- PDF Darmowe pobieranie

Transkrypt

1 Spis treści 7 Węzły kratownic (Jan Bródka) Wprowadzenie Węzły płaskich kratownic dachowych Węzły przestrzennych kratownic dachowych Węzły ram kratowych Obliczanie węzłów Przykłady obliczeń 83 Piśmiennictwo 89 8 Węzły ram (Aleksander Kozłowski, Ireneusz Ligocki, Jan Bródka) Wprowadzenie Węzły wielokondygnacyjnych ram stężonych Węzły spawane Węzły śrubowe Węzły wielokondygnacyjnych ram niestężonych Węzły spawane Węzły śrubowe Węzły ram parterowych Styki słupów, styki i podparcia belek Informacje wstępne Styki słupów Styki rygli i belek stropowych Uproszczone metody projektowania doczołowych połączeń zginanych Podparcia belek Oparcie na ścianie Oparcie na słupie Połączenie belki stropowej z podciągiem Przykłady obliczeń Węzły specjalne Węzły regałów magazynowych Węzły konstrukcji cienkościennych Elementy o środnikach ażurowych Elementy o falistych środnikach Elementy z kształtowników giętych Węzły belek bezprzekątniowych Informacje ogólne Badania węzłów belek bezprzekątniowych Obliczanie połączeń spawanych węzłów belek bezprzekątniowych Węzły przestrzenne (i inne) Połączenia elewacji szklanych (Zdzisław Pisarek) Wprowadzenie 243

2 6 Spis treści Właściwości materiałów stosowanych na fasady szklane Odkształcenia przeszkleń Układy łączników Badania połączeń fasad szklanych Przykłady realizacji Normowa metoda obliczania nośności, sztywności i zdolności do obrotu węzłów stalowych Wprowadzenie do metody składnikowej Nośność węzłów Sztywność obrotowa węzłów stalowych Zdolność do obrotu węzłów stalowych Uogólnienie metody na węzły o czterech śrubach w szeregu Metody zwiększania nośności i sztywności węzłów Przykłady obliczeń 303 Piśmiennictwo Połączenia słupów z fundamentami (Ireneusz Ligocki, Jan Bródka) Wprowadzenie Charakterystyka stosowanych rozwiązań Stopy słupów ściskanych osiowo Stopy słupów ściskanych mimośrodowo Projektowanie połączeń słupa z fundamentem Projektowanie podstaw słupów Zakotwienia śrubowe Rodzaje, sposoby podziału oraz mocowanie i regulacja ustawienia kotew Nośność kotew na rozciąganie Nośność zakotwienia przy ścinaniu Nośność śruby kotwiącej przy uwzględnieniu ścinania z rozciąganiem Charakterystyka i metody projektowania zakotwień specjalnych. 382, Informacje ogólne, kategorie stosowanych badań i podział kotew Metody projektowania zakotwień specjalnych według [9.6] Charakterystyka zakotwień specjalnych do celów projektowych Wymagania dodatkowe i uwagi do wykonania zakotwień Sztywność połączenia Podstawy pierścieniowe Podatne połączenia słupa z fundamentem Pierwszy model analityczny Model mechaniczny Modelowanie numeryczne Wybrane wyniki badań eksperymentalnych Projektowanie podstaw słupów z uwzględnieniem PN-EN Informacje ogólne Obliczeniowa nośność węzła Nośność strefy rozciąganej 412

3 Spis treści Nośność strefy ściskanej Środnik słupa poddany rozciąganiu Pas i środnik słupa poddane ściskaniu Złożenie nośności Podstawy słupów poddane tylko działaniu sił podłużnych w słupie Podstawy słupów poddane działaniu sił podłużnych i momentów zginających Sztywność obrotowa Współczynniki sztywności sprężystej Określenie sztywności Sjiini i Sj w wypadku wybranego schematu rozkładu sił Oszacowanie charakterystyki obrotowej /W-<J) węzła Zakotwienia kominów (Andrzej Wojnar) Opis konstrukcji zakotwień Śruby kotwiące Obliczanie zakotwień Przykłady obliczeń 436 Piśmiennictwo Węzły konstrukcji zespolonych (Aleksander Kozłowski) Wprowadzenie Kształtowanie węzłów konstrukcji zespolonych Badania doświadczalne węzłów i połączeń Badania wyizolowanych węzłów zespolonych Badania ram zespolonych Badania ramy stalowej Badania ramy z ryglem zespolonym Badania łączników zespalających Łączniki i połączenia w konstrukcjach zespolonych Nośność łączników zespalających płytę betonową z belką Sworznie z główkami 544, Łączniki blokowe Łączniki kotwowe i pętlowe Łączniki kątownikowe Śruby sprężające Łączniki listwowe z otworami (rys ) Łączniki kątowe HILTI Połączenia belek stalowych z trzonem żelbetowym Nośność strefy wprowadzenia sił w słupach zespolonych Styki słupów zespolonych Zalecenia konstrukcyjne Łączniki sworzniowe Łączniki blokowe i kątownikowe Łączniki kotwowe i pętlowe Nośność płyty na ścinanie podłużne Nośność, sztywność i zdolność do obrotu węzłów konstrukcji zespolonych Metody modelowania węzłów 567

