Informacje uzupełniające: Projektowanie doczołowych połączeń naroŝnych w ramach portalowych SN041a-PL-EU

Transkrypt

1 Informacje uzupełniające: Projektowanie doczołowych połączeń naroŝnych w ramach portalowych Ten dokument dostarcza informacje na temat metod projektowania naroŝnych połączeń doczołowych rygla ze słupem. Zawiera on klika uproszczeń pozwalających na ułatwiających wykonywanie obliczeń. Spis treści 1. Model obliczeniowy 2 2. Oznaczenia 4 3. Projektowanie spoin 5 4. Nośność rozciąganych szeregów śrub 7 5. Oszacowanie nośności strefy ściskanej Środnik słupa ścinany Ściskany środnik rygla Rozkład sił w szeregach śrub Uwzględnienie wpływu ścinania Zakres stosowania Podstawy 21 Aneks A 22 Protokół jakości 23 Informacje ramowe 24 Strona 1

2 1. Model obliczeniowy 1.1 Sztywność Zgodnie z to (1) EN , połączenia ze względu na sztywność obrotową mogą być sklasyfikowane jako: sztywne, podatne (pół-sztywne) i nominalnie przegubowe przez porównanie sztywności początkowej z wartościami granicznymi. Kryteria klasyfikacji podano w EN Sztywność początkową połączeń których elementy wykonano z kształtowników o przekroju dwuteowym moŝna wyznaczyć zgodnie z EN Nośność Model obliczeniowy Nośność połączenia ze względu na zginanie M j,rd, i ścinanie V j,rd, zaleŝy od poszczególnych składników połączenia: śrub, pasów i środnika słupa i rygla, nośności spoin łączących rygiel z blachą czołową (Rys i Tab. 6.1 EN ) A 3 VEd M j,ed A 3 VEd M j,ed 1 1 B 2 B C 7 8 C (a) Wpuszczona blacha czołowa (b) Wystająca blacha czołowa Oznaczenia: 1. Słup 2. Skos 3. Rygiel 4. Spoina pachwinowa pasów 5. Spoina pachwinowa środnika 6. Śruby 7. Blacha czołowa 8. Śruby ścinane 9. śebra w strefie rozciąganej 10. śebro w strefie ściskanej A. Strefa rozciągana B. Strefa ścinana C. Strefa ściskana Rys 1.1 NaroŜne połączenie doczołowe rygla ze słupem W niektórych krajach śruby znajdujące się w strefie rozciąganej i ściskanej traktowane są jak jedna grupa śrub, dlatego śruby dodatkowe (oznaczone * na Rys.1) mogą być wymagane ze względów konstrukcyjnych według Tab. 3.3 EN W innych krajach śruby te są traktowane jak naleŝące do dwóch róŝnych grup i dodatkowe łączniki nie są potrzebne. Strona 2

3 Zgodnie z EN , gdy zidentyfikowano podstawowe komponenty (składniki) połączenia, a nośność połączenia moŝe być wyznaczona według wzoru: M Σ j, Rd = hr Ftr,Rd r gdzie: F tr,rd jest wytrzymałością na rozciąganie r-tego rzędu śrub, h r r jest odległością od r-tego rzędu śrub do środka ściskania; moŝna przyjąć Ŝe środek ściskania znajduje się w środku pasa ściskanego skosu wzmacniającego jest numerem rzędu śrub. Nośność połączenia jest zachowana, gdy spełniony jest warunek: M M j,ed j,rd 1,0 Procedurę pozwalającą określić nośność połączenia przedstawiono w Tab Tab. 1.1 Procedura pozwalająca na określenie F tr,rd i nośności połączenia Tok postępowania 1. Wyznaczenie nośności na rozciąganie śrub znajdujących się w strefie rozciąganej 2. Wyznaczenie nośności na ściskanie w strefie ściskanej F t, Rd(row) F c, Rd 3. Wyznaczenie nośności na ścinanie środnika słupa V wp, Rd 4. Wyznaczenie efektywnej nośności na rozciąganie kaŝdego rzędu śrub F tr, Rd M = 5. Sprawdzenie nośności połączenia na zginanie j, Rd r h V V 6. Sprawdzenie nośności połączenia na ścinanie Ed Rd r F tr, Rd Uproszczenia W tym NCCI w celu uproszczenia obliczeń przyjęto kilka załoŝeń upraszczających, dających wyniki po stronie bezpiecznej: Stosując pełną procedurę obliczeniową, nośność połączenia powinna być wyznaczana biorąc pod uwagę poszczególne rzędy śrub jak i rozpatrując nośność grupy rzędów śrub (przyjmuje się wartość minimalną z powyŝszych). W przedstawionej procedurze przyjęto uproszczenie, Ŝe tylko poszczególne rzędy śrub będą brane pod uwagę. Długość efektywną T-stubów przyjmuje się jako wartość minimalną z długości efektywnych aby uniknąć superpozycji sąsiednich stref, co przedstawiono w Rozdziale 4.1 dokumentu. Strona 3

4 Bazując na 6.2.2(2) EN strefy rozciągana i ścinana w połączeniu traktowane są oddzielnie. Przyjęto, Ŝe śruby w strefie rozciąganej są jedynie rozciągane (nie są ścinane). Podobnie przyjęto, Ŝe śruby w strefie ścinanej podlegają ścinaniu (nie są rozciągane). W 4 of EN przedstawiono zasady projektowania spoin pachwinowych. Wymiarowanie spoin przeprowadza się zazwyczaj po sprawdzeniu nośności połączenia. Ten NCCI przedstawia proste zasady określania nośności spoin. Dotyczy to przypadku spoin projektowanych na pełną nośność pasa belki. Inne metody projektowania spoin podano w Aneksie A tego dokumentu. 2. Oznaczenia h ep e 1 d 2 p p p p 2 e x b c b ep w ec ep d1 IPE 500 e x d 2 p p p h c t ep IPE 450 q a p 3 d 3 e pl p3 d3 epl IPE Rys 2.1 a A fb b p d 1 d 2 d 3 e 1 e c e p e pl Okapowe połączenie doczołowe rygla ze słupem: Oznaczenia grubość spoiny pachwinowej; pole przekroju poprzecznego pasa rygla szerokość blachy czołowej odległość od wierzchu rozciąganego pasa rygla do krawędzi blachy czołowej odległość pomiędzy pierwszym i drugim rzędem śrub znajdującego się po stronie rozciąganej połączenia odległość pomiędzy spodem pasa dolnego skosu i pierwszym rzędem śrub po stronie ściskanej połączenia pionowa odległość pomiędzy krawędzią słupa i pierwszym rzędem śrub po stronie rozciąganej połączenia pozioma odległość pomiędzy krawędzią słupa i osią śrub pozioma odległość pomiędzy krawędzią blachy czołowej i osią śrub odległość pomiędzy spodem pasa skosu i krawędzią blachy czołowej Strona 4

5 e x f ub f u,b f u,c f u,h f u,p f y,b f y,c f y,h f y,p h c h p m n s n t p p 2 p 3 r w t fb t fc t p t wb t wc pionowa odległość pomiędzy krawędzią blachy czołowej i pierwszym rzędem śrub po stronie ściskanej połączenia granica wytrzymałości stali śrub granica wytrzymałości stali rygla granica wytrzymałości stali słupa granica wytrzymałości stali skosu granica wytrzymałości stali blachy czołowej granica plastyczności stali rygla granica plastyczności stali słupa granica plastyczności stali skosu granica plastyczności stali blachy czołowej wysokość słupa wysokość blachy czołowej odległość od osi śruby do środnika, pomniejszona o 20% wymiaru spoiny rygla lub słupa liczba śrub ścinanych liczba szeregów śrub rozciąganych odległość pomiędzy rzędami śrub w strefie rozciąganej połączenia odległość pomiędzy ostatnim rzędem śrub w rozciąganej części połączenia a pierwszym rzędem śrub w strefie ścinanej odległość pomiędzy rzędami śrub w strefie ścinanej połączenia numer szeregu śrub; numeracja rozpoczyna się od szeregu śrub najbardziej odległego od środka strefy ściskanej pozioma odległość osi śrub grubość pasa rygla grubość pasa słupa grubość blachy czołowej grubość środnika rygla grubość środnika słupa 3. Projektowanie spoin 3.1 Spoiny rozciąganego pasa rygla do blachy czołowej W przypadku łączenia blachy czołowej z rozciąganym pasem rygla stosuje się zazwyczaj spoiny o nośności pasa rygla. Jest to spełnione, gdy zachowany jest warunek: a t fb f γ y M0 β fu w γ M2 2 Strona 5

6 gdzie: f y f u granica plastyczności stali rygla nominalna granica wytrzymałości blachy czołowej lub rygla β w współczynnik korekcyjny Tab. 4.1 EN gdzie γ M0 = 1,0 i γ M2 = 1,25: a 0,46 t gdy belka wykonana ze stali klasy S235 fb a 0,48 t gdy belka wykonana ze stali klasy S275 fb a 0,55 t gdy belka wykonana ze stali klasy S355 fb Dodatkowe metody obliczeń zawarto w Aneksie A do niniejszego NCCI. 3.2 Spoiny środnika rygla do blachy czołowej Spoina pachwinowa łącząca rozciąganą część rygla z blachą czołową, powinna być zaprojektowana jako spoina o pełnej nośności. Zaleca się stosowanie takich spoin na całym środniku. Grubość spoiny moŝna wyznaczyć według wzoru: a t wb gdzie: f γ y M0 β fu w γ M2 2 f y f u granica plastyczności stali rygla nominalna granica wytrzymałości blachy czołowej lub rygla β w współczynnik korekcyjny Tab. 4.1 EN gdzie γ M0 = 1,0 i γ M2 = 1,25 a 0,46 t gdy belka wykonana ze stali klasy S235 wb a 0,48 t gdy belka wykonana ze stali klasy S275 wb a 0,55 t gdy belka wykonana ze stali klasy S355 wb 3.3 Spoiny ściskanego pasa rygla do blachy czołowej JeŜeli pas ściskany ma prawidłowo obcięty koniec, następujące minimalne grubości spoin są zalecane: 5 mm w przypadku spoin pachwinowych lub 4 mm w przypadku spoin pachwinowych, gdy grubość pasa belki nie przekracza 12 mm. Strona 6

7 W innych przypadkach, spoiny muszą być projektowane tak aby mogły przenieść całą siłę ściskającą przypadającą na pas skosu. 4. Nośność rozciąganych szeregów śrub Uwaga: W normie EN symbol F t,rd stosuje się zarówno do oznaczenia wytrzymałości na rozciąganie rzędu śrub jak i pojedynczej śruby. W tym dokumencie symbol F t,rd(row) jest stosowany w przypadku oznaczania nośności szeregu śrub. Dla kaŝdego rzędu śrub, nośność na rozciąganie wyznacza się zgodnie z EN (6): F = ( F ; F ; F F ) t, Rd(row) min t,fc,rd t,wc,rd t,ep,rd; t,wb,rd Tab. 4.1 Składniki połączenia wpływające na nośność szeregu śrub Składnik Pas słupa - zginany Środnik słupa rozciągany (w kierunku poprzecznym) Blacha czołowa - zginana Środnik rygla - rozciągany Nr Rozdziału F t,fc, Rd 4.1 F t,wc, Rd 4.2 F t,ep, Rd 4.3 F t,wb, Rd 4.4 Nośność kaŝdego rzędu śrub na rozciąganie F t,rd(row) powinna być wyznaczana w sposób sekwencyjny, zaczynając od rzędu śrub najbardziej odległego od środka strefy ściskanej (rząd śrub nr 1), a następnie rząd nr 2 i tak aŝ do ostatniego rzędu śrub, połoŝonego najbliŝej środka strefy ściskanej (Rys. 4.1). Przyjmuje się, Ŝe środek strefy ściskanej jest linią przechodzącą przez środek pasa kształtownika z którego wykonany jest skos w połączeniu. Strona 7

8 r =1 r =2 r =3 r =1 r =2 r =3 r =4 (a) Wpuszczona blacha czołowa (b) Wystająca blacha czołowa Rys 4.1 Numeracja rzędów śrub W celu uproszczenia obliczeń przyjmuje się, Ŝe nośność kaŝdego rzędu śrub na rozciąganie wyznacza się przy "niezachodzeniu" T-stubów reprezentujących kolejne rzędy na siebie. To uproszczenie prowadzi do rezultatów, Ŝe przy załoŝeniu, Ŝe długość efektywna T-stubów l eff jest odpowiednio określona, patrz SX031. Nośność efektywna na rozciąganie F tr,rd kaŝdego rzędu śrub moŝe być mniejsza niŝ nośność na rozciąganie F t,rd(row). 4.1 Zginany pas słupa Nośność obliczeniowa i model zniszczenia zginanego, nieusztywnionego pasa słupa (razem ze śrubami) jest wyznaczana jako nośność ekwiwalentnych T-stubów. F t,fc,rd = min (F T,1,Rd, F T,2,Rd, F T,3,Rd ); biorąc pod uwagę siły podwaŝające (efekt dźwigni) i związane z tym trzy modele zniszczenia (tab. 4.2) lub Tab. 6.2 EN : Tab. 4.2 Nośność obliczeniowa i modele zniszczenia Model zniszczenia Nośność obliczeniowa Model 1 Uplastycznienie pasa słupa Model 2 Zniszczenie śrub i uplastycznienie pasa słupa F F T,1,Rd T,2,Rd 4 M = m pl,1,rd Model 3 Zniszczenie śrub F T,3, Rd = Ft, Rd 2 M pl,2,rd + n Ft, Rd = m + n Strona 8

9 gdzie: 0,9 fub As F t,rd = jest nośnością na rozciąganie śrub. γ M2 F t, Rd = 2Ft,Rd dla dwóch śrub w rzędzie 2 pl,1, Rd = 0,25 eff,1tfc fy / γ M0 M l 2 pl,2, Rd = 0,25 eff,2 tfc fy / γ M0 M l n = ale n 1, 25m, patrz Rys. 6.2 EN e min l eff moŝe być określone zgodnie z Rys. 6.2, Rys. 6.9 i Tab. 6.4 (w przypadku słupów nieuŝebrowanych) lub Tab. 6.5 (w przypadku słupów uŝebrowanych) of EN Alternatywnie, uproszczone podejście przedstawione powyŝej moŝe być zastosowane W przypadku pojedynczego szeregu śrub, moŝna stosować następujące uproszczenia: = l eff,1 leff,2 = Leff jak pokazano na Rys. 4.2 l eff,1 is wynosi l eff w przypadku modelu 1 l eff,2 is wynosi l eff w przypadku modelu 2 Metoda ta bazuje na załoŝeniu, Ŝe długość efektywna jest ograniczona przez maksymalną odległość pomiędzy szeregami śrub, co przedstawiono na Rys. 4.2 i Tab Strona 9

10 L eff Row 1 Row 2 Row 3 L eff L eff =p L eff =p (a) L eff Row 1 Row 2 Row 3 Row 4 L eff L eff =p L eff=p (b) Rys 4.2 Długość efektywna T-stubów (ba) wystająca blacha czołowa (a)wpuszczona blacha czołowa. Strona 10

11 Tab. 4.3 Długość efektywna dla kaŝdego rzędu śrub Końcowy rząd śrub Wewnętrzny rząd śrub Końcowy rząd śrub znajdujący się obok Ŝebra usztywniającego (słupy usztywnione) lub zewnętrzny rząd śrub przy pasie rozciąganym rygla Wewnętrzny rząd śrub znajdujący się obok Ŝebra usztywniającego (słupy usztywnione) lub poniŝej rozciąganego pasa rygla 2 πm π m + 2e 1 4 m + 1, 25e 2 m + 0,625e + 0, 5p e1+ 0, 5p 2 πm 4 m + 1, 25e p 2 πm π m + 2e 1 ( 2m 0, e) e +α m π m x π mx + 2w π mx + 2e 4m x + 1, 25e x e + 2mx + 0, 625e 0,5b p x 2 πm α m π m + p ( 2m 0, e) 0,5 +α m ,5w + 2mx + 0, 625e x 4.2 Środnik słupa rozciągany w kierunku poprzecznym Nośność środnika słupa ze względu na rozciąganie w kierunku poprzecznym wyznacza się zgodnie z EN : ω b F = t,wc,rd eff,t,wc γ t M0 wc f y,wc gdzie: 1 ω = jest współczynnikiem redukcyjnym uwzględniającym 1+ 1,3( b A vc eff, t,wc 2 eff, c,wc twc / Avc ) wpływ ścinania środnika słupa. jest polem powierzchni czynnym przy ścinaniu, według EN (3). W przypadku profili dwuteowych pole to moŝna w przybliŝeniu wyznaczyć jako h. w t w b = l, patrz Rozdział 4.1 eff 4.3 Zginana blacha czołowa Nośność obliczeniową i model zniszczenia zginanej blachy czołowej (razem z rozciąganymi śrubami) wyznacza się według metod przedstawionych w Rozdziale 4.1 dotyczącym zginanego pasa słupa i przy wykorzystaniu Tab. 6.6 zamiast Tab. 6.4 EN F min(f ; F ; F ) t, ep,rd = T,1,Rd T,2,Rd T,3, Rd Strona 11

12 4.4 Rozciągany środnik rygla Nośność nieusztywnionego, rozciąganego środnika rygla wyznacza się zgodnie z EN według wzoru: b F = t,wb,rd eff,t,wb γ t wb M0 f y,wb gdzie: b = l, patrz 4.1 eff, t,wc eff 5. Oszacowanie nośności strefy ściskanej Nośność obliczeniową strefy ściskanej wyznacza się według wzoru: F = c, Rd min c,wc, Rd; ( F F ) c,fh,rd Dla F c,wc, Rd i c,fh, Rd F patrz Rozdział 5.1 i 5.2. Dodatkowo naleŝy sprawdzić: F c, Ed Fc,Rd Ze względu na fakt, Ŝe skosy w ramach portalowych są dość długie, nośność strefy ściskanej powinna być rozwaŝana jako suma nośności rozciąganych szeregów śrub: F c, Ed = Ft, Rd(row) Tab. 5.1 Składniki połączenia wpływające na nośność strefy ściskanej Składnik Rozdział Ściskany środnik słupa Ściskany pas i środnik skosu F c,wc, Rd 5.1 F c,fh, Rd Środnik słupa ściskany w kierunku poprzecznym Wymagania dla Ŝeber w strefie ściskanej śebra usztywniające powinny być stosowane gdy środnik słupa nie jest w stanie przenieść sił ściskających. Zabezpieczają one równieŝ środnik słupa przed lokalnym wyboczeniem. śebra poprawiają takŝe stateczność słupa, zwłaszcza jeŝeli przegub plastyczny moŝe powstać w tym miejscu. W większości przypadków stosowanie Ŝeber usztywniających w strefie ściskanej słupa jest wymagane. Strona 12

13 5.1.2 Środnik słupa z Ŝebrem usztywniającym Nośność obliczeniową usztywnionego środnika słupa obciąŝonego ściskaniem w kierunku poprzecznym w stosunku do osi słupa wyznacza się zgodnie z 9.1(3) EN Środnik słupa bez Ŝebra usztywniającego Nośność obliczeniową nieusztywnionego środnika słupa w strefie ściskanej w kierunku poprzecznym w stosunku do osi słupa wyznacza się zgodnie z EN , : F ω k = min wc eff,c, wc wc y,wc c, wc,rd ; γ M0 b t f ω k wc ρ b eff,c, wc γ M1 t wc f y,wc gdzie: ω jest współczynnikiem redukcyjnym, patrz Rozdział 4.2 b = 2 + s ; jest efektywną szerokością ściskanego a p eff, c,wc tfb + 2 ap + 5( tfc + s) środnika słupa. jest grubością spoiny pachwinowej. p s p ρ jest długością wyznaczoną przy uwzględnieniu kąta rozchodzenia się obciąŝenia (45 ) ściskającego z pasa skosu (obciąŝenie przekazywane jest przez blachę czołową). Długość ta wynosi przynajmniej t p, pod warunkiem, Ŝe długość blachy czołowej poniŝej pasa jest wystarczająca. jest współczynnikiem redukcyjnym ze względu na wyboczenie środnika: jeŝeli λ p 0, 72 to ρ = 1, 0 jeŝeli λ p > 0, 72 to gdzie ( λ ρ = p 0,2) 2 λ p b d f y,wc λ p = 0, 932 jest smukłością płytową środnika eff,c,wc wc 2 Etwc w przypadku dwuteowych profili walcowanych: d = h ( t + r ) wc c 2 fc c w przypadku dwuteowych profili spawanych: d = h ( t + 2a ) wc c 2 fc c k wc jest współczynnikiem redukcyjnym uwzględniającym wartość maksymalnych napręŝeń ściskających σ com, Ed spowodowanych siłą osiową i momentem zginającym. gdy σ com, Ed 0, 7 f y, wc to k wc = 1, 0 gdy σ com, Ed > 0, 7 f y, wc to kwc = 1, 7 σ com,ed f y, wc Strona 13

14 W obliczeniach wstępnych moŝna przyjąć wartość współczynnika k wc = 1, 0 lub k wc = 0, Ściskany pas i środnik skosu Nośność ściskanego pasa i środnika skosu wyznacza się zgodnie z EN F c,fh,rd, = M c,rd ( h t ) fh h M c,rd t fh jest wysokością (przy uwzględnieniu wysokości rygla i skosu) jest nośnością obliczeniową ze względu na moment zginający przekroju poprzecznego (belki i skosu), jeŝeli zachodzi potrzeba zredukowaną ze względu na uwzględnienie wpływu ścinania zgodnie z EN M c,rd moŝe być wyznaczony przy pominięciu środkowego pasa rozpatrywanego przekroju. jest grubością pasa skosu. JeŜeli wysokość przekroju rygiel + skos przekracza 600 mm udział środnika rygla w nośności na ściskanie powinien być zredukowany o 20%. Oznacza to, Ŝe jeŝeli nośność pasa wynosi t b f wtedy: fb fb c,fh,rd y,fb t F fb b fb f 0,8 y,fb 6. Środnik słupa ścinany d JeŜeli smukłość środnika słupa spełnia warunek: 69ε, nośność nieuŝebrowanego tw środnika słupa na ścinanie wyznacza się zgodnie z EN : 0,9 f y,wc A V wp,rd = 3γ gdzie M0 vc A vc jest polem powierzchni czynnym przy ścinaniu EN (3) i Rozdział 4.2 NCCI. Strona 14

15 7. Ściskany środnik rygla Nośność obliczeniowa i model zniszczenia ściskanego środnika rygla od oddziaływania skosu, moŝe być wyznaczona przy wykorzystaniu metod przedstawionych w Rozdziale 5.1 (jak dla środnika słupa przy ściskaniu): Rys 7.1 Model zniszczenia środnika rygla obciąŝonego siłą ściskającą F ω k = min wc eff,c, wb wb y,wb c, wb,rd ; γ M0 b t f ω k wc ρ b eff,c, wb γ M1 t wb f y,wb JeŜeli nośność środnika rygla jest niewystarczająca, zaleca się stosowanie Ŝeber usztywniających. 8. Rozkład sił w szeregach śrub Nośność kaŝdego rzędu śrub F t,rd (Rozdział 4) wyznacza się zaczynając obliczenia od rzędu górnego, a następnie przeprowadzając obliczenia dla rzędów niŝszych. Dopuszczalna siła w kaŝdym szeregu wyznaczana jest na podstawie nośności składników. Szeregi śrub w pobliŝu miejsc sztywniejszych np.\pas belki lub Ŝebro będą miały nośność większą. Rozkład plastyczny Dopuszcza się uwzględnienie plastycznego rozkładu sił w śrubach, ale jest to moŝliwe, przy dopuszczeniu do deformacji pasa słupa i blachy czołowej w połączeniu. Dwa warunki muszą być spełnione przez efektywną nośnośc śrub na rozciąganie (Rys. 8.1(a) i 8.2(a): Zgodnie z EN (7) nośność środnika słupa ze względu na ściskanie lub ścinanie musi być większa niŝ suma nośności śrub szeregów na rozciąganie: 1. Ściskanie: F min( F ; F ; ) 2. Ścinany środnik słupa: F t, Rd(row) c,wc,rd c,fh,rd Fc,wb, Rd t,rd(row) V wp,rd β Strona 15

16 W rozdziale 5 i 6 przedstawiono metody obliczeń nośności środnika słupa na ściskanie i ścinanie. β = 1 jest parametrem przyjętym zgodnie z EN (8) JeŜeli przedstawione powyŝej warunki nie są spełnione, konieczne modyfikacje przeprowadza się zgodnie z Rys. 8.1(b) i 8.2(b). Granice trójkątnego rozkładu sił Zgodnie z (9) EN , nośność szeregu śrub nie powinna być większa niŝ 1,9 nośności śruby na rozciąganie: F 1 F tx, Rd, 9 gdzie t,rd F tx,rd jest nośnością na rozciąganie szeregu śrub numer x x jest najbardziej oddalonym od środka strefy ściskanej rzędem śrub, którego nośność efektywna na rozciąganie jest 1,9 raza większa niŝ nośność śrub znajdujących się w niŝszych rzędach JeŜeli nośność rzędu śrub jest uwarunkowana zerwaniem trzpieni śrub (3 model zniszczenia, F 1, F ), wtedy nie jest moŝliwy plastyczny rozkład sił w rzędach śrub. Z tego t, Rd(row) 9 t,rd powodu, redukuje się nośność rzędów śrub, aby jej wartość nie przekraczała wartości wynikającej z rozkładu trójkątnego, dla rzędów znajdujących się poniŝej (Rys. 8.1 i 8.2). Strona 16

17 F tx,rd 1.9 F t,rd F t,rd,1 F t,rd,2 F t,rd,3 F tx,rd 1.9 F t,rd F tr,rd,1 = F t,rd,1 F tr,rd,2= F t,rd,2 F tr,rd,3< F t,rd,3 F c,rd ΣF t,rd,i < Σ F c,rd F t,rd,i F c,rd = ΣF tr,rd,i (a) Rozkład plastyczny PoniewaŜ F c,rd i V wp,rd F t,rd,i nośność efektywna na rozciąganie (F tr,rd) jest bliska nośności obliczeniowej (F t,rd,i) F tx,rd > 1.9 F t,rd F t,rd,1= F tr,rd,1 Ftr,Rd,2 Ftr,Rd,3 (b) Rozkład plastyczny zmodyfikowany PoniewaŜ F c,rd i/lub V wp,rd < F t,rd,i nośność efektywna na rozciąganie (F tr,rd) musi być zredukowana, począwszy od rzędu śrub znajdującego się najbliŝej środka strefy ściskanej F tx,rd > 1.9 F t,rd F t,rd,1= F tr,rd,1 Ftr,Rd,2 Ftr,Rd,3 Σ F c,rd F t,rd,i (c) Rozkład trójkątny PoniewaŜ F tx,rd > 1,9 F t,rd nośność efektywna na rozciąganie jest zredukowana: F = F tr,rd tx,rd h h r x F c,rd < ΣF t,rd,i F c,rd = Σ F tr,rd,i (d) Rozkład trójkątny PoniewaŜ F tx,rd > 1,9 F t,rd tnośność efektywna na rozciąganie jest zredukowana: F = F tr,rd tx,rd h h r x PoniewaŜ F c,rd i/lub V wp,rd < F t,rd,i nośność efektywna na rozciąganie (F tr,rd) jest zredukowana, począwszy od rzędu śrub znajdującego się najbliŝej środka strefy ściskanej Rys 8.1 Wpuszczona blacha czołowa rozkład sił wszeregachśrub. Strona 17

