Γενικά περί κατάταξης κόμβων

[Pappos]

Κατάταξη κόμβων ανάλογα την αντοχή τους και την ολκιμότητά τους

Πέρα από την θεώρηση των κόμβων σε αρθρωτούς, άκαμπτους, ημιάκαμπτους, ο μελετητής έχει την δυνατότητα μέσα από το κανονιστικό πλαίσιο του Ευρωκώδικα 3 να κατατάξει τους κόμβους ανάλογα και με την αντοχή τους και την ολκιμότητά τους.

1. Κατάταξη ανάλογα την ολκιμότητα

Ανάλογα με την ολκιμότητα ή την στροφική ικανότητά τους (για την στροφική ικανότητα διαβάστε το πρώτο post) οι κόμβοι κατατάσσονται κατά ανάλογο τρόπο όπως οι διατομές μελών, σύμφωνα με την ικανότητά ους να αντέχουν πρόωρη τοπική αστάθεια, και ειδικότερα, πρόωρη ψαθυρή αστοχία (ειδικότερα λόγω αστοχίας των κοχλιών).
Η ολκιμότητα (ή έλλειψη ολκιμότητας) των κόμβων σε ένα πλαίσιο μπορεί να παίξει ρόλο σχετικά με το είδος της γενικής ανάλυσης που επιτρέπεται να χρησιμοποιηθεί.

Μία πρακτική εφαρμογή κατάταξης κόμβων είναι να εξετασθεί εάν μπορεί να γίνει πλαστική γενική ανάλυση μέχρι τον σχηματισμό μηχανισμού κατάρρευσης της κατασκευής με πιθανό σχηματισμό πλαστικών αρθρώσεων σε μερικούς κόμβους. Πρέπει να δωθεί ιδιαίτερη προσοχή όταν πραγματοποιείται πλαστική ανάλυση στις κατηγορίες των διατομών. Ο μελετητής πρέπει να αποφασίσει όταν χρησιμοποιήσει ελαστική ή πλαστική μέθοδο ανάλυσης. Η πλαστική μέθοδος ανάλυσης είναι κατάλληλη μόνο υπό συγκεκριμένες συνθήκες σχετικά με τις ιδιότητες του χάλυβα, την ταξινόμηση της διατομής των μελών και την πλαστιμότητα των συνδέσεων.

Επίσης για την πλαστική ανάλυση πρέπει να ισχύουν και τα κριτήρια όπου μπορεί να πραγματοποιηθεί η πλαστική ανάλυση ανάλογα και τις ιδιότητες των υλικών όπως για παράδειγμα το διάγραμμα τάσεων-παραμορφώσεων να εμφανίζει μέγιστη παραμόρφωση eu (που αντιστοιχεί στη μέγιστη αντοχή fu ) τουλάχιστον 20 φορές μεγαλύτερη από την παραμόρφωση ey που αντιστοιχεί στην τάση διαρροής fy, η ταξινόμηση των διατομών των μελών, ιδιαίτερα όταν αναπτύσσονται πλαστικές αρθρώσεις, πρέπει γενικά να ικανοποιεί τια απαιτήσεις της κατηγορίας 1. Οι κατηγορίες 2 και 3 μπορούν επίσης να επιτραπούν όπου δεν αναπτύσσονται πλαστικές αρθρώσεις, κ.τ.λ. (δεν είναι επί του παρόντος η πλαστική ανάλυση και δεν θα μπούμε σε λεπτομέρειες).

2. Κατάταξη ανάλογα την αντοχή των κόμβων

Ως προς την αντοχή τους, οι κόμβοι κατατάσσονται σε "πλήρους αντοχής" ή "μερικής αντοχής" σύμφωνα με το εάν η αντοχή τους είναι τουλάχιστον ίση ή μικρότερη από αυτήν του συνδεόμενου μέλους με τη μικρότερη αντοχή. Εάν ο κόμβος είναι σύνδεση συνέχειας δοκού, η σύγκριση γίνεται με την αντοχή της δοκού σε κάμψη. Σε έναν τυπικό κόμβο δοκού-στύλου, η σύγκριση γίνεται με το μέλος που έχει τη μικρότερη αντοχή σε κάμψη στη θέση του κόμβου. Επιπλέον, όταν ο κόμβος δεν μπορεί να αναπτύξει σημαντικές ροπές, τότε κατατάσσεται στην κατηγορία των "αρθρωτών" κόμβων.

Η χρήση κατηγοριοποίησης ως προς την αντοχή συμπληρώνει αυτήν ως προς την ολκιμότητα κατά τη γενική πλαστική ανάλυση. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί, ώστε να προβλεφθεί η πιθανότητα σχηματισμού πλαστικής άρθρωσης σε κόμβους κατά τη γενική ανάλυση.

Όταν χρησιμοποιούνται κόμβοι πλήρους αντοχής, συνήθως υποτίθεται ότι δε σχηματίζονται πλαστικές αρθρώσεις. Όμως, για να είναι αυτό εξασφαλισμένο, απαιτείται να χρησιμοποιείται κόμβος με αντοχή προσαυξημένη κατά 20%. Τούτο είναι καλό προληπτικά γιατί συχνά είναι δύσκολος ο σχεδιασμός κόμβου πλήρους αντοχής που είναι ταυτοχρόνως όλκιμος. Οι αντοχές των μελών από την άλλη είναι συχνά σημαντικότερα υψηλότερες από την τιμή σχεδιασμού.

Αρθρώσεις μπορούν να σχηματισθούν σε κόμβους μερικής αντοχής. Όταν σχηματίζεται πλαστική άρθρωση σε κόμβο μερικής αντοχής, ώστε να επιτρέπεται αύξηση των φορτίων με τον κόμβο να δρα ως πλαστική άρθρωση όταν φθάσει την πλαστική αντοχή του σε κάμψη, ο κόμβος πρέπει επίσης να είναι όλκιμος. Ευτυχώς, είναι εύκολο συνήθως να σχεδιαστούν κόμβοι μερικής αντοχής που είναι όλκιμοι. Η χρήση όλκιμων κόμβων μερικής αντοχής επιτρέπει τον εύκολο προσδιορισμό θέσεων σχηματισμού πλαστικών αρθρώσεων σε δοκούς ορόφων για παράδειγμα, και τούτο επιτρέπει τη χρήση μιας πολύ απλής άκαμπτης-πλαστικής διαδικασίας για το σχεδιασμό δοκών σε εξασφαλισμένα μη μεταθετά πλαίσια ειδικότερα (για τα μεταθετά πλαίσια δείτε Αμετάθετα/Μεταθετά πλαίσια σύμφωνα με τον Ευρωκώδικα 3)