An assessment of the load-bearing capacity of the bolted connection of a steel roof girder

• Autorzy: Nawrot Jacek

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2021.1.23

Warianty tytułu

PL

Ocena nośności połączenia śrubowego stalowego dźwigara dachowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this study, the non-preloaded bolted connection of a roof girder, commonly used in steel halls with a frame system, was analyzed. Two options were considered: a connection before reinforcement and one reinforced by adding a new row of bolts. For both of the analyzed variants, analytical calculations were performed based on the component method and numerical calculations using the Finite Element Method. The load capacity of the connection was checked before and after reinforcement. A large convergence of the calculation results for both methods was demonstrated. It was confirmed that the proposed reinforcement of the existing joint of the roof girder (by adding an new row of bolts) easily increases its load capacity (for the analyzed case, the load capacity of the connection increased by approx. 28%). Such a reinforcement can be performed under load, with minimal interference to the existing joint, and the high deformability (elongation ability) of the bolts used allows for a full redistribution of internal forces in the reinforced joint.

PL

Poddano analizie niesprężone połączenie śrubowe rygla dachowego, występujące powszechnie w halach stalowych o układzie ramy pełnościennej. Rozpatrzono dwa warianty: połączenie przed wzmocnieniem oraz po wykonaniu wzmocnienia poprzez dodatnie nowego szeregu śrub. Dla obu analizowanych wariantów wykonano obliczenia analityczne w oparciu o metodę składnikową oraz numeryczne wykorzystujące metodę elementów skończonych. Sprawdzono nośność połączenia przed i po wzmocnieniu. Wykazano dużą zbieżność wyników obliczeń dla obu zastosowanych metod. Potwierdzono, iż zaproponowane wzmocnienie istniejącego połączenia doczołowego rygla dachowego (poprzez dodanie dodatkowego szeregu śrub) po zwala w prosty sposób zwiększyć jego nośność (dla analizowanego przypadku nośność połączenia wzrosła o ok. 28%). Wzmocnienie takie można wykonać pod obciążeniem, przy minimalnej ingerencji w istniejący styk, a wysoka odkształcalność (zdolność do wydłużenia) zastosowanych śrub pozwala na pełną redystrybucje sił wewnętrznych we wzmocnionym połączeniu.

Słowa kluczowe

EN

non-preloaded bolted connection; reinforcement of bolted connection; FEM; Finite Elenet Method

PL

niesprężone połączenia śrubowe; wzmacnianie połączeń śrubowych; MES; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2021
• Tom: Z. 27 (177)
• Strony: 172--176
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nawrot Jacek

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

• https://orcid.org/0000-0002-9581-1388

Bibliografia

• [1] Tahira M., Mohammadhosseinia H., Shek Poi Ngiana, Kori Effendi M., I-beam to square hollow column blind bolted moment connection:Experimental and numerical study, Journal of Constructional Steel Research 2018, 148, 383-398.
• [2] Zhi-Bin Wang, Zhong Tao, De-Shan Li, Lin-Hai Han, Cyclic behaviour of novel blind bolted joints with different stiffening elements, Thin-Walled Structures 2016, 101, April, 157-168.
• [3] Boudia S., Boumechra N., Bouchair A., Missoum A., Modeling of bolted endplate beam-to-column joints with various stiffeners, Journal of Constructional Steel Research 2020, 167, 105963, 1-10.
• [4] Correia J., PedrosaB., Cordeiro Raposo P., Pinho De Jesus A., Gervásio H., Lesiuk G., Rebelo C., Calçada R., Pro enca l.: Fatigue Strength Evaluation of Resin-Injected Bolted Connections Using Statistical Analysis, Engineer ing 2017, 3, 795-805.
• [5] Pedrosa B., Correia J., Rebelo C., Veljkovic M., Gervasio H., Fatigue experimental characterization of preloaded injection bolts in a metallic bridge strengthening scenario, Engineering Structures 2021, 234, 112005, 1-10.
• [6] Al-Khataba Z., Bouchair A., Analysis of a bolted T-stub strengthened by backing-plates with regard to Euro code 3, Journal of Constructional Steel Research 2007, 63, 12, 1603-1615.
• [7] Kasza P., Nawrot J., Analysis of the load-carrying capacity of a bolted connection between a steel floor beam and a column, Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej 2020, seria Budownictwo nr 26, 76-82.
• [8] Bródka J., Kozłowski A. Ligocki I., Łaguna J., Ślęczka L., Projektowanie i obliczanie połączeń I węzłów kon strukcji stalowych, tom 2, Polskie Wydawnictwo Techniczne 2015.
• [9] PN-EN 1993-1-8 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-8: Projektowanie węzłów.
• [10] Tschemmernegg F., Queiroz G., Mechanical Modeling of Semi-Rigid Joints for the Analysis of Framed Steel and Composite Structures. In: Connection in Steel Structures III: Behaviour, Strength and Design. Eds. R. Bjorhovde, A. Colson, R. Zandonini, Elsevier, London 1996.