18 F t,rd,1 F tx1,rd 1.9 F t,rd F t,rd,2 F t,rd,3 F t,rd,4 F tr,rd,1= F t,rd,1 F tx1,rd 1.9 F t,rd F tr,rd,2 = F t,rd,2 F tr,rd,3= F t,rd,3 Ftr,Rd,4 < F t,rd,4 Σ F c,rd F t,rd,i (a) Rozkład plastyczny PoniewaŜ F c,rd i V wp,rd F t,rd,i nośność efektywna na rozciąganie (F tr,rd) jest bliska nośności obliczeniowej (F t,rd,i) F t,rd,1 = F tr,rd,1 F tx1,rd > 1.9 F t,rd F t,rd,2= F tr,rd,2 F tr,rd,3 F tr,rd,4 F c,rd < ΣF t,rd,i F c,rd = ΣF tr,rd,i (b) Rozkład plastyczny zmodyfikowany PoniewaŜ F c,rd i/lub V wp,rd < F t,rd,i nośność efektywna na rozciąganie (F tr,rd) jest zredukowana, począwszy od rzędu śrub znajdującego się najbliŝej środka strefy ściskanej F t,rd,1 = F tr,rd,1 F tx1,rd > 1.9 F t,rd F t,rd,2= F tr,rd,2 F tr,rd,4 Ftr,Rd,3 F c,rd Σ F t,rd,i (c) Rozkład trójkątny PoniewaŜ F tx,rd > 1,9 F t,rd nośność efektywna na rozciąganie jest zredukowana: F = F tr,rd tx,rd h h r x < Σ F c,rd F t,rd,i F c,rd = ΣF tr,rd,i (d) Rozkład trójkątny PoniewaŜ F tx,rd > 1,9 F t,rd nośność efektywna na rozciąganie jest zredukowana: F = F tr,rd tx,rd h h r x PoniewaŜ F c,rd i/lub V wp,rd < F t,rd,i nośność efektywna na rozciąganie (F tr,rd) jest zredukowana, począwszy od rzędu śrub znajdującego się najbliŝej środka strefy ściskanej Rys 8.2 Wystająca blacha czołowa rozkład sił w rzędach śrub. Strona 18

19 9. Uwzględnienie wpływu ścinania Nośność obliczeniowa połączenia na ścinanie moŝe być określona na podstawie nośności następujących składników: ( F ; F F ) V = ; Tab. 9.1 Rd ns min v,i,rd b,i,fc, Rd; gdzie b,i,ep,rd n s jest liczbą śrub konieczną do przeniesienia sił ściskających, EN (2) Tab. 9.1 Składnik Składniki połączenia uwzględniane przy określaniu nośności na ścinanie Rozdział Nośność trzpienia śruby na ścinanie Nośność ze względu na docisk trzpienia śruby do pasa słupa Nośność ze względu na docisk trzpienia śruby do blachy czołowej F v, Rd 9.1 F b,c, Rd 9.2 F b,ep, Rd Nośność trzpienia śruby na ścinanie Nośność obliczeniową trzpienia śruby na ścinanie wyznacza się zgodnie z EN : α v F = v,rd gdzie: A s f γ ub M2 A s pole przekroju czynnego śruby α v = 0,6 w przypadku śrub klasy 4.6, 5.6 i 8.8 α v = 0,5 w przypadku śrub klasy 4.8, 5.8, 6.8 i Nośność ze względu na docisk trzpienia śruby do pasa słupa Nośność obliczeniową ze względu na docisk trzpienia śruby do pasa słupa wyznacza się zgodnie z Tab. 3.4 EN F b,c,rd gdzie: α b k = 1 α b γ f u M2 d t fc f ub = min α d; ; 1, 0 fu kierunek działania obciąŝenia: e1 p1 1 α d = śruby zewnętrzne; α d = śruby wewnętrzne 3d d Strona 19

20 kierunek prostopadły do działania obciąŝenia: e 2 k 1 = min 2,8 1,7; 2, 5 śruby zewnętrzne d0 p 2 k 1 = min 1,4 1,7; 2, 5 śruby wewnętrzne d0 9.3 Nośność ze względu na docisk trzpienia śruby do blachy czołowej Nośność obliczeniową ze względu na docisk trzpienia śruby do blachy czołowej moŝna wyznaczyć przy wykorzystaniu zasad podanych w Rozdziale 9.2: F b,ep,rd = k 1 a b γ f u M2 d t p 10. Zakres stosowania Stosowanie niniejszego dokumentu musi być zgodne z zasadami i zakresem zastosowania ujętym w EN Główne z nich to: Skosy powinny projektowane zgodnie z EN (2): klasa stali, z której wykonywane są skosy, powinna być taka sama jak klasa stali z której wykonane są rygiel i słup; wymiary pasa i grubość środnika skosu nie powinny być mniejsze niŝ odpowiadające im wymiary kształtowników z których wykonano rygiel; kąt ścięcia skosu w stosunku do pasa rygla nie powinien być większy niŝ 45 ; długość sztywnego oparcia s s powinna być przyjmowana jako równa grubości pasa skosu, równolegle do rygla. Zgodnie z EN (2), procedury przedstawione w tym dokumencie, pozwalające na wyznaczenie nośności połączenia na zginanie M j,rd, nie powinny być stosowane, jeŝeli siła osiowa obciąŝająca połączenie przekracza 5% nośności plastycznej N pl,rd przekroju poprzecznego rygla. Zgodnie z EN (3), jeŝeli siła osiowa obciąŝająca połączenie przekracza 5% nośności plastycznej N pl,rd przekroju poprzecznego rygla, to: M M j,ed j,rd gdzie: + N N j,ed j,rd 1,0 M j.rd N j.rd jest nośnością obliczeniową połączenia ze względu na moment zginający; jest nośnością obliczeniową połączenia ze względu na siłę osiową. Strona 20

