Obdélníkový dutý spoj ve tvaru T s excentricitou

Abstract

Studie se zabývá nedostatečnými technikami návrhu svařovaných spojů obdélníkových dutých profilů (RHS) s odsazením, kde je svislice odchýlena od osy pásnice. Výzkum zahrnuje experimentální a numerickou analýzu svařovaných T-spojů s použitím uzavřených čtvercových profilů. V rámci experimentů jsou testovány různé hodnoty odsazení a rozměry prvků, spolu s materiálovými testy ocelových vzorků, a výsledky jsou důkladně diskutovány. Numerické modely jsou vytvořeny v programu Abaqus s ohledem na nelinearity, vliv velikosti KP sítě a charakteristiky svarů. Tyto modely jsou ověřeny na základě zkoušek v laboratoři v plném měřítku. Výsledné deformační křivky pro různé geometrie spojů jsou analyzovány s důrazem na způsoby selhání a hodnoty odsazení. Analytický model je také vyvinut k odhadu plastické odolnosti T spoje obdélníkových dutých profilů. Tento model je rozšířením plastického mechanismu pro tradiční T-spoje RHS a je ověřen proti nelineárním numerickým simulacím. Navržený analytický model poskytuje spolehlivé predikce pro mez kluzu a mez pevnosti u spojů s odsazením. Je porovnán s dalšími analytickými metodami a prokazuje přesné výpočty mezního zatížení, dokonce i pro spoje se stejnou šířkou profilů. Celkově výzkum přináší cenné poznatky o chování spojů z RHS profilů s odsazením a nabízí praktické návrhové nástroje pro tyto případy.

The study addresses the lack of design techniques for welded rectangular hollow section (RHS) connections with offsets, where one branch is laterally shifted from the chord centreline. The research involves experimental and numerical analyses of welded T-joints using specific RHS. Various offsets and component sizes are tested in experiments, alongside steel strip coupon tests, and the results are thoroughly discussed. Numerical models are created in Abaqus, considering nonlinearities, mesh size effects, and weld characteristics. These models are validated against full-scale laboratory tests. The resulting load-displacement curves for different joint geometries are analysed, focusing on failure modes and offset values. An analytical model is also developed to estimate the plastic resistance of the offset RHS T-shaped connection. This model is an extension of a plastic mechanism model for traditional stepped RHS T-connections and is verified against non-linear numerical simulations. The proposed analytical model provides reliable predictions for yield and ultimate loads in offset connections. It's compared with other analytical methods and demonstrates accurate yield load computations, even for connections with matched faces of the chord web and brace lateral surface. Overall, the research contributes valuable insights into the behaviour of offset RHS connections and offers practical design tools for such cases.