Consteel: Πώς γίνεται η προσομοίωση των ημι-άκαμπτων συνδέσεων στις κατασκευές?

Η επίδραση της συμπεριφοράς των συνδέσεων στην ανάλυση των κατασκευών γενικά θα έπρεπε να λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς. Για να αποφασίσουμε αν η επίδραση των συνδέσεων στην συμπεριφορά της κατασκευής στην ανάλυση είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη, διακρίνουμε τρία απλοποιημένα μοντέλα συνδέσεων:
· Απλή (η σύνδεση υποθέτουμε ότι δεν μεταφέρει ροπές)
· Συνεχής (η σύνδεση μπορεί να υποτεθεί ότι δεν έχει καμία επίδραση στην ανάλυση
· Ημι-συνεχής (η σύνδεση χρειάζεται να ληφθεί υπόψη στην ανάλυση)

Οι συνδέσεις θα έπρεπε να έχουν επαρκή αντοχή για να μεταφέρουν τις δυνάμεις και τις ροπές που δρουν στους κόμβους ως αποτέλεσμα της ανάλυσης. Ένας κόμβος μπορεί να κατηγοριοποιηθεί ως άκαμπτος, αρθρωτός ή ημι-άκαμπτος, σύμφωνα με την στροφική δυσκαμψία που διαθέτει, συγκρίνοντας την αρχική του στροφική δυσκαμψία Sj,ini με τα αντίστοιχα όρια κάθε κατηγορίας. Ένας κόμβος που δεν ικανοποιεί τα κριτήρια για έναν άκαμπτο κόμβο ή για έναν αρθρωτό, θα πρέπει να θεωρηθεί ως ημι-άκαμπτος. Οι ημι-άκαμπτοι κόμβοι παρέχουν έναν προβλεπόμενο βαθμό αλληλεπίδρασης μεταξύ των μελών, με βάση τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού ροπής – στροφής, των κόμβων. Στην περίπτωση των ημι-άκαμπτων κόμβων, η στροφική δυσκαμψία Sj σε σχέση με την καμπτική ροπή Mjed θα έπρεπε γενικά να χρησιμοποιείται στην ανάλυση. Αν η Mjed δεν υπερβαίνει τα 2/3 της Mjrd, η αρχική στροφική δυσκαμψία Sj,ini θα πρέπει να ληφθεί υπόψη στην καθολική ανάλυση. 
Οι προϋποθέσεις για τον προσδιορισμό της Sj,ini για κόμβους που συνδέουν H ή I διατομές δίνονται στο πρότυπο EC3-1-8 6.3.1. 
Οι προϋποθέσεις για τον προσδιορισμό της Sj,ini για κόμβους που συνδέουν διατομές κοιλοδοκών δίνονται στον EC3.
Κατηγοριοποίηση της δυσκαμψίας του κόμβου στο Consteel
To ConSteel και το csJoint υπολογίζουν τη δυσκαμψία του Sj,ini για ημι-άκαμπτους κόμβους που συνδέουν διατομές H ή I. Στην εικόνα που ακολουθεί παρουσιάζεται το παράθυρο εργασίας του csJoint για μία σύνδεση δοκού σε άλλη δοκό με μετωπική πλάκα σύνδεσης:

1. Η τιμή της αρχικής δυσκαμψίας είναι Sjini=26375 kNm/rad. Αυτή η τιμή είναι ίση με 0,848Sb (η μέτρηση του ημι-άκαμπτου είναι 77,5%) όπου Sb είναι η οριακή τιμή για τον άκαμπτο κόμβο. 
2. Η ροπή αντίστασης είναι Mjrd=33,7 kNm 
Ο κόμβος φορτίζεται από Myed=40kNm 
Η αντίσταση της διατομής είναι Mcrd=86,2 
3. Η ροπή αντίστασης (Mjrd) είναι μεγαλύτερη από την καμπτική ροπή σχεδιασμού (Myed), αλλά μικρότερη από την αντίσταση της διατομής. Συνεπώς, ο κόμβος έχει μερική αντοχή. 
Μεταφορά της δυσκαμψίας της σύνδεσης στο συνολικό μοντέλο 
Η δυσκαμψία των ημι-άκαμπτων συνδέσεων θα έπρεπε να λαμβάνεται υπόψη στο στατικό μοντέλο. Ια την ελαστική ανάλυση, η δυσκαμψία του κόμβου μπορεί να προσεγγισθεί από ένα γραμμικό στροφικό ελατήριο με την χαρακτηριστική τιμή Sj,ini να τοποθετείται στον κόμβο.

Στο ConSteel, τα χαρακτηριστικά του ελατηρίου μπορούν να καθοριστούν στα άκρα των μελών.

Τα χαρακτηριστικά του ελατηρίου συνδέονται με το στοιχείο ελευθερίας στο άκρο ενός μέλους. Ένα μέλος περιλαμβάνει επτά χαρακτηριστικά ελατηρίου (7 βαθμούς ελευθερίας). Τα χαρακτηριστικά του ελατηρίου ενός ημι-άκαμπτου κόμβου αντιστοιχούν στον qy βαθμό ελευθερίας (στην περίπτωση μας, το yy δείχνει τον κατάλληλο βαθμό ελευθερίας)kNm
​

Το χαρακτηριστικό του ελατηρίου μπορεί να δημιουργηθεί μέσα στο κατασκευαστικό μοντέλο μέσα από μία αυτόματη διαδικασία. Για να γίνει αυτό, η σύνδεση που δημιουργήθηκε, χρειάζεται να τοποθετηθεί στο σημείο όπου του ίδιου του κόμβου.

Η αυτόματη διαδικασία περιλαμβάνει τα εξής βήματα:
1. Δημιουργία των συνδέσεων από το csJoint
2. Καταχώρηση της σύνδεσης και κλείσιμο του csJoint
3. "Τοποθέτηση..." της σύνδεσης στον κατάλληλο κόμβο στο μοντέλο (place- τοποθέτηση)
4. Εκτέλεση ανάλυσης
5. Άνοιγμα του csJoint και επιλογή του κόμβου του μοντέλου
6. Έλεγχος της αντίστασης του κόμβου
Στο βήμα 3 το χαρακτηριστικό του ελατηρίου δημιουργείται στο στατικό μοντέλο. Στο βήμα 4 η ανάλυση θα συμπεριλάβει την επίδραση της δυσκαμψίας του κόμβου (εκτός και αν ήταν απαιτούμενο στο παράθυρο διαλόγου των παραμέτρων). Στο βήμα 5 το csJoint διαβάζει τις δυνάμεις σχεδιασμού με σκοπό τον έλεγχο του κόμβου. 
Παραμόρφωση της δοκού χωρίς την δυσκαμψία του κόμβου:

Παραμόρφωση της δοκού με την επιρροή του ημι-άκαμπτου κόμβου: