Page 36 - Konstrukcje Stalowe Nr 142
P. 36

Rys. 4. Wykres obrazujący wpływ grubości blachy czołowej na nośność         DZIAŁ NAUKOWO-TECHNICZNY
    i podatność węzła
                                                                          ich średnicy od punktu uplastycznienia. Rysunek 6 przedstawia
    na rysunku 1a. Celem analizy było sprawdzenie prawidłowości           wyniki analizy.
    zasady inżynierskiej, która mówi o  tym, że dobierając blachy
    o grubości co najmniej równej wymiarowi średnicy śruby moż-           zPooprótywmnaalnizieowwaynnyikcóhw modeli
    na uważać, iż płyta czołowa nie będzie decydowała o nośności
    połączenia. Jak widać na rysunku 4 zasada potwierdza się, co            W  wyniku przeprowadzonej analizy normowej znaleziono
    więcej, nośność węzła stabilizuje się przy grubości 18 mm, czyli      optymalny model węzła doczołowego łączącego rygiel IPE 300
    o 2 mm mniejszej niż średnica śrub.                                   ze słupem o  przekroju HEB 160. Dla otrzymanych wymiarów
                                                                          węzła zmodyfikowano model w programie ABAQUS w celu po-
    Pionowy rozstaw szeregów śrub                                         równania nośności węzła otrzymanej w  wyniku obliczeń ana-
      Rozstaw modyfikowano poprzez odsuwanie wewnętrzne-                  litycznych (normowych) z  wynikami numerycznymi. Rezultaty
                                                                          otrzymane z modelu numerycznego potwierdzają wpływ zmian
    go szeregu śrub (2) – wg rysunku 1 od zewnętrznego szeregu            konfiguracji geometrii węzła. Nośność poprawiona została ze
    śrub (1), który znajdował się w stałej odległości od pasa belki.      112,40 kNm do 115,60 kNm, co daje 3,20 kNm różnicy. W przy-
    Rozstaw równy 75  mm jest minimalną możliwą do dobrania               padku węzła analitycznego zmiana wyniosła 9,06 kNm. Mniejsza
    wartością. Wyraźnie widoczny jest spadek sztywności połącze-          poprawa nośności może wynikać z faktu zastosowania uprosz-
                                                                          czonej definicji łączników w modelu numerycznym.

                                                                          Wyniki analiz użebrowanego węzła
                                                                          IPE 450 – HEB 300 

                                                                            Połączenie nieużebrowane przedstawione powyżej było po-
                                                                          łączeniem podatnym, w dalszej części zaprezentowano jak po-
                                                                          wyższe analizy odnoszą się do węzłów sztywnych.
                                                                          Grubość płyty czołowej

                                                                            Na rysunku 7 zauważalny jest wzrost nośności połączenia na
                                                                          zginanie do grubości 18 mm, w przypadku większych wartości
                                                                          jej przyrost jest mniejszy. W przedziale 18–20 mm grubości płyty
                                                                          znacząco zmienia się początkowa sztywność obrotowa węzła.

    Rys. 5. Wykres wpływu pionowego rozstawu śrub na nośność i podatność  Rys. 7. Wykres wpływu grubości blachy czołowej na nośność i podatność
    węzła                                                                 węzła sztywnego
    nia przy zwiększaniu rozstawu choć jest on względnie niewiel-         Można przyjąć, że w tym przypadku reguła konstrukcyjna wspo-
    ki. Ciekawy wniosek można wyciągnąć w przypadku nośności,             miana wcześniej nie jest całkowicie słuszna, jak widać nośność
    która początkowo rośnie do wartości rozstawu równej 85 mm,            połączenia wzrasta również przy grubościach blachy większych
    jednak przy dalszym jej wzroście nośność maleje. Modyfiku-            niż 20 mm, co jest równe średnicy śrub, a zatem nośność blachy
    jąc rozstaw pionowy śrub udało się zwiększyć nośność o 7,2%           czołowej nadal wpływa na nośność całego węzła.
    (z 88,95 do 95,35 kNm).
    Poziomy rozstaw śrub                                                  Poziomy rozstaw śrub
                                                                            Przy dobieraniu rozstawu połączenia należało oscylować
      Z  analizy wynika, że przy mniejszych rozstawach śrub no-
    śność i sztywność połączenia rosną. Nośność stabilizuje się przy      pomiędzy ekstremalnym wartościami 12–18 cm. Na rysunku 8
    wartości 84 mm a sztywność nieznacznie wzrasta do osiągnięcia         łatwo spostrzec, że połączanie ze słupem użebrowanym nie
    maksymalnego dopuszczalnego zbliżenia śrub do środnika słu-           traci znacznie nośności przy zwiększanym rozstawie śrub choć
    pa. Wykonując proste obliczenia można stwierdzić, że optymal-         w przypadku największego dopuszczalnego rozstawu można za-
    nym rozstawem poziomym oraz pionowym śrub jest taki, dla              uważyć nagły spadek nośności, który jest wynikiem zmniejsze-
    którego śruby znajdują się w odległości od 1,5 do 1,75 wartości       nia nośności blachy czołowej. Zdecydowanie ważniejszy w przy-
                                                                          padku takiego połączenia jest drastyczny spadek sztywności
    Rys. 6. Wykres wpływu poziomego rozstawu śrub na nośność i podatność  przy zwiększaniu rozstawu śrub. Trudno stwierdzić jednoznacz-
    węzła                                                                 nie co jest przyczyną takiego stanu rzeczy z powodu złożoności

36  KONSTRUKCJE STALOWE   5/142
                         10.2016
   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40