Przykład: Połączenie śrubowe rozciąganego pręta stęŝenia z kątownika do blachy węzłowej

Transkrypt

1 Dokument Re: SX34a-PL-EU Strona 1 z 8 Przykład: Połączenie śrubowe rozciąganego pręta stęŝenia z Przykład pokazuje procedurę sprawdzenia nośności połączenia śrubowego pomiędzy prętem stęŝenia wykonanym z kątownika a blachą węzłową, przyspawaną do środnika słupa. W połączeniu zastosowano śruby niespręŝone (kategoria połączenia A: połączenie typu dociskowego). Ten rodzaj połączeń jest typowy w mocowaniu prętów stęŝeń ściennych i dachowych, projektowanych na poziome działanie wiatru, równoległego do osi podłuŝnej budynku parterowego. Zagadnienie to zilustrowano w opracowaniu SS48. SS48 W celu uniknięcia mimośrodu przy przekazaniu obciąŝenia na stopę słupa, kątownik ustawiony jest tak, aby jego oś pokrywała się z pionową płaszczyzną symetrii słupa, zaś blacha węzłowa jest umieszczona obok osi głównej słupa, tak blisko jak to jest moŝliwe Tablica 1.1 Formy zniszczenia połączenia stęŝenia Forma zniszczenia Śruba przy ścinaniu Śruby przy docisku (do ramienia kątownika) Kątownik przy rozciąganiu Projektowanie spoiny Nośność części podstawowej N Rd,1 N Rd,2 N Rd,3 a

2 Dokument Re: SX34a-PL-EU Strona 2 z 8 Połączenie stęŝenia szczegóły Rys. 1.1 pokazuje, Ŝe kątownik L12x8x12 jest mocowany szerszym ramieniem do blachy węzłowej. Rys. 1.1 Szczegóły połączenia: widok i przekrój Powszechna praktyka jest minimalizowanie mimośrodu pomiędzy osią pręta stęŝenia i osią słupa. Blacha węzłowa jest przyspawana do środnika słupa i blachy podstawy przy uŝyciu dwu spoin pachwinowych (patrz. Rys. 1.1). Mimo istnienia niewielkiego mimośrodu stworzonego aby ominąć śrubę kotwiącą, jest to lepsze rozwiązanie w porównaniu do bezpośredniego mocowania kątownika do pasa słupa. Dane podstawowe Układ Słup Pręt stęŝenia Rodzaj połączenia Blacha węzłowa Kątownik mocowany do blachy węzłowej, spawanej do środnika słupa HEB 3, S275 L , S275 Śruby M2, kl. 8.8 Spoiny Połączenie zakładkowe kategorii A: połączenie typu dociskowego bl. 15 x 25 3, S275 Blacha węzłowa do środnika słupa: spoina pachwinowe, a 4 mm (patrz rozdział 4). Blacha węzłowa do blachy podstawy: spoina pachwinowa a 4 mm (patrz rozdział 4).

3 Dokument Re: SX34a-PL-EU Strona 3 z 8 Słup HEB 3, S275 Wysokość h c 3 mm Szerokość b c 3 mm Grubość środnika t w,c 11 mm Grubość stopki t,c 19 mm Promień wyokrąglenia r 27 mm Pole przekroju poprzecznego A c 149,1 cm 2 Moment bezwładności I y 2517 cm 4 Wysokość płaskiej części środnika d c 28 mm Granica plastyczności y,c 275 N/mm 2 Granica wytrzymałości u,c 43 N/mm 2 Kątownik L , S275 Wysokość h ac 12 mm Szerokość b ac 8 mm Grubość t ac 12 mm Promień wyokrąglenia r 1 11 mm Promień wyokrąglenia r 2 5,5 mm Pole przekroju poprzecznego A ac 22,7 cm 2 Moment bezwładności I y 322,8 cm 4 Granica plastyczności y,ac 275 N/mm 2 Granica wytrzymałości u,ac 43 N/mm 2

4 Dokument Re: SX34a-PL-EU Strona 4 z 8 Blacha węzłowa bl. 15 x 25 3, S275 Wysokość h p 3 mm Szerokość b p 25 mm Grubość t p 15 mm Granica plastyczności y,p 275 N/mm 2 Granica wytrzymałości u,p 43 N/mm 2 Kierunek działania obciąŝenia (1) Liczba szeregów śrub n 1 3 Odległość brzegu kątownika do osi śruby e l 5 mm Podziałka między śrubami p l 8 mm Kierunek prostopadły do działania obciąŝenia (2) Liczba rzędów śrub n 2 1 Odległość brzegu kątownika do osi śruby e 2 8 mm Śruby M2, kl. 8.8 Całkowita liczba śrub ( n n 1 n2 ) n 3 Pole przekroju czynnego A s 245 mm 2 Średnica trzpienia d 2 mm Średnica otworu d o 22 mm Średnica podkładki d w 37 mm Granica plastyczności yb 64 N/mm 2 Granica wytrzymałości ub 8 N/mm 2 Współczynniki częściowe γ M 1, γ M2 1,25 (w przypadku nośności przy ścinaniu śrub) Obliczeniowa podłuŝna siła rozciągająca w pręcie stęŝenia: N Ed 25 kn

5 Dokument Re: SX34a-PL-EU Strona 5 z 8 1 Śruby przy ścinaniu N Rd,1 nf v,rd uba F v, Rd αv,6 1 94,8 kn γ 1,25 M,2 PN-EN Tablica 3.4. N Rd,1 3 94,8 282 kn 2 Śruby przy docisku (do ramienia kątownika) Uwaga: Grubość ścianki ramienia kątownika (12mm) jest mniejsza niŝ grubość blachy węzłowej (15mm). Uwzględniono odległość brzegu kątownika do osi śruby wynoszącą 5. N Rd,2 nf b,rd k1α b F b,rd γ u,ac M2 dt ac PN-EN Tablica 3.4.

6 Dokument Re: SX34a-PL-EU Strona 6 z 8 Wszystkie śruby e 2 k min 2,8 1,7; 2, 5 1 d e2 8 2,8 1,7 2,8 1,7 8,48 d 22 k min( 8,48; 2,5) 2, 5 1 Śruba skrajna: e 1 ub α b min ; ; 1, 3d u,ac e d u,ac 8 43 ub,76 1,86 α min(,76; 1,86; 1,), 76 b 2,5, F b, Rd,end bolt 1 156,9 kn 1,25 Śruby pośrednie: p 1 1 ub α b min ; ; 1, 3d 4 u,ac p d u,ac 8 43 ub 1,86,96 α min(,96; 1,86; 1,), 96 b 2,5, F b, Rd,interior bolt 1 198,1 kn 1,25 Nośność na docisk śrub pośrednich i śruby skrajnej jest większa od nośności przy ich ścinaniu. Jako nośność miarodajną śruby przy docisku przyjęto najmniejszą z wyznaczonych nośności na docisk. PN-EN (1)

7 Dokument Re: SX34a-PL-EU Strona 7 z 8 N Rd, ,9 471kN 3 Kątownik przy rozciąganiu β3a N Rd,3 γ net M2 2,5d 2, mm u PN-EN d mm 2,5d < d < p1 5 β 3 moŝe zostać wyznaczone przez interpolację liniową: β 3, 59 2 A net A t d ac mm, N Rd,3 1 1,25 47 kn