4 8 Spis treści Metoda składnikowa Określenie nośności węzła Określenie sztywności początkowej węzła Określenie zdolności do obrotu węzła zespolonego Normowa metoda obliczania nośności, sztywności i zdolności do obrotu węzłów zespolonych Nośność węzła zespolonego Sztywność początkowa węzła zespolonego Zdolność do obrotu węzłów zespolonych Wskazówki optymalnego kształtowania węzłów zespolonych Przykłady obliczeń 598 Piśmiennictwo Nośność połączeń i węzłów pod obciążeniem zmęczeniowym (Lucjan Ślęczka) Wprowadzenie Charakter obciążeń zmęczeniowych Obciążenie o widmie jednorodnym Obciążenie o widmie niejednorodnym - sposoby zliczania cykli naprężeń Zakres naprężeń równoważnych Rodzaje konstrukcji narażonych na zmęczenie Czynniki wpływające na trwałość zmęczeniową połączeń Zakres zmienności obciążenia Wpływ karbu Wpływ wytrzymałości mechanicznej Wpływ naprężeń własnych Wpływ naprężeń średnich Wpływ wielkości (efekt skali) Wpływ korozji Wpływ wykonawstwa Metody oceny trwałości zmęczeniowej Metoda naprężeń nominalnych Metoda naprężeń geometrycznych Określanie trwałości zmęczeniowej na podstawie procedur zmęczenia niskocyklowego Określanie trwałości zmęczeniowej na podstawie mechaniki pękania Zachowanie się połączeń pod wpływem obciążeń zmęczeniowych Połączenia spawane Połączenia śrubowe Połączenia rur Konstrukcje cienkościenne Połączenia podatne Kształtowanie połączeń poddanych obciążeniom zmęczeniowym i zalecenia wykonawcze Metody zwiększenia trwałości zmęczeniowej Uwagi końcowe Przykłady obliczeń 687 Piśmiennictwo Nośność połączeń i węzłów pod obciążeniem sejsmicznym (Lucjan Ślęczka) 709

5 Spis treści Wprowadzenie Charakterystyka wpływów sejsmicznych i parasejsmicznych Oddziaływania sejsmiczne na budynki i budowle Podstawowe zasady projektowania konstrukcji stalowych na terenach aktywnych sejsmicznie Zachowanie się połączeń i kryteria ich kształtowania Zasady oceny nośności Badania doświadczalne połączeń poddanych obciążeniom cyklicznym 734 Piśmiennictwo Kruche pękanie połączeń (Lucjan Ślęczka) Wprowadzenie Czynniki wpływające na skłonność do kruchego pękania Ocena odporności na kruche pękanie za pomocą mechaniki pękania Zapobieganie kruchemu pękaniu według PN-EN [7.77] Dobór stali ze względu na ciągliwość międzywarstwową Zalecenia kształtowania połączeń Przykłady obliczeń 758 Piśmiennictwo Wzmacnianie połączeń (Jan Laguna) Wstęp Informacje ogólne Zasady projektowania wzmocnień Modele obliczeniowe Wzmacnianie przekrojów elementów lub części łączonych Wzmacnianie przekrojów elementów lub części rozciąganych osiowo Wzmacnianie przekrojów elementów lub części ściskanych osiowo Wzmacnianie przekrojów elementów lub części zginanych jednokierunkowo Wzmacnianie połączeń zakładkowych Wzmacnianie nominalnie przegubowych połączeń belek Wzmacnianie śrubowych połączeń doczołowych Wzmacnianie połączeń spawanych Wzmacnianie połączeń belek ze słupami przez dołączenie skosu Wzmacnianie spawanego węzła belki ze słupem Zamiana węzła belki ze słupem z nominalnie przegubowego na sztywny śrubowymi połączeniami skosu pod pasem dolnym i łącznika do pasa górnego (rys b) Wzmacnianie połączeń z fundamentami Przykłady obliczeń 789 = s-niennictwo 806 ' 5 Zasady badań doświadczalnych (Lucjan Ślęczka, Aleksander Kozłowski) Wprowadzenie Rodzaje i metody badań doświadczalnych węzłów i połączeń Stanowiska badawcze i metodyka pomiarów Stanowiska badawcze Przyrządy pomiarowe 818