21 11. Podstawy Procedury obliczeniowe przedstawione w tym NCCI bazują na: (1) EN :2005 Eurocode 3: Design of Steel Structures Part 1-8: Design of Joints. CEN. (2) EN :2005 Eurocode 3: Design of Steel Structures Part 1-1:General rules and rules for buildings. CEN. (3) ENV :1992 and ENV AC:1992, Eurocode 3: Design of Steel Structures Part 1-1: General rules and rules for Buildings. CEN. (4) Joints in Steel Construction Moment Connections (P207). The Steel Construction Institute and The British Constructional Steelwork Association Ltd., Strona 21

22 Aneks A Spoina łącząca rozciągany pas rygla z blachą czołową 1. Projektowanie spoiny ze względu na siłę rozciągającą w pasie rygla N = pl,rd A fb γ f M0 y 2. Projektowanie spoiny ze względu na siłę rozciągającą przypadającą na trzy rozciągane rzędy śrub w blasze czołowej: F = F + F + F tr, Rd t1,rd t2,rd t3,rd Projektowanie spoiny ze względu na siłę rozciągającą przypadającą na dwa rozciągane rzędy śrub w wpuszczonej blasze czołowej: F = F + F tr, Rd t1,rd t2,rd Zgodnie z uproszczonymi metodami zawartymi w of EN , nośność obliczeniowa spoiny na jednostkę długości, F wynosi: w, Rd F w, Rd = gdzie: f vw, d a F w, Ed Fw,Rd F w,ed jest obliczeniową wartością siły na jednostkę długości, obciąŝającej spoinę; f vw,d jest wytrzymałością obliczeniową spoiny na ścinanie: fu / 3 f vw,d = β γ w M2 β w jest współczynnikiem określanym na podstawie Tab. 4.1 EN W celu wyznaczenia nośności obliczeniowej spoiny naleŝy jej nośność na jednostkę długości przemnoŝyć przez długość wyznaczoną według wzoru: b = b 2a eff gdzie b a jest całkowitą długością spoiny jest grubością spoiny JeŜeli grubość spoiny jest zbyt duŝa ( a 12mm ) zaleca się stosować spoiny czołowe niepełne z nadlewem pachwinowym. Nośność obliczeniową spoiny czołowej naleŝy wyznaczać zgodnie z EN Strona 22

23 Protokół jakości TYTYŁ ZASOBU Informacje uzupełniające: Projektowanie doczołowych połączeń naroŝnych w ramach portalowych Odniesienie(a) ORYGINAŁ DOKUMENTU Nazwisko Instytucja Data Stworzony przez Jaime Grijalvo LABEIN Zawartość techniczna sprawdzona przez Zawartość redakcyjna sprawdzona przez Techniczna zawartość zaaprobowana przez następujących partnerów STALE: Jose Antonio Chica LABEIN 1. UK G W Owens SCI 23/5/06 2. France A Bureau CTICM 23/5/06 3. Sweden B Uppfeldt SBI 23/5/06 4. Germany C Müller RWTH 23/5/06 5. Spain J Chica Labein 23/5/06 Resource approved by Technical Coordinator G W Owens SCI 12/7/06 DOKUMENT TŁUMACZONY Tłumaczenie wykonane przez: Przetłumaczony zasób zatwierdzony przez: A. Wojnar, PRz A. Kozłowski, PRz Strona 23

24 Informacje ramowe Tytuł* Informacje uzupełniające: Projektowanie doczołowych połączeń naroŝnych w ramach portalowych Seria Opis* Ten dokument dostarcza informacje na temat metod projektowania naroŝnych połączeń doczołowych rygla ze słupem. Zawiera on klika uproszczeń pozwalających na ułatwiających wykonywanie obliczeń. Poziom dostępu* Ekspertyza Praktyka Identyfikatory* Nazwa pliku Format C:\Documents and Settings\awojnar\Moje dokumenty\2009\acces Steel\ \!_SN\041\.doc Microsoft Office Word; 24 Pages; 625kb; Kategoria* Tytuł zasobu Informacje uzupełniające Punkt widzenia InŜynier Przedmiot* Obszar zastosowania Budynki jednokondygnacyjne Daty Data utworzenia 05/06/2006 Data ostatniej modyfikacji Data sprawdzenia WaŜny od WaŜny do Język(i)* Polski Kontakt Autor Jaime Grijalvo, LABEIN Sprawdzony przez Jose Antonio Chica, LABEIN Zatwierdzony przez Redaktor Słowa kluczowe* Ostatnio modyfikowany przez Doczołowe połączenia naroŝne, skosy, nośność na zginanie, nośność na ścinanie, blacha czołowa, połączenie śrubowe rygla ze słupem, spoiny pachwinowe Zobacz teŝ Odniesienie do Eurocodu Przykład(y) obliczeniowy Komentarz Dyskusja Inne EN : 2005, EN : 2005, EN : 2005 SX031 Omówienie Narodowa przydatność Europa Szczególne instrukcje Strona 24