Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Load capacity of steel-aluminium brackets under static and cyclic laboratory tests

Ambroziak Andrzej

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 2

85--99

EN

The aim of the research is the laboratory investigation of steel-aluminium brackets employed to fasten lightweight curtain walls to building facilities. Static pressure, suction forces, and cyclic loads parallel to end plates (horizontal - to simulate wind influence) were applied in the study. The steel-aluminium brackets were tested on a reinforced concrete substrate made of C30/37 concrete class to simulate the real working conditions. Laboratory tests were performed to failure of the brackets or damage of anchoring fastened to the concrete elements. Additionally, the tensile capacity of stainless steel bolt connections screwed in aluminium profile was determined. The uniaxial tensile tests were performed for three length variants of the anchorage: 28 mm, 14 mm, and 7 mm of the stainless steel bars screw-in in threading aluminium profiles. In the course of cyclic tests, a hinge formed in the location of bolt connections made the change of the working character of steel-aluminium brackets. The cyclic tests also showed the danger of the strap aluminium profile displacement due to improper connection with the main aluminium profile. The paper is intended to provide scientists, civil engineers, and designers with an experimental assessment of mechanical properties of steel-aluminium brackets under static and cyclic loads.

PL

Przedmiotem przedstawionych w artykule badań laboratoryjnych są konsole stalowo-aluminiowe, które są stosowane jako elementy łącznikowe fasad słupowo-ryglowych z konstrukcją budynku. Blacha podstawy konsoli wykonana jest ze stali S355, która jest połączona z profilem aluminiowym ze stopu aluminium EN AW-6060 T66 [7] trzema nierdzewnymi śrubami A2-70 M8x35 (DIN 7991). Pomiędzy blachą podstawy a profilem aluminiowym zastosowana jest przekładka z EPDM-u. Konsole stalowo-aluminiowe poddawane były statycznym próbom obciążenia siłami parcia i ssania, które symulowały obciążenia wiatrem. Konsola w trakcie badań zamocowana była do elementów żelbetowych wykonanych z betonu C30/37 dwoma kotwami sworzniowymi M10 z kontrolowanym momentem dokręcenia. Wyznaczone siły niszczące dla obciążeń pochodzących od parcia (21.6 +/- 0.9 kN) i ssania (-22.3 +/- 0.7 kN) mają podobne wartości, przy czym o nośności konsoli na obciążenia pochodzące od ssania decydowała nośność zakotwienia (które uległo zniszczeniu przy tym poziomie obciążenia). Oprócz badań statycznych przeprowadzono badania cykliczne, w których obciążenie przykładane było naprzemiennie jako parcie i ssanie dla następujących poziomów obciążenia: L1 (+5/-5 kN), L2 (+10/-10 kN), L3 (+15/-15 kN), L4 (+20/-20 kN). Dla każdego poziomu obciążenia konsole poddawane były 50 cyklom obciążenia. Trzy z badanych konsol uległy zniszczeniu podczas badań cyklicznych przy poziomie L3 oraz dwie konsole przy przekroczeniu obciążenia +15 kN (początek poziomu L4). Na podstawie badań cyklicznych stwierdzono możliwość wysuwania się dolnego profili aluminiowego, który jest dołączany do głównego profilu za pomocą dwóch wkrętów. W celu wyeliminowania przemieszczania się dolnego profilu zalecono połączenie trzema blachowkrętami samowiercącymi z łebkiem walcowym ze stali nierdzewnej 5.5x3.8 (DIN7504N). Przeprowadzone badania wytrzymałościowe potwierdziły możliwość przeniesienia projektowanych obciążeń w zakresie +5 ÷ -5 kN. Jednym z elementów decydujących o nośności konsoli stalowo-aluminiowej jest nośność połączenia wkręconych w nagwintowany profil aluminiowy śrub M8. W celu oszacowania nośności tego połączenia wykonano testy jednoosiowego rozciągania połączenia pręta M8 wkręcanego w nagwintowany profil aluminiowy na określone długości (28 mm, 14 mm i 7 mm). Nośność tego połącznia jest proporcjonalna do długości wkręcania pręta/śruby w profil aluminiowy. Oszacowania na tej podstawie nośność konsoli jest wyższa niż otrzymana na podstawie badań wytrzymałościowych. Wynika to z faktu, iż na połączenie śrubowe oddziaływają nie tylko obciążenia rozciągające, ale także ścinające i zginające.

2

Mechanical properties of aluminium bracket strengthening

Ambroziak A.

