Analiza numeryczna belek ze zmodyfikowanymi połączeniami doczołowymi

• Autorzy: Palacz Przemysław , Major Maciej

Identyfikatory

DOI

10.15199/33.2023.12.04

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of beams with modified end-plate joints

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Skręcane połączenia doczołowe są nieodzownym elementem każdej konstrukcji stalowej. Umożliwiają szybki i łatwy montaż elementów konstrukcji na budowie. W połączeniach doczołowych mogą wystąpić nierówności podczas spawania blachy czołowej do belki, co może uniemożliwić prawidłowe sprężenie śrub, a w efekcie doprowadzić do nierównomiernego rozkładu w nich sił. Artykuł obejmuje analizę zmodyfikowanych skręcanych połączeń doczołowych stalowych belek dwuteowych z dwuczęściowymi blachami czołowymi w porównaniu z powszechnie stosowanymi połączeniami doczołowymi z pełnymi blachami czołowymi. Przeprowadzono obliczenia analityczne oraz analizę numeryczną belek z połączeniami w przypadku dwóch schematów zamocowania belki: swobodnie podpartej oraz wspornikowej. Badanymi parametrami były: rozkład naprężeń w połączeniach, maksymalne ugięcie belek oraz sztywność obrotowa połączeń. Wyniki wykazały, że zaproponowane zmodyfikowane połączenia doczołowe charakteryzują się dużą efektywnością przenoszenia obciążeń oraz większą sztywnością obrotową w porównaniu ze standardowymi rozwiązaniami połączeń doczołowych.

EN

Bolted end-plate joints are an indispensable element of any steel structure. They enable quick and easy assembly of structural elements on the construction site. In end-plate joints irregularities may occur during the welding of the end plate to the beam, which may prevent proper prestressing of the bolts and, as a result, may lead to uneven distribution of forces in the bolts. The article includes an analysis of modified bolted end-plate joints with two-part end-plates in comparison to commonly used full end-plate end-plate joints. An analytical and numerical analysis of beams with connections was carried out for two beam attachment schemes: simply supported and cantilevered. The parameters tested were stress distribution in the connections, maximum beam deflections and rotational stiffness of the connections. The results have shown that the proposed modified end-plate joints are characterized by high load transfer efficiency and greater rotational stiffness compared to standard end-plate joint solutions.

Słowa kluczowe

PL

połączenie doczołowe; modyfikacja; połączenie skręcane; nośność połączeń; połączenie belek; belka dwuteowa; belka stalowa; analiza MES

EN

end-plate connection; modification; bolted connection; connection capacity; beam connection; steel beam; I-beam; FEM analysis

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Materiały Budowlane
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 12
• Strony: 13--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Palacz Przemysław

• Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa

• https://orcid.org/0000-0002-2040-3494

autor

Major Maciej

• Politechnika Częstochowska, Wydział Budownictwa

• https://orcid.org/0000-0001-5114-7932

Bibliografia

• [1] Pawłowski K. Nośność hybrydowych połączeń nitowo-śrubowych z wykorzystaniem śrub wysokiej wytrzymałości. Materiały Budowlane. 2023; https://doi.org/10.15199/33.2023.05.05.
• [2] Palacz P., Major I. Strengthening the existing connection of steel beams with a column. MATEC Web Conference. 2020; https://doi.org/10.1051/matecconf/202031300032.
• [3] Kozłowski A. Konstrukcje stalowe. Przykłady obliczeń według PN-EN 1993-1. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. Rzeszów; 2010.
• [4] Kontoleon M.J., Kaziolas D.N., Zygomalas M.D., Baniotopoulos C.C. Analysis of steel bolted connections by means of a nonsmooth optimization procedure. Computers & Structures. 2003; https://doi.org/10.1016/S0045-7949(03)00311-0.
• [5] Hołata E., Tucki P. Innowacyjne doczołowe połączenia na śruby stalowych belek dwuteowych. Builder. 2020; https://doi.org/10.5604/01.3001.001 3.8798.
• [6] Rykaluk K. Konstrukcje metalowe. Część I. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne. Wrocław; 2016.
• [7] Augustyn J., Łaguna J., Śliwka W. Badania sprężanych połączeń doczołowych belek dwuteowych. Inżynieria i Budownictwo. 1982; 293-296.
• [8] Tkaczyk Ł. Badania wybranych doczołowych połączeń śrubowych z imperfekcjami, Rozprawa doktorska. Wydział Inżynierii Lądowej Politechniki Krakowskiej. Kraków; 2018.
• [9] Biegus A. Nośność graniczna śrubowych styków doczołowych z imperfekcjami geometrycznymi. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej. Wrocław; 1998.
• [10] Biegus A. Wytężenie śrubowych styków doczołowych z imperfekcjami geometrycznymi. Konstrukcje stalowe; 2000; 41-44.
• [11] Hotała E., Rykaluk K., Pasternak H. Wpływ jakości wykonania śrubowych połączeń sprężonych na bezpieczeństwo hal stalowych. XIX Konferencja naukowo-techniczna, referaty, Szczecin-Międzyzdroje, 19-22 maja 1999. Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej. 1999; 601-608.
• [12] Hołata E., Tucki P. Innovative bolted end-plate connections for high web I-beams, Modern Trends in Research on Steel, Aluminium and Composite Structures: Proceedings of the XIV International Conference On Metal Structures (ICMS 2021). 2021; https://doi.org/10.1201/9781003132134-47.
• [13] Basiński W. Wyznaczanie sztywności obrotowej doczołowych połączeń podatnych w metalowych konstrukcjach prętowych na podstawie pomiaru drgań, Rozprawa doktorska. Wydział Budownictwa Politechniki Śląskiej. Gliwice; 2006.
• [14] Bródka J., Kozłowski A. Sztywność i nośność węzłów podatnych. Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej. Białystok, Rzeszów; 1996.
• [15] PN-EN 1993-1-1:2006, Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-1: Reguły ogólne i reguły dla budynków.
• [16] PN-EN 1993-1-8:2006, Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1-8: Projektowanie węzłów.
• [17] https://mesco.com.pl/nowy-dodatek-act-bolt-assessment-inside-ansys [Data dostępu: 14.08.2023 r.].
• [18] https://www.bossard.com/pl-pl/assembly-technology-expert/informacje-techniczne/kalkulatory-i-konwertery-online/torque-and-preload-calculator [Data dostępu: 14.08.2023 r.].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).