Analysis of a lap-joint in a thin-walled structure under combined bending and shearing load

• Autorzy: Wuwer W. , Walentyński R.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Basing on an experimentally verified mathematical nonlinear model describing the statical behavior of an arbitrary joint of thin-walled profiles a numerical analysis of a five-blind-bolt lap-joint has been carried out. Diagrams of three cases of limit curves: I – limit load bearing capacity, II – limit displacements and III – limit of the mathematical model have been plotted. Additionally, two limit surfaces of the joint have been presented. The main aim of the contribution is an analysis of the mutual influence of the shearing force and the moment on the corresponding rigidities. To show this, the interaction relations between rotation, transverse and axial rigidities have been expressed in terms of rigidity reduction coefficients. Their diagrams are presented in form of contour plots. The analysis has been carried out for different angles of the direction of the shearing force. Contour plots of displacements and the corresponding forces are shown for selected bolts, too. It has been shown that the coefficients of rigidity reduction are not sensitive to changes of the angle of transverse forces direction, whereas some forces in the bolts change considerably with this angle.

PL

Bazując na doświadczalnie zweryfikowanym nieliniowym modelu opisującym statyczne zachowanie się dowolnego połączenia cienkościennych profili przeprowadzono numeryczną analizę połączenia zakładkowego na pięć łączników. Zostały narysowane wykresy trzech przypadków krzywych granicznych: I – granicy nośności, II – granicy przemieszczeń i III – granicy modelu matematycznego. Głównym celem pracy jest analiza wzajemnego wpływu siły ścinającej i momentu na odpowiadające sztywności. Aby to pokazać, relacje interakcyjne pomiędzy obrotem, a sztywnościami poprzecznymi i osiowymi zostały wyrażone poprzez współczynniki redukcji sztywności. Zostały one pokazane w postaci map konturowych, Te analizy zostały przeprowadzone dla różnych kątów kierunku siły ścinającej. Dla wybranych łączników przestawiono też mapy konturowe przemieszczeń i odpowiadających im sił. Pokazano, że współczynniki redukcji sztywności nie są wrażliwe na zmiany kąta kierunkowego sił poprzecznych, natomiast niektóre siły w łącznikach zmieniają się istotnie wraz z tym kątem.

Słowa kluczowe

EN

nonlinear model; lap joint; limit state; thin walled element; interaction; blind bolt; rigidity reduction

PL

model nieliniowy; połączenie zakładkowe; element cienkościenny; interakcja; łącznik; redukcja sztywności

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 3, no. 2
• Strony: 71--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Wuwer W.

autor

Walentyński R.

• Faculty of Civil Engineering, The Silesian University of Technology, Akademicka 5, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Witwer W.; Próba oceny podatności węzłów w systemach konstrukcyjnych z kształtowników giętych (Test of evaluation of flexibility of nodes in the structural systems made of cold-formed sections). Inżynieria i Budownictwo, No. 10, 2002, p.573-577 (in Polish)
• [2] Technical Certificate of the Institute of Civil Engineering, No. AT-15-3487/99, Warszawa 1999, Bolts of produced by Huck
• [3] Wuwer W.; Investigations and calculation of lap-joints with special blind bolts. Polish Academy of Sciences, Archives of Civil Engineering, Volume LI, Issue 2. Warszawa 2005, p.253-280
• [4] Wuwer W.; Podatne połączenia na sworznie jednostronne w prętowych konstrukcjach cienkościennych (Flexible joints with blind bolts in thin-walled bar constructions). Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej Nr 1710, z. 105 (Scientific Fascicles of the Silesian University of Technology), Gliwice 2006 (in Polish)
• [5] Wuwer W.; Experimental verification of the method of calculation lap-joints in thin-walled constructions. Archives of Civil Engineering, Polish Academy of Sciences, Warszawa, LIII, 4, 2007, p.663-681
• [6] Wuwer W.; The behaviour and design of lap-joints in thin-walled bar constructions. Advanced Steel Construction, an International Journal, Editors; China; Asian-Pacific & African -The Hong Kong Institute of Steel Construction, USA, Italy; Vol.4, Number 1, March 2008, p.59-83
• [7] Recommendations for Steel Constructions, ECCS-TC7, The Design and Testing of Connections in Steel Sheeting and Sections. Constrado, 21/1990
• [8] Wolfram S.; The Mathematica Book, 5th edition, Wolfram Media, Champaign, 2003
• [9] Walentyński R., Wuwer W.; Eccentrically loaded lap-joints of thin-walled sections, Conference; New Trends in Statics and Dynamics of Buildings, Faculty of Civil Engineering STU, Bratislava, Slovakia, 2004, Proceedings, p.297-302
• [10] Wuwer W. and Kowolik B.; Rigidity of the quoin in the frame of sheet-metal sections. In proceedings of the Symposium on the "Durability of materials and building structures". Poland, Kamień Śląski, July, 2005
• [11] PN-EN 1993-1-3, Eurokod 3, Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-3; Reguły ogólne. Reguły uzupełniające dla konstrukcji z kształtowników I blach profilowanych na zimno. (Design of steel structures - Part 1-3: General rules. Supplementary rules for cold formed thin gauge members and sheeting)
• [12] PN-B-03207: 2002. Konstrukcje stalowe. Konstrukcje z kształtowników i blach profilowanych na zimno. Projektowanie i wykonanie. (Steel Structures. Constructions of section and cold-formed sheet-metal. Design and realization); Polish standard
• [13] W. Wuwer, R. Walentyński; Interaction relations in the model of the lap joint of thin walled structure under complex load state. In "Lightweight Stricture in Civil Engineering", Micropublisher, Warsaw, 2005