Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 14

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  end-plate joint
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
PL
Celem artykułu jest przedstawienie metodologii wyznaczania zdolności do obrotu wybranych węzłów doczołowych konstrukcji stalowych z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych. Walidację modeli MES wykorzystanych w analizie oparto na wynikach badań laboratoryjnych. Przeprowadzono wieloetapową walidację hierarchiczną modeli MES. Zaproponowana w artykule definicja zdolności do obrotu węzła, zbudowana na podstawie kontrolowanego rozkładu sił w śrubie górnego rzędu, pozwala na wyznaczenie bezpiecznych wartości zdolności obrotowej węzłów. W celu ilościowego określenia osiągalnej zdolności do obrotu zastosowano teorię projektowania eksperymentu do komputerowej symulacji analizowanych węzłów, wykorzystując plan Hartleya PS/DS-P:Ha5. Zamieszczono również rekomendacje dla praktyki projektowej.
EN
The aim of the paper is to present a methodology for determining the rotation capacity of selected end-plate joints of steel structures with the use of the Finite Element Method. The validation of FEM models used in the analysis was based on the results of the laboratory tests. Multi-stage hierarchical validation of FEM models was conducted. The definition of the rotation capacity of the joint proposed in the paper, built on the controlled force distribution in the bolt of the top row, allows for determination of the safe values of the joint rotation capacity. In order to quantify the achievable rotation capacity, theory of experiment design for computer simulation of the analysed joints was applied, using Hartley's plan PS/DS-P:Ha5. The recommendation for design practice was also included.
PL
Przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych czterech śrubowych styków doczołowych belek o przekroju dwuteowym wysokości 1,0 i 1,5 m, z wieloma szeregami śrub i liczbą śrub 2, 4 i 6 w szeregach przy pasie rozciąganym. Na podstawie wyników badań i analizy MES stwierdzono, że ocena stanu granicznego nośności wielośrubowych styków doczołowych o modelu zniszczenia 2 i 3, przeprowadzona metodą składnikową wg PN-EN 1993-1-8, nie zapewnia ich bezpieczeństwa. Zaproponowano dwie metody modyfikacji metody składnikowej: MCM (Modified Component Method) i SRM (Stiffness and Rotation Method).
EN
Results of experimental tests of four extended multi-rows bolted end-plate beam splices of height 1,0 and 1,5 m having 2, 4 or 6 bolts in rows around tension flange, has been presented. On the basis of tests and FEM results it was concluded that moment resistance of joints with 2 and 3 failure mode calculated using component method of EN 1993-1-8 is highly underestimated and not safe. Two modification methods have been proposed: MCM (Modified Component Method) and SRM (Stiffness and Rotation Method).
EN
The paper presents the results of testing the bearing resistance of the bolted joints of thin-walled profiles used in modular construction. The two types of joints currently applied in the construction industry were subjected to tests. One of them served as the reference sample, and the other as the research sample, which was used to find a solution that is more favorable in terms of the complexity of its production process and its bearing resistance. In addition to the modified shape of the end-plates, the bearing resistance of the joint was also analyzed with regards to the different diameters of bolts (bolts M12 and M16 were used), their classes (the difference between bolts of class 8.8 and 10.9 was examined), and also the number of them in the joint (3 or 5 bolts). Moreover, two thicknesses of steel sheets (3 mm and 4 mm), from which thin-walled cold-bent profiles were made, were used in the research. The bearing resistance tests were carried out with the use of a testing press of the authors’ own design. On the basis of the measurements, plots of the dependence between the deflection of the samples and the force acting in the middle of their span were drawn. It was shown that the tested profile joint had an increased bearing resistance by up to 26% when compared to the reference sample. The maximum destructive bending moment M was equal to 10,7 kN·m for the reference sample, and to 13.5 kN·m for the analyzed design solution. In total, 6 types of modified joints were made for the tests, of which five showed a comparable or higher bearing resistance than the reference sample. Each type of joint was tested by bending it in two directions in relation to the central axis of its cross-section.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań nośności połączeń, skręcanych profili cienkościennych wykorzystywanych w budownictwie modułowym. W badaniach wykorzystano dwa typy połączeń obecnie stosowanych w budownictwie, z których jedno posłużyło jako próba odniesienia, natomiast drugie jako próba badawcza mająca na celu znalezienie rozwiązania korzystniejszego pod względem złożoności procesu produkcyjnego oraz nośności połączenia. Oprócz zmodyfikowanego kształtu blach czołowych, dokonano również analizy nośności połączenia w zależności od wykorzystanych różnych średnic śrub (stosowano śruby M12 oraz M16), jak również ich klasy (zbadano różnicę pomiędzy śrubami klasy 8.8 i 10.9) i ilości w połączeniu (3 lub 5 śrub). Ponadto w badaniach wykorzystano dwie grubości blach stalowych, z których wykonano łączone zimnogięte profile cienkościenne (3 mm i 4 mm). Próby nośności przeprowadzono z wykorzystaniem prasy wytrzymałościowej własnej konstrukcji. Na podstawie pomiarów sporządzono wykresy zależności ugięcia próbek od działającej w środku ich rozpiętości siły. Wykazano, że badane połączenie profili spowodowało wzrost ich nośności nawet o 26% w stosunku do próby odniesienia. Maksymalny niszczący moment zginający M wynosił 10,7 kN·m w przypadku próbki odniesienia oraz 13,5 kN·m w przypadku analizowanego rozwiązania konstrukcyjnego. Łącznie do testów wykonano 6 typów połączeń modyfikowanych, z czego 5 z nich wykazało nośność porównywalną, lub wyższą od próby odniesienia. Każdy z typów połączenia badano poprzez zginanie w dwóch kierunkach, względem osi centralnych przekroju.
EN
The current design codes recommend designing the building structures based on the assumption avoiding the disproportionate to the initial cause damage during accidental situation. As a main strategy to mitigate a progressive collapse an alternative load path method is recommended. Flush and extended bolted end-plate joint to connect beam-to-column were experimentally tested. Hierarchical validation of joint FEM models based on experimental test results were performed. The numerical dynamic analysis by finite element method of selected steel frame under column loss scenario is presented. The planar 2D model of frame were used. Shell elements for beams and columns and solid elements for joints were employed respectively. Nonlinear material and geometry were applied in the analysis. Johnson-Cook model was used to describe the change of steel parameters by dynamic Increase Factor (DIF). The Rayleigh model to include the damping effects in the analysis was used. The dynamic analysis was performed with the use of Abaqus/Explicit module. Main conclusion of presented research it that to achieve the required level of robustness, bolted beam-to-column joints with extended end-plate of thickness more than 15 mm should be used.
PL
Obecne przepisy projektowe zalecają projektowanie i wykonywanie konstrukcji budowlanych w oparciu o unikanie nieproporcjonalnego do pierwotnej przyczyny uszkodzenia w sytuacji wyjątkowej. W obecnych normach projektowych przedstawiono kilka sposobów ochrony konstrukcji przed katastrofą postępującą. Jako główną strategię łagodzenia katastrofy postępującej zaleca się metodę alternatywnej ścieżki obciążenia. Odporność konstrukcji jest definiowana jako zdolność konstrukcji do zatrzymania katastrofy. Wykonano badania doświadczalnie śrubowych węzłów doczołowych belka-słup z blachą wpuszczoną i wystającą. Przeprowadzono walidację hierarchiczną modeli MES węzłów na podstawie wyników badań eksperymentalnych. Przedstawiono dynamiczną analizę numeryczną, opartą na metodzie elementów skończonych, wybranej ramy stalowej w sytuacji wyjątkowej. Zastosowano płaski model konstrukcji. Do budowy modelu ramy wykorzystano odpowiednio elementy powłokowe dla belek i słupów oraz elementy bryłowe dla węzłów. Wykorzystano nieliniowy model materiału i geometrii do wykonania modelu. Charakterystyki materiałowe stali zostały zmodyfikowane przez zastosowanie dynamicznego współczynnika wzrostu (DIF), przy użyciu modelu Johnson-Cook. W obliczeniach wykorzystano moduł Abaqus/Explicit z uwzględnieniem tłumienia. Wyniki analizy wskazują, że zastosowanie w konstrukcji ramowej doczołowych węzłów śrubowych z blachą wystającą o grubości większej niż 15 mm prowadzi do wytworzenia w konstrukcji mechanizmu cięgnowego i zatrzymania katastrofy postępującej.
