An analytical and numerical assessment of the load capacity of the K-joint of flat steel trusses

• Autorzy: Nawrot Jacek

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2019.1.26

Warianty tytułu

PL

Analityczna i numeryczna ocena nośności węzła typu K płaskiej kratownicy stalowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The study assesses the load capacity of the K-joint of flat steel trusses made from hollow sections. Two cases were considered: an unreinforced joint and a joint with reinforcement in the form of a pad welded to the belt. Analytical calculations were made for the analyzed cases, based on which, the load capacity of the considered joint was determined (before and after strengthening). A numerical model of the analyzed connection was prepared, and then the stress and strain values in the joint were determined. The obtained results were compared with the results of the analytical calculations. It has been shown that the analytically determined joint load capacity (as the maximum allowable load that does not damage the joint) is less than the allowable load capacity obtained on the basis of the numerical calculations. Estimation of the load capacity of the joints made from hollow sections, based on an analytical approach, allows for the safe design of welded truss contacts, however, in some cases it can lead to an underestimation of the load capacity of the joint.

PL

W pracy dokonano oceny nośności węzła typu K płaskiej kratownicy stalowej, wykonanej z kształtowników zamkniętych. Rozpatrywano dwa przypadki: węzeł niewzmocniony oraz węzeł ze wzmocnieniem w postaci nakładki dospawanej do pasa. Dla analizowanych przypadków wykonano obliczenia analityczne, na podstawie których określono nośność rozpatrywanego węzła (przed i po wzmocnieniu). Sporządzono model numeryczny analizowanego połączenia, a następnie wyznaczono wartości naprężeń i odkształceń w strefie przywęzłowej. Otrzymane wyniki porównano z wynikami obliczeń analitycznych. Wykazano, że określona analitycznie nośność węzła (jako maksymalne dopuszczalne obciążenie nie powodujące zniszczenia węzła) jest mniejsza niż dopuszczalna nośność uzyskana na podstawie obliczeń numerycznych. Szacowanie nośności węzłów wykonanych z kształtowników zamkniętych w oparciu o podejście analityczne pozwala na bezpieczne projektowanie styków kratownic spawanych, jednak w niektórych przypadkach może prowadzić do zaniżenia nośności węzła.

Słowa kluczowe

EN

truss girders; joints resistance; K-joint

PL

kratownice stalowe; nośność węzłów; węzeł typu K

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2019
• Tom: Z. 25 (175)
• Strony: 168--173
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nawrot Jacek

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

Bibliografia

• [1] Bródka J., Broniewicz M., Konstrukcje stalowe z rur, Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2001.
• [2] PN-EN 1993-1-8: 2006 Eurokod 3, Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-8: Projektowanie węzłów, PKN, Warszawa 2006.
• [3] Nawrot J., Doświadczalne określanie nośności belek stalowo-betonowych zespolonych za pomocą łączników niespawanych, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej 2014, Budownictwo nr 20, 175-181.
• [4] Palacz P., Major M., Analiza porównawcza przemieszczeń ustroju prętowego z użyciem programów ADINA, Autodesk Robot oraz RFEM, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej 2018, Budownictwo nr 24, 262-266.
• [5] Shaunshan C., Becque J., A design methodology for side wall failure of RHS truss X-joints accounting for compressive chord pre-load, Engineering Structures 2016, 126, 689-702.
• [6] Xiaoyi L., Tak-Ming C., Young B., Static strength of high strength steel CHS X-joints under axial compression, Journal of Constructional Steel Research 2017, 138, 360-379.
• [7] Song-Zhao Q., Xiao-Hong W., Qing S., Experimental and numerical study on ultimate behavior of hogh-strength steel tubular K-joints with external annular steel plates on chord circumference, Engineering Structures 2018, 165, 457-470.
• [8] Xiaoyi L., Tak-Ming C., Recent research advances of high strength steel welded hollow section joints, Structures 2019, 17, 58-65.
• [9] Szklendak J., Oponowicz P., Nośność węzłów kratownicowych typu N z rur prostokątnych o połączeniach w formie klucz-zamek, Budownictwo i Architektura 2013, 12(2), 291-298.
• [10] Wenjin H., Zhichao L., Baochun C., Zhitao X., Varna A. H., Concrete-folled steel tube (CFT) truss girders: Experimental tests, analysis and design, Engineering Structures 2018, 156, 118-129.
• [11] Wenjin H., Zhichao L., Baochun C., Pengyu Y., Experimental behavior and analysis of prestressed concretefilled steel tube (CFT) truss girders, Engineering Structures 2017, 152, 607-618.
• [12] Lei J., Yongjian L., Fam A., Kangning W., Fatigue behavior of non-integral Y-joint of concrete filled rectangular hollow section continuous chord stiffened with perfobond ribs, Engineering Structures 2019, 191, 611-624.
• [13] Kuhlmann U., Bove S., Breunig S., Drebenstedt K., Fatigue design of selected details in steel bridges, Structures 2019 (in press).
• [14] PN-EN 1993-1-9: 2007 Eurokod 3, Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-9: Zmęczenie.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).