6 - O Spis treści Badania łączników i spoin Badania węzłów ram Badania węzłów kratownic Doświadczalne kryteria nośności Metodyka badań doświadczalnych Wyniki badań i ich ocena Wyniki badań Analiza wyników badań 831 Piśmiennictwo 834 Skorowidz ważniejszych pojęć 837

7 Węzły kratownic 11 7 Węzły kratownic 7.1 Wprowadzenie Różnorodność kształtów węzłów, które będą dalej przedstawiane, wynika z zastosowań układów kratowych jako samodzielnych konstrukcji, bądź jako ich elementów składowych, czy też wreszcie części innych układów szkieletowych lub pełnościennych. Ta wielość i wszechstronność zastosowań przyczynia się do projektowania rozwiązań geometrycznych i technologicznych najbardziej odpowiednich w spotykanych sytuacjach użytkowych, konstrukcyjnych i ekonomicznych. Te rozwiązania powinny być w miarę proste ze względu na ich wykonanie, a zarazem bezpieczne ze względu na wymaganą nośność elementów i części, których są podstawowymi składnikami. Kratownicą nazywa się geometrycznie niezmienny układ prętów, składający się z pasów (prętów zewnętrznych) oraz łączącego je wypełnienia w postaci krzyżulców i słupków, bądź tylko krzyżulców. Pręty tworzące kratownicę mogą być rozmieszczone w jednej płaszczyźnie (kratownicy płaskiej) lub w przestrzeni (kratownicy przestrzennej). Ich zastosowanie w budownictwie jest powodowane łatwością nadawania im dowolnych form geometrycznych, optymalnych ze względu na rodzaj przenoszonych obciążeń, kształtowanie wewnętrznej przestrzeni budynku i jego bryły zewnętrznej, wynikające ze sposobu użytkowania, jak również z potrzeb architektonicznych i estetycznych. Rzeczą konstruktora jest takie nadawanie kształtów prętom i węzłom, aby nie stały one w sprzecz- -ości ze wszelkimi względami bezpieczeństwa, wytwarzania, użytkowania, ekonomii i estetyki..7 związku z tym inaczej projektuje się elementy (w tym ich węzły), które są obserwowane : większej odległości, a inaczej te, które są obserwowane w bliskim ich położeniu. Klasycznym podejściem do kratownic zarówno płaskich jak przestrzennych jest ich traktowanie ako układów statycznych o przegubowym łączeniu prętów w węzłach. Takie podejście jest przydatne do bardzo wielu układów kratowych, stosowanych w różnorodnych sytuacjach :rojektowych. Posługiwanie się nim, chociaż potwierdzone długoletnią praktyką budownictwa 5:2 owego, obecnie jednak wymaga spełnienia szeregu wymogów, aby bezpieczeństwo znstrukcji było zawsze zapewnione. Gdy spełnienie tych wymogów nie zawsze staje się możliwe, wówczas układ kratowy jest :;oatrywany przy założeniu węzłów sztywnych. Sama geometria układu konstrukcyjnego, :-aktycznie rzecz biorąc, niczym nie różni się od kratownicy przegubowej, jednak jej pręty i węzły doznają sił wewnętrznych właściwych układom ramowym. Są także podejmowane próby :;catrywania takich układów o węzłach podatnych, ale na razie problemy okazują się w wielu sytuacjach trudne do klasyfikacji. Mimo wspomnianej różnorodności układów kratowych i ich węzłów długoletnia praktyka proefctowa pozwoliła na pewne usystematyzowanie grup węzłów o kształtach ogólnie podobnych, a -:zniących się detalami. Jest to związane z zastosowaniami w układach płaskich i przes - ';ennych. Dlatego w sposób możliwie krótki zostaną omówione zasady kształtowania dach kratownic płaskich i przestrzennych lub kratownic układów konstrukcyjnych specjalnych wań. 5":sunku do elementów pełnościennych kratownice wykazują większą sztywność w swojej r źnie, znacznie większą pracochłonność podczas ich wytwarzania, niższe zużycie stali wrażliwość na środowisko korozyjne, a także na pękanie kruche i zmęczeniowe. Często - ratownic płaskich rozwiązywane w sposób tradycyjny są ogniskami korozji. Kratownice są -a-o odporne na zagrożenie ogniowe.