PL
Przedstawiono normowe oraz technologiczne wytyczne kształtowania śrubowych węzłów doczołowych z blachą czołową wpuszczoną oraz wystającą. Podano wyniki analiz parametrycznych wybranych składników połączeń: rozstawu rzędów śrub, grubości blachy czołowej oraz odległości pierwszego szeregu śrub od pasa górnego belki. Zaprezentowano zawartość oraz formę katalogu połączeń i węzłów konstrukcji stalowych przygotowywanego w Politechnice Rzeszowskiej.
EN
Normative and technological principles for shaping bolted flush and extended end-plate joint has been presented in the paper. The results of parametric analyses of selected components of joint such as horizontal bolt spacing, end-plate thickness and distance between first row of bolts and upper edge of beam flange were introduced. The contents and the form of Catalogue of joint and connections in steel structures developed at the Rzeszów University of Technology were presented.
PL
Przedstawiono możliwe formy degradacji właściwości strukturalnych węzłów zachodzące w śrubowych węzłach doczołowych. Przedstawiono historie obciążenia zmiennego, które odwzorowują warunki obciążenia konstrukcji bardziej zbliżone do rzeczywistości, w porównaniu z obciążeniem zwiększającym się monotonicznie. Analizowano modele węzłów stworzonych za pomocą metody elementów skończonych. Zwrócono uwagę na takie sposoby kształtowania węzłów, które umożliwiają uniknięcie zjawisk degradacji ich właściwości strukturalnych.
EN
The paper presents forms of degradation that may occur in bolted end-plate steel joints. Specific loading histories, that imitate some forms of load more likely to happen in real structures in comparison with simply monotonic model are shown. Analyses of joints are conducted with finite element method. In the summary authors point out some ways of shaping steel end-plate joints that may reduce or even avoid degradation of their structural characteristics.
PL
W pracy przedstawiono metodykę modelowania oraz rezultaty analiz numerycznych nośności i sztywności króćca teowego (T) oraz króćca podwójnie teowego (Π). Króciec teowy (T) jest elementem składowym styków doczołowych kształtowników o przekroju poprzecznym otwartym (IPE lub HEB), króciec podwójnie teowy (Π) jest zaś fragmentem styku doczołowego rur o przekroju prostokątnym. Zastosowanie metody składnikowej do określania nośności i sztywności połączeń doczołowych z rur prostokątnych wymaga numerycznego i/lub doświadczalnego zbadania zachowania króćców podwójnie teowych (Π) i stwierdzenia na ile odbiega ono od dobrze znanego zachowania króćców teowych (T). Rezultaty symulacji zachowania się obu typów króćców skonfrontowano ze sobą. Przeprowadzono analizę parametryczną z uwzględnieniem zmiany grubości blachy czołowej oraz szerokości rozstawu ścianek rury. Wynikiem analiz jest określenie nośności i sztywności oraz występujących form zniszczenia. Porównano je z rezultatami analitycznego określenia tych parametrów przy użyciu metody składnikowej (w ujęciu PN-EN 1993-1-8) i za pomocą innych dostępnych metod obliczeniowych. Przeprowadzone analizy wskazują na możliwość stosowania metody składnikowej w połączeniach doczołowych rur, lecz niezbędne jest jej odpowiednie dostosowanie do takiego podejścia.
