Analysis of the strengthening of a bolted connection with end-plates under tension load

• Autorzy: Nawrot Jacek

Identyfikatory

DOI

10.17512/znb.2023.1.14

Warianty tytułu

PL

Analiza wzmocnienia śrubowego połączenia doczołowego poddanego rozciąganiu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In this work, an analysis of a bolted preloaded connection with end-plates under tension load was carried out. Two variants of the connection were analyzed: before strengthening and after strengthening in the form of additional connectors and horizontal ribs between the end plate and the web of the steel section. Analytical calculations based on the mechanical model of the node (component method) and numerical calculations using FEM were carried out, showing a high correlation between the obtained results. For both analyzed connection variants (before and after strengthening), the distribution of stresses in the contact zone and the reactions in individual bolts are presented. It has been shown that the use of a structural solution to strengthen the existing contact increases the load capacity of the connection by approx. 56%. The influence of the end plate stiffening ribs on the distribution of internal forces in the bolts was also determined. It has been shown that the use of ribs leads to a reduction in the reaction in the bolts, but does not change the value of the maximum stresses in the connection.

PL

Przeprowadzono analizę śrubowego sprężanego połączenia doczołowego poddanego rozciąganiu. Analizowano dwa warianty połączenia: przed wzmocnieniem oraz po wykonaniu wzmocnienia w postaci dodatkowych łączników oraz żeber poziomych między blachą doczołową a środnikiem kształtownika stalowego. Przeprowadzono obliczenia analityczne bazujące na mechanicznym modelu węzła (metoda składnikowa) oraz obliczenia numeryczne wykorzystujące MES, wykazując dużą korelację między otrzymanymi wynikami. Dla obu analizowanych wariantów połączenia (przed i po wzmocnieniu) przedstawiono rozkład naprężeń w strefie styku oraz reakcje w poszczególnych śrubach. Wykazano, że zastosowane rozwiązanie konstrukcyjne wzmocnienia istniejącego styku powoduje wzrost nośności połączenia o ok. 56%. Określono również wpływ żeberek usztywniających blachę czołową na rozkład sił wewnętrznych w śrubach. Wykazano, że zastosowanie żeberek prowadzi do zmniejszenia reakcji w śrubach, nie powoduje natomiast zmiany wartości maksymalnych naprężeń występujących w połączeniu.

Słowa kluczowe

EN

bolted connections; strengthening of steel structures; load bearing capacity of the joints

PL

połączenia śrubowe; nośność węzłów; wzmacnianie konstrukcji stalowych

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej. Budownictwo
• Rocznik: 2023
• Tom: Z. 29 (179)
• Strony: 92--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Nawrot Jacek

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

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

Bibliografia

• 1. Shao-fei J., Hua-lin S., Zhi-hai B., Jian Z., Sheng-hang L., Experimental and numerical study on the shear strength of new bolted connection assembled shear wall, Journal of Building Engineering 2023, 69, 106139.
• 2. Ze M., Qi-tong F., Bing-Lin L., Wen-qiang J., Yu F., Resilient performance of super-elastic SMA bolted connection equipped with extended end plate and shear tab, Journal of Constructional Steel Research 2022, 199, 107626.
• 3. Sivaganesh S., Tak-Ming Ch., Young B., Influence of geometry on failure modes of PFRP single bolted connections, Engineering Structures 2023, 274, 115078.
• 4. Yang L., Yang B., Yang G., Lanxin J., Shoune X., Tao Z., Fatigue evaluation method based on equivalent structural stress approach for bolted connections, International Journal of Fatigue 2023, 107738.
• 5. Fengmei L., Bingzhen Z., Tianhe L., ZeyuanJin, Z. Zhongwei Z., Shear capacity of corroded high-strength bolted connections, International Journal of Pressure Vessels and Piping 2023, 204, 104981.
• 6. Bródka J., Kozłowski A. Ligocki I., Łaguna J., Ślęczka L., Projektowanie i obliczanie połączeń i węzłów konstrukcji stalowych, tom 2, Polskie Wydawnictwo Techniczne, 2015.
• 7. Nawrot J., Assessment of strengthening in a beam-to-column joint, Pollack Periodica 2022, 17, 2, 92-97.
• 8. Correia J., Pedrosa B., Cordeiro Raposo P., Pinho De Jesus A., Gervásio H., Lesiuk G., Rebelo C., Calçada R., da Silva L.A., Proenca l, Fatigue strength evaluation of resin-injected bolted connections using statistical analysis, Engineering 2017, 3, 795-805.
• 9. PN-EN 1993-1-8 Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych, Część 1-8: Projektowanie węzłów.

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).