8 12 Węzły kratownic Kratownicę płaską tworzy układ prętów, których osie leżą w jednej płaszczyźnie. Jest to zwykle płaszczyzna symetrii kratownicy, chociaż w pewnych sytuacjach spotyka się od tego odstępstwo, gdy słupki lub krzyżulce są prętami o przekrojach rozmieszczonych niesymetrycznie. Ogólny obrys kratownicy może być trójkątny, prostokątny, trapezowy (dwutrapezowy) lub krzywoliniowy. Zakres ich zastosowania do wiązarów dachowych oraz zalety lub niedostatki spotykanych skratowań jest opisywany w podręcznikach budownictwa stalowego (jak np. [1.39, 1.43, 1.44, 7.1 do 7.4]). Najczęściej spotykane rodzaje skratowań w wiązarach i podciągach dachowych o obrysie trójkątnym, trapezowym i prostokątnym przedstawiono na rys. 7.1 do 7.3. Na podobnych zasadach kształtuje się geometrię skratowań w wiązarach jednospadkowych lub dwuspadkowych o pasach równoległych. Rys. 7.1 Trójkątne wiązary dachowe: a) o niedużej rozpiętości, b) o średniej rozpiętości, c) ze ściągiem K7SZVVX7X2 Rys. 7.2 Wiązary dachowe o obrysie dwutrapezowym

9 ezty kratownic 13 I-I 0 >-s 7.4 Kratownica czteropasowa E ementy dachów o dużych rozpiętościach tworzy się z 'ozwiązań przedstawionych na rys. 7.3, uzupełniaąc skratowanie tzw. drugorzędnym zawieszeniem, -:-ego ideę pokazano na rys Są to najczęściej atownice zdwojone z układów płaskich, połączonych wzajemnie dodatkowym skratowaniem w płaszczyznach słupków lub krzyżulców. Ze względu na montaż blokowy dachu, a także : :-ąc pod uwagę możliwość wykorzystania nachyonych płaszczyzn do oświetlenia wnętrza, projektuje s ę wiązary trójpasowe (rys. 7.5). Podwojeniu ulega z as górny lub dolny. Skratowanie inne niż typu V nie es: na ogół zalecane. Taki wiązar traktuje się jako zespół kratownic płaskich wskutek podziału obciążen a na poszczególne płaszczyzny skratowań. -zdobne do opisanych skratowania stosuje się m kratowych ramach lub łukach (rys. 7.6), a także ;:datkowe kombinacje w dachach pilastych lub H ramach o kratowych wiązarach (ryglach) i pełność ennych słupach (por. [1.43, 7.3 do 7.7]). Według niektórych układów skratowań, przedstawionych dotychczas, są projektowane również belki z: dsuwnicowe hal przemysłowych i magazynowych Dfaz estakad, a także suwnice bramowe na składo-.vskach. Są to zwykle zespoły elementów płaskich a<o takie są kształtowane i obliczane. Ich węzły nie zedą jednak omawiane, gdyż obecnie _ a:owe belki podsuwnicowe są stosowane rzadko ze względu na często niekorzystne kształty przy obciążeniach, zz.vodujących zmęczenie. Natomiast z-amowe suwnice są bliższe pod wzglęze-n kształtowania geometrycznego i ob- : azeń mostom stalowym, a węzły tych kcnstrukcji nie zostały ujęte programem ni - ejszej monografii. K-atownicę przestrzenną tworzy układ cetów, których węzły leżą w kilku płasz- \/www IXIXIXlXIXlXl 7TS Rys. 7.3 Podciągi dachowe o średniej rozpiętości -il \A/\A/\A/\/l Tl Rys. 7.5 Wiązary trójpasowe V dużej A