EN
The paper describes results of the finite element modeling of two types of stubs in bolted end-plate connections. The first one is the T-stub which is the part of open section joints and second one is the Π-stub which is the part of rectangular hollow section joints. The investigation is made to compare the behavior and find differences between those stubs and then to use Π-stub in application of the component method in end-plate joints for rectangular hollow sections. The impact of flange plate thickness and pitch of hollow section wall on resistance and initial stiffness is investigated. The results are compared to the predictions of the component method of EN 1993-1-8 and to the another analytical method. It is shown that the component method can be used to determine the structural properties of rectangular hollow section connections after appropriate adjustment.
EN
This article deals with the problem of determining the resistance of end-plate connections. A nonlinear FEM model of the joint was constructed in order to predict its carrying capacity. A standard code procedure was done as well. The analyses have been done to assess atypical end-plate joints designed and constructed as a part of roof structures.
PL
Wyznaczenie nośności styków doczołowych powinno być przeprowadzone z należytą dbałością, ze względu na wysoki stopień skomplikowania i odpowiedzialność tego elementu konstrukcyjnego. W przypadku szacowania nośności zginanych połączeń doczołowych zgodnie z normą PN-90/B-03200 należy przede wszystkim zwrócić uwagę na warunek minimalnej grubości blachy czołowej, użycie śrub o odpowiedniej, ujętej w procedurze wytrzymałości oraz stosowanie rozkładów śrub w węźle, które zostały przebadane i uznane za właściwe. Metoda składnikowa zaproponowana w PN-EN 1993-1-8 pozwala uwzględnić trzy różne modele zniszczenia styku i wykorzystuje bardziej złożone modele matematyczne, lecz uzyskany rezultat wciąż należy traktować jako przybliżony. Dodatkowo, w przypadku obu normatywów, dla połączeń elementów o smukłych środnikach (jak to miało miejsce w opracowanym studium przypadku (rys. 1), należy dokonać sprawdzenia, które ze śrub w sposób decydujący biorą udział przy przenoszeniu momentu zginającego. Procedury ujęte w obu normach nie rozwiązują wprost tego problemu.
9
Content available remote Analytical model end plate bolted joint under bending moment and axial force load
EN
In typical buildings with steel-concrete composite floors, joints are designed to transmit only hogging bending moment. In case of the large horizontal loads due to wind, earthquake or accidental events, sagging bending moments in the joint and not to neglect axial force can also occur. Additionally, large deformations of the structure cause tying and prying effects. The joints loaded in this way are changing their characteristics, and their strength for the bending moment is decreased. In global analysis of the structures, the accurate knowledge of the characteristics of the joints allows for determine accurate internal forces in the structural elements. Procedures presented in literature and standards [1] allow for appointing of characteristics of the joint only for bending moment without taking into account axial loads. In the paper, a mechanical model based on “component method” for evaluation of characteristics of the composite joint under bending and axial loads is presented. The influence of tying and prying actions on distribution of the internal forces in a joint is also analyzed. The procedure for calculation of the characteristics of the composite joint with bolted end-plate connection is elaborated too.
PL
W typowych budynkach ze stropami zespolonymi stalowy-betonowy, węzły są projektowane głownie do przenoszenia momentów zginających. W przypadku dużych obciążeń poziomych powstałych w wyniku oddziaływań wiatru, trzęsień ziemi lub zdarzeń wyjątkowych, w węzłach pojawia się moment dodatni i siła osiowa o niezaniedbywalnej wartości. Dodatkowo, duże odkształcenia konstrukcji mogą wywoływać siłę skleszczenia efekt cięgnowy w ryglach ramy. Obciążone w taki sposób węzły zmieniają swoją charakterystykę, a ich nośność na zginanie maleje. W analizie globalnej konstrukcji, znajomość rzeczywistych charakterystyk węzłów pozwala na określenie dokładnego rozkładu sił wewnętrznych w elementach konstrukcji. Procedury przedstawione w literaturze i normie [1] pozwalają na wyznaczanie charakterystyki węzłów jedynie obciążonych momentem zginającym bez uwzględnienia siły osiowej. W artykule przedstawiono, oparty na metoda składnikowej, model mechaniczny, przydatny do określenia charakterystyki węzła zespolonego poddanego obciążeniu momentem zginającym i siłą osiową. Przeanalizowano również wpływ efektu kleszczenia i efektu cięgnowego na rozkład i wartość sił wewnętrznych w połączeniu. Opracowano procedury do obliczania takich połączeń i na przykładzie wykonano porównanie otrzymanej z modelu charakterystyki węzła z wynikami badań doświadczalnych.
