Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

On the columns buckling length of unbraced steel frames with semi-rigid joints

Krystosik Przemysław

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 1

539--556

EN

The paper presents the issue of unbraced and semi-rigid steel frames stability with special attention paid to the determination problem of columns buckling length Lcr in these frames. The paper discusses ways of buckling length determination in frames columns with the use of well known, European and American standard procedures, as well as numerical method of stability analysis based on the Finite Element Method (FEM). The presented procedures and analysis methods in calculations of certain steel frames with semi-rigid joints were used. On the basis of obtained results, it has been shown that in many practical cases, the simplified standard procedures of columns buckling length determination can give the results burdened with errors. These errors can have a significant influence on accuracy of columns resistance calculations. The issues presented in the paper are very important from the practical point of view, and according to the author, they can be used in the practical design of unbraced steel frames.

PL

W pracy przedstawiono zagadnienie stateczności niestężonych ram stalowych o węzłach podatnych, ze szczególnym zwróceniem uwagi na problem określenia długości wyboczeniowej Lcr słupów tych ram. W pierwszej części pracy przedstawiono trzy metody określania długości wyboczeniowej (Lcr = Lc·μ). Pierwsza metoda bazuje na wytycznych ECCS i jest uzupełnieniem europejskich norm w zakresie projektowania ram stalowych. Z kolei druga metoda opiera się na wytycznych AISC i jest zalecanym sposobem określania długości Lcr przez amerykańskie normy.Obydwa sposoby obliczeń wykorzystują bardzo podobne podejście, polegające na analizie warunków zamocowania rozpatrywanego elementu (słupa), przy czym odbywa się to na podstawie analizy wyizolowanego fragmentu ramy, w którym całkowicie pomija się fakt występowania sił normalnych. Trzecia, prezentowana w pracy metoda obliczeń długości wyboczeniowych słupów wykorzystuje wyniki analizy stateczności w ujęciu MES (Metody Elementów Skończonych). W metodzie tej wymagane jest przeprowadzenie globalnej analizy stateczności ustroju, uwzględniając przy tym odpowiedni model obciążenia, a więc i rozkład sił normalnych w konstrukcji. W drugiej części pracy przedstawiono pewne przykłady liczbowe ram stalowych, w których wyznaczono współczynniki długości wyboczeniowych μ słupów za pomocą wszystkich trzech prezentowanych metod. W pierwszym przykładzie poddano analizie dwunawową, trójkondygnacyjną ramę, uwzględniając w obliczeniach trzy różne przypadki obciążeń. W drugim przykładzie liczbowym wyznaczono poszukiwane wartości współczynników μ słupów dla trójnawowej, trójkondygnacyjnej ramy stalowej, w której węzły wewnętrzne (rygiel-słup), jak również węzły zewnętrzne (podstawy słupów) są węzłami podatnymi.

2

Study on the influence of stiffness of beam-column connections on the seismic behavior of composite moment resisting frames

Khemis Ahmed, Titoum Messaoud, Mazoz Aida, Louzai Amar

Architecture Civil Engineering Environment

|

2021

|

Vol. 14, no. 3

55--67

EN

In the design of steel or composite structures, the connections are usually considered infinitely rigid or perfectly pinned. However, the real behavior of these connections is semi-rigid. Consequently, this semi-rigidity can influence the overall behavior of the composite structures, especially the moment-resisting frames. Seismically, the most critical parameter that characterizes the frames behavior is the response factor R. In this context, the research work consists of studying the semi-rigidity effect of the connections on the behavior of the composite frames by evaluating the response modification factor R by using the Pushover method. To accomplish this task, three types of portal frames of 3, 4 and 5 storeys were analyzed for different degrees of connection (beam-column). An easy and practical solution has been proposed to determine the approximate value of the coefficient behavior R for the composite frames with semi-rigid connections.

3

Study on bolted and blind-bolted single shear connections of cold-formed steel members

Swierczyna Szymon

Architecture Civil Engineering Environment

|

2020

|

Vol. 13, no. 3

45--60

EN

The paper presents the results of tests on single shear bolted connections of cold-formed steel sections with a wall thickness of 4 mm made with standard fully threadedM16 grade 8.8 bolts. The tests were performed for connections with washers and without washers. The obtained results were referred to earlier studies of analogous connections using blind fasteners Huck BOM R16. The failure mode was identified, the load capacity and stiffness were compared, and a method to determine the non-linear load-displacement characteristics of such connections was proposed. The effect of stiffness of joints on structural response of exemplary cold-formed steel frame was shown.

4

Rectangular gusset plate behaviour in cold-formed I-type steel connections

Bučmys Ž, Daniūnas A.

Archives of Civil Engineering

|

2017

|

Vol. 63, nr 2

3--21

EN

Cold-formed structure connections utilizing gusset plates are usually semi-rigid. This paper investigates the behaviours of rectangular gusset plates in cold-formed connections of elements whose columns and beams are made with lipped back-to-back C-sections. Methods of calculating strength and stiffness are necessary for such semi-rigid joints. The main task of this paper is to determine a method capable of calculating these characteristics. The proposed analytical method could then be easily adapted to the component method that is described in part 1993-1-8 of the Eurocode. This method allows us to calculate both the strength and stiffness of rectangular gusset plates, assuming that the joint deforms only in plane. This method of design moment resistance calculation was presented taking into account that an entire cross-section shall reach its yield stress. A technique of stiffness calculation was presented investigating the sum of deformations acquired at the bending moment and from shear forces which are transmitted from each beam bolt group. Calculation results according to the suggested method show good agreement of laboratory experimental results of specimens with numerical simulations. Two specimens of beam-to-column connections were tested in the laboratory. Lateral supports were used on the specimens to prevent lateral displacements in order to better investigate the behaviour of the rectangular gusset plate in plane. Experiments were simulated by modelling rectangular gusset plates using standard finite element software ANSYS Workbench 14.0. Three-dimensional solid elements were used for modelling and both geometric and material nonlinear analysis was performed.

PL

Cienkościenne przekroje formowane na zimno są szeroko stosowane jako konstrukcje nośne. W większości przypadków, cienkościenne przekroje pełnią funkcję płatew, kratownic stalowych oraz lekkich ram portalowych. Połączenia takich konstrukcji powinny być proste, szybkie i łatwe w instalacji. Jednym z najprostszych sposobów połączenia belki nośnej z kolumną jest zastosowanie blach węzłowych i śrub. Ten rodzaj połączenia składa się z blachy węzłowej, przekrojów kolumny i belki nośnej oraz śrub. Przegląd prac wykazał brak uniwersalnych i dokładnych metod obliczania wytrzymałości i sztywności prostokątnych blach węzłowych. Celem niniejszej pracy jest przedstawienie metody oceny prostokątnej blachy węzłowej, zarówno pod względem wytrzymałości jak i sztywności. Ponadto, skupia się ona na porównaniu tych wyników z danymi dotyczącymi badania laboratoryjnego i danych numerycznej symulacji. Niniejsza praca zawiera metodę oceny wytrzymałości i sztywności prostokątnej blachy węzłowej. Zachowanie zostało zbadane przy założeniu, że blacha ulega deformacji wyłącznie w płaszczyźnie. Obrót prostokątnej blachy węzłowej został zbadany jako suma deformacji będących wynikiem sił zginania i ścinania, które są przenoszone z grupy śrub. Preparaty EC3 zostały dostosowane do przedstawionej metody obliczania sztywności.

5

Historic timber roofs modelling: prosthesis and resin repairs

Descamps T., Avez C., Carpentier O., Antczak E., Jeong G.Y.

Wiadomości Konserwatorskie

|

2016

|

Nr 47

52--60

EN

Current standards mainly focus on modern dowel type joints and usually provide little guidance to designers regarding traditional joints. An effective timber repair needs a complex interdisciplinary work with careful investigation and execution. In the field of restoration of patrimonial buildings, engineers have to work with old structures made of badly preserved timber elements connected by particular connections known as “traditional connections”. The joints play a major role in the structural behaviour of the old timber frames. Further studies in the area are deemed necessary to establish a reliable design specification, the protocol of the repair