the distance of bolts}}}$$

Los resultados de los estudios de sensibilidad se resumen en el gráfico de la Fig. 5.2.5. Los resultados muestran que las diferencias entre los dos métodos de cálculo son inferiores al 5 %. El modelo analítico proporciona generalmente una resistencia mayor.

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.5 Verification of CBFEM to AM for the symmetrical double splice connection}}}$$

Ejemplo de referencia

Datos de entrada

Elemento conectado

• Acero S235
• Empalme 200/10 mm

Conectores

Tornillos

• 3 × M16 8.8
• Distancias e₁ = 40 mm, p = 55 mm

2 x empalme

• Acero S235
• Placa 380×200×10

Resultados

• Resistencia de cálculo F_Rd = 258 kN
• El aplastamiento del empalme conectado es determinante

$$\textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5.2.6 Benchmark example of the bolted splices in shear}}}$$