PL
W artykule przedstawiono przypadek awarii połączeń doczołowych stalowych belek podsuwnicowych. Opisano zaistniałe uszkodzenia styków oraz przeanalizowano ich przyczyny, uwzględniając zastosowane rozwiązania konstrukcyjne węzłów podporowych belek oraz uwarunkowania wykonawcze. Jako uzupełnienie podano także zasady projektowania i kształtowania styków belek podsuwnicowych wg normy PN-EN 1993-6:2009.
EN
The article presents a case of failure of the end-plate joints in steel crane beams. The damages of joints were described and their causes were analysed taking into account the applied design solutions of beam supports. In addition, the requirements for the design of the crane beams joints according to the PN-EN 1993-6:2009 standard have been presented.
11
Content available remote To advanced modelling of end plate joints
EN
The behaviour of end plate can be described using various analytical models. The most common analytical approach is component method. However this method can be used only for the joints with specific geometry and specific loading. This method gives reliable results for common endplate joints. On the other hand numerical methods, especially finite element method, can be used for the design of the joints with any geometry and any loading. Many works have been published on the modelling of joints using finite element method. This research have been focused on creating the most accurate numerical models using solid elements. Such models are not applicable for practical design. The aim of author’s research is to create rules and recommendations for design of joints using simple elements like shell and beam elements only so that this model can be applied for practical design. Absence of guidelines for creation of numerical model using shell and beam elements and for assessment of the joint components limits using of the numerical methods. The aim of Author’s research is creation of guidelines for modelling and assessment of end plate of bolted joints. This paper presents results of experimental and numerical investigation of T-stub, which usually simulate behaviour of the end plate. Two different specimens were prepared and experimentally investigated. Numerical models were created on the base of experimental results.
PL
Zachowanie się blachy czołowej może być opisane za pomocą różnych modeli analitycznych. Najczęściej podejściem analitycznym jest metoda składnika. Jednak ta metoda może służyć tylko do połączeń o określonej geometrią i sprecyzowanym obciążeniu. Metoda ta daje wiarygodne wyniki dla wielu połączeń doczołowych. Z drugiej strony metody numeryczne, a zwłaszcza metoda elementów skończonych, może służyć do projektowania węzłów z dowolną geometrią oraz poddanych dowolnemu obciążeniu. Wiele prac zostało poświęconych modelowaniu połączeń metodą elementów skończonych. Badania koncentrowały się na tworzeniu najbardziej dokładne numeryczne modeli za pomocą elementów bryłowych. Takie modele nie są stosowane jednak do stosowania w praktyce projektowej. Celem prac autorów jest stworzenie zasad i zaleceń dotyczących projektowania węzłów przy użyciu prostych elementów jak powłokowych czy belkowych, możliwych do zastosowania w praktyce projektowej. Brak wytycznych dotyczących tworzenia modelu numerycznego przy użyciu elementów belkowych i powłokowych ogranicza użycie metod numerycznych. Celem prac autorów jest stworzenie wytycznych w zakresie modelowania i oceny blachy czołowej w połączeniu śrubowym. W artykule przedstawiono wyniki badania eksperymentalne i modeli numerycznych króćców teowych, które zazwyczaj służą symulacji zachowania się blachy czołowej. Zostały przedstawione wyniki badań doświadczalnych dwóch różnych próbek. Na podstawie wyników badań doświadczalnych zostały stworzone modele numeryczne.