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 4

203--216

EN

The aim of the research is laboratory investigation of aluminium brackets employed to fasten lightweight curtain walls to building facilities. Tensile loads perpendicular to end plates (vertical) were applied here. The author focused on the solutions intended to increase the load-carrying capacity of aluminium brackets applying the plain washer form A (DIN 125; ISO 7089), plain washer with an outer diameter about 3d (DIN 9021; ISO 7093) and additional cover plates (straps) in the location of bolt anchoring on the base plate. The aluminium brackets were tested on a steel base and concrete substrate. The flexibility of anchoring strongly affects the increase of the end plate middle point displacement and movable crosshead displacement.

PL

Przedmiotem przedstawionych w artykule badań są konsole aluminiowe, które są stosowane jako łączniki fasad słupowo-ryglowych z konstrukcją budynku. Konsole wykonano ze stopu aluminium AW-6060 wg PN-EN 573-3:2004, odmiana T66 wg PN-EN 515:1996. W pracy badano wpływ zastosowania w miejscu kotwieni konsol aluminiowych zwykłej stalowej podkładki (typ A), powiększonej stalowej podkładki (typ B) oraz aluminiowych nakładek (tzw. stempli, typ C). Konsole aluminiowe kotwiono do podłoża stalowego i betonowego wykorzystując śruby lub kotwy mechaniczne. Zastosowanie dwóch typów podłoża, do którego kotwiono konsole aluminiowe, umożliwiło ocenę wpływu podatności kotwienia mechanicznego na nośności i sztywności wzmacnianych konsol aluminiowych. Wyniki badań wskazują iż zastosowanie aluminiowych nakładek, usytuowanych pod nakrętkami śrub łączących je z konstrukcją budynku, zwiększa sztywności konsol aluminiowych. Nakładki wzmacniają lokalnie blachy czołowe konsol. Ich zadaniem konstrukcyjnym jest m.in. zmniejszenie ramienia „zginania” c oraz zwiększenie sztywności giętnej blachy czołowej konsoli.

3

Numerical and analytical investigation of aluminium bracket strengthening

Ambroziak A., Solarczyk M. T., Biegus A.

Archives of Civil Engineering

|

2018

|

Vol. 64, nr 2

37--54

EN

This paper focuses on an analytical and numerical investigation of aluminium brackets used to fasten light-weight curtain walls to building facilities. The authors propose a solution to increase the load capacity of aluminium brackets by means of additional cover plates (straps). This paper also includes a short survey of literature and material properties concerning the EN AW-6060 T6 aluminium alloy. This paper suggests an initiation of a comprehensive investigation on aluminium brackets.

PL

W pracy przedstawiono numeryczne oraz analityczne badania nośności i sztywności wzmocnionych konsol aluminiowych. Są one stosowane jako elementy łącznikowe fasad słupowo-ryglowych z konstrukcją budynku. Konsole wykonano ze stopu aluminium AW-6060 wg PN-EN 573-3:2004, odmiana T66 wg PN-EN 515:1996. Wstępne analizy wytężania i zachowanie się konsol wykazały, że są one o niedostatecznej nośności oraz sztywności, czego podstawową przyczyną była zbyt wiotka ich blacha czołowa, a także jej otwory owalne montażowe. W celu zwiększania nośności i sztywności konsol zaproponowano zastosowanie nakładek (tzw. stempli), usytuowanych pod nakrętkami śrub łączących je z konstrukcją budynku. Wzmacniają one lokalnie blachy czołowe konsol. Ich zadaniem konstrukcyjnym jest m.in. zmniejszenie ramienia „zginania” c oraz zwiększenie sztywności giętnej blachy czołowej konsoli. W pracy dokonano krótkiego omówienia modeli materiałowych stosowanych do opisu stopu aluminium, wraz z podaniem wybranych parametrów materiałowych. Stworzono dwa bryłowe modele numeryczne konsol ze wzmocnieniem i bez wzmocnienia nakładkami, a następnie porównywano wartości ich przemieszczeń i naprężeń. W symulacjach numerycznych wykorzystano program MSC.Marc z opcją kontaktu (metoda kontaktu: segment-to-segment) pomiędzy elementami bryłowymi wraz z zdefiniowanym współczynnikiem tarcia bi-liniowego Colomba. Wykonane badania numeryczne wykazały, że wzmocnienie analizowanych konsol nakładkami (stemplami) zwiększyło ich nośność i sztywność o około 50 %, co pozwoliło w bezpieczny sposób przenieść prognozowane obciążenia na konstrukcję budynku.