8 Dokument Re: SX34a-PL-EU Strona 8 z 8 4 Projektowanie spoiny Spoinę zaprojektowano jak następuje: Blacha węzłowa jest przyspawana do środnika słupa i do blachy podstawy za pomocą dwustronnej spoiny pachwinowej. Procedura wyznaczenia grubości spoiny jest taka sama w przypadku spoiny pomiędzy blachą węzłową i środnikiem słupa, oraz spoiny pomiędzy blachą węzłową i blachą podstawy.. Podane niŝej obliczenia pokazują projektowanie spoin pomiędzy blachą węzłową i blachą podstawy. Jest moŝliwe zaprojektować spoinę obustronną o nośności większej niŝ nośność elementu dołączanego (por. SN17), jednak w tym przypadku takie podejście byłoby zbyt konserwatywne Zalecanym podejściem jest przyjęcie grubości spoiny i następnie sprawdzenie, czy spełnione są warunki nośności: Przyjęto a 4 mm Nośność obliczeniowa spoiny obustronnej, według procedury uproszczonej wynosi: N Rd, w,hor 2 F l w, Rd SN17 PN-N F w, Rd vw, d a vw, d u ,66 N/mm β γ,85 1,25 w M2 F w, Rd 233, ,6 N/mm 3 N Rd, w,hor 2 934, kn Przenosi ona składową pozioma obciąŝenia działającego w stęŝeniu, która wynosi: N Ed, hor NEd sin 4 25 sin 4 161kN Jak widać warunek nośności jest spełniony. Podobny rachunek odnosi się do pionowej spoiny mocującej blachę węzłową do środnika słupa.

9 Dokument Re: SX34a-PL-EU Strona 9 z 8 5 Podsumowanie PoniŜsza tablica podaje podsumowanie nośności wyznaczonych w poszczególnych ormach zniszczenia. Wartością decydującą o nośności (najmniejszą wartością) jest nośność śrub przy ścinaniu. Tablica 5.1 Forma zniszczenia Podsumowanie nośności części podstawowych połączenia Nośność części podstawowej Śruby przy ścinaniu N Rd,1 282 kn Śruby przy docisku (do ramienia kątownika) N Rd,2 471 kn Kątownik przy rozciąganiu N Rd,3 47 kn Niektórych z orm zniszczenia nie rozpatrzono. Na przykład pominięto nośność blachy węzłowej przy rozciąganiu i docisku, poniewaŝ grubość blachy węzłowej jest większa od grubości ścianki kątownika i dlatego kątownik ulegnie zniszczeniu przed blachą węzłową.

10 SX34a-PL-EU Protokół jakości TYTUŁ ZASOBU Odniesienie ORIGINAŁ DOKUMENTU Imię i nazwisko Instytucja Data Stworzony przez Edurne Nuñez Labein 4/26 Zawartość techniczna sprawdzona przez Jose A Chica Labein 4/26 Zawartość redakcyjna sprawdzona przez Zawartość techniczna zaaprobowana przez: 1. Wielka Brytania G W Owens SCI 4/9/6 2. Francja A Bureau CTICM 3/7/6 3. Szwecja B Uppeldt SBI 3/7/6 4. Niemcy C Müller RWTH 29/6/6 5. Hiszpania J Chica Labein 4/9/6 Zasób zatwierdzony przez Koordynatora Technicznego G W Owens SCI 12/9/6 Strona 1

11 SX34a-PL-EU Inormacje ramowe * kątownika do blachy węzłowej Seria Opis* Przykład pokazuje procedurę sprawdzenia nośności połączenia śrubowego pomiędzy prętem stęŝenia wykonanym z kątownika a blachą węzłową, przyspawaną do środnika słupa. W połączeniu zastosowano śruby niespręŝone (kategoria połączenia A: połączenie typu dociskowego). Poziom dostępu* Umiejętności specjalistyczne Specjalista Identyikator* Nazwa pliku D:\ACCESS_STEEL_PL\SX\31-4\SX34a-PL-EU.doc Format Microsot Oice Word; 12 stron; 319kb; Kategoria* Typ zasobu Przykład obliczeniowy Punkt widzenia InŜynier Temat* Obszar stosowania Budynki przemysłowe Daty Data utworzenia 11/5/29 Data ostatniej modyikacji Data sprawdzenia WaŜny od WaŜny do Język(i)* Polski Kontakt Autor Edurne Nuñez, Labein Sprawdził Jose A Chica, Labein Zatwierdził Redaktor Ostatnia modyikacja Słowa kluczowe* stęŝenia, połączenia śrubowe, połączenia rozciągane, kątowniki Zobacz teŝ Odniesienie do Eurokodu Przykład(y) obliczeniowy Komentarz Dyskusja Inne EN : 25; EN : 25 SX13 SN17; SN18 Sprawozdanie Przydatność krajowa EU Instrukcje szczególne Strona 11