PL
Stalowe ramy przechyłowe są jednym z najbardziej popularnych układów konstrukcyjnych w budynkach wielokondygnacyjnych. Dotychczas, w obliczeniach ram tego typu, połączenia pomiędzy słupami i ryglami traktowane były jako węzły sztywne. W rzeczywistości są to połączenia podatne, a ich charakterystyka podatnościowa ma wpływ na zachowanie się wyżej wymienionych konstrukcji. W referacie przedstawiono wpływ podatności węzłów na rozkład sił wewnętrznych w prętach ramy, a co za tym idzie na przekroje poprzeczne zastosowanych kształtowników. Analizę wykonano biorąc pod uwagę ramy charakteryzujące się stosunkiem wysokości do szerokości H/B z przedziału 0,4 do 2,0. Obliczenia wykonano zgodnie z obowiązującymi normami PN-EN.
EN
Sway steel frames are one of the most popular types of steel structures used in multistory buildings. Usually, in this kind of frames, columns and beams are made of hot rolled steel profiles (HEB for columns, IPE for beams) connected by bolted, end-plate connections. Conventionally, beam-to-column connections in such frames are considered as fully rigid. This paper present an analysis of the effect of flexibility parameters of end-plate joints on the behavior of sway steel frames.
13
Content available remote O zdolności do obrotu doczołowych węzłów konstrukcji stalowych
PL
Norma PN-EN 1993-1-8 podaje procedury obliczeniowe pozwalające oszacować nośność i sztywność węzłów. Zdolność do obrotu węzłów potraktowana jest opisowo i oszacowana bardzo zgrubnie. Procedury obliczania nośności i sztywności węzłów, mimo że oparte na wielu upraszczających założeniach, są wyjątkowo rozbudowane i pracochłonne, co skłania do korzystania z oprogramowania komputerowego. W takim wypadku wszystkie kryteria tych procedur, które są podstawą algorytmów obliczeniowych, powinny być określone bardzo precyzyjne, aby zapewnić bezpieczną ocenę właściwości połączeń w pełnym, dopuszczonym w normie zakresie kształtowania. Praktyczne wykorzystanie procedur normowych wskazuje, że wymaganie to nie zostało spełnione w odniesieniu do kryterium oceny grubości blachy czołowej zapewniającej zdolność do odkształceń plastycznych oraz w odniesieniu do rozkładu sił wewnętrznych przy ocenie nośności węzłów. W pracy przedstawiono postanowienia normowe w tym zakresie oraz podano propozycje ich modyfikacji.
EN
Design procedure of EN 1991-1-8 to calculate moment resistance, stiffness and rotation capacity of steel joint is very complicated, time consuming and devoted rather to be implemented in computer programs, used as design tools. Then, all criteria of this procedure used in design algorithms should be very precise, to ensure safe estimation of joints properties in full range of application. Presented below statements and worked examples show that these requirements are not fulfilled in relation to estimation of thickness of end plate, ensuring ability to plastic deflection [EN 1991-1-8 /6.4.2.(2)], and internal forces distribution needed to estimation of moment capacity of joints [EN 1991-1-8 /6.2.7.2]. Proposal for improvement of these paragraphs has also been presented.
EN
Initial stiffness plays a main role in joint classification (rigid, semi-rigid, nominally pinned), in stability analysis of frames and for calculation of actual stiffness used in global analysis. In new version of Annex J of EC 3, methods of joints classification according to their strength and stiffness, and method of global analysis correlated to joints classification are included, as well as method of calculation of initial stiffness and design moment resistance. Calculation of joint moment resistance and stiffness without computer use is rather troublesome, so there is a need to develop simple formula for estimation these values for everyday design practice.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.