Analysis of the load-carrying capacity of a bolted connection between a steel floor beam and a column

• Autorzy: Kasza Przemysław , Nawrot Jacek

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2020.1.11

Warianty tytułu

PL

Analiza nośności połączenia śrubowego stalowej belki stropowej ze słupem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper analyses the load-carrying capacity of a bolted overlapping connection between a floor beam and a column. Three variants of the connection were considered: without the support seat and with support in the form of an angle bracket and a plate. The value of force acting on the connection was determined based on calculations made for the adopted conditions. The load-carrying capacity of bolts and plates for the assumed load was evaluated and the values of stress in the contact zone were compared for the analysed cases. It was demonstrated that the load-carrying capacity of bolted overlapping connections of the beam/column type depends on the adopted solution in terms of contact shape (presence or absence of a support seat), the type of support seat (if any) and the number, class and spacing of bolts. The results of the calculations showed that the most effective method of connection for the adopted assumptions is the connection with the support seat capital in the form of an angle bracket. The use of this type of beam support significantly reduces bolt tension and reduces the stresses occurring in the contact zone of the connected elements.

PL

W pracy dokonano analizy nośności śrubowego połączenia zakładkowego belki stropowej ze słupem. Rozpatrywano trzy warianty połączenia: bez stołeczka podporowego oraz z oparciem belki na stołeczku podporowym w postaci kątownika oraz blachy. Dla przyjętych założeń wykonano obliczenia, na podstawie których określono wartość siły działającej na połączenie. Sprawdzono nośność śrub i blach dla przyjętego obciążenia oraz porównano wartości naprężeń w strefie styku dla analizowanych przypadków. Wykazano, że nośność śrubowych połączeń zakładkowych typu belka/słup zależy od przyjętego rozwiązania w zakresie ukształtowania styku (występowanie lub brak stołeczka podporowego), typu zastosowanego stołeczka podporowego (o ile występuje) oraz ilości, klasy i rozstawu śrub. Wyniki przeprowadzonych obliczeń wykazały, iż najefektywniejszym sposobem połączenia, dla przyjętych założeń, jest styk ze stołeczkiem podporowym w postaci kątownika. Zastosowanie tego rodzaju podparcia belki znacznie obniża wytężenie śrub oraz powoduje zmniejszenie naprężeń występujących w strefie przystykowej łączonych elementów.

Słowa kluczowe

EN

steel constructions; bolt connections; designing

PL

konstrukcja stalowa; połączenia śrubowe; projektowanie

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2020
• Tom: Z. 26 (176)
• Strony: 76--82
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kasza Przemysław

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Civil Engineering, 3 Akademicka St., 42-218 Czestochowa

autor

Nawrot Jacek

• Czestochowa University of Technology, Faculty of Civil Engineering, 3 Akademicka St., 42-218 Czestochowa

Bibliografia

• [1] Y. Gong, “Ultimate tensile deformation and strength capacities of bolted-angle connections,” Journal of Constructional Steel Research, vol. 100, pp. 50-59, 2014.
• [2] Y. Gong, “Test, modelling and design of bolted-angle connections subjected to column removal,” Journal of Constructional Steel Research, vol. 139, pp. 315-326, 2017.
• [3] S.A. Oosterhof, R.G. Driver, “Shear connection modelling for column removal analysis,” Journal of Constructional Steel Research, vol. 117, pp. 227-242, 2016.
• [4] J. Zhang, J. Jiang, S. Xu, Z. Wang, “An Investigation of the Effect of Semi-rigid Connections on Sudden Column Removal in Steel Frames,” Structures, vol. 13, pp. 166-177, 2018
• [5] Z. Zhao, B. Liang, H. Liu., Y. Li, ,“Simplified numerical model for high-strength bolted connections,” Engineering Structures, vol. 164, pp. 119-127, 2018.
• [6] Y. Zeynali, M.Jafari Samimi, A. Mazroei, J. Asgari Marnani, M. S. Rohanimanesh, ,“Experimental and numerical study of frictional effects on block shear fracture of steel gusset plates with bolted connections,” Thin-Walled Structures, vol. 121, pp. 8-24, 2017.
• [7] R. Rahnavard, R. J. Thomas, “Numerical evaluation of the effects of fire on steel connections; Part 2: Model results,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 13 , 2019.
• [8] F. Zahmatkesh, M. H. Osman, E. Talebi, A. B. H. Kueh, M. Tahir, “Structural performance of steel beams and frames with slant end-plate connections at elevated temperature,” Engineering Structures, vol. 187, pp. 396- 413, 2019.
• [9] K. Thomas, R. G. Driver, S.A. Oosterhof, L. Callele, “Full-scale Tests of Stabilized and Unstabilized Extended Single-plate Connections,” Structures, vol. 10, pp. 49-58, 2017.
• [10] PN-EN 1991-1-1, Eurocode 1: Actions on structures, Part 1-1: General actions - Densities, self-weight, imposed loads for buildings, 2004 (in polish)
• [11] PN-EN 1993-1-8, Eurocode 3: Design of steel structures, Part 1-8: Design of joints, 2006 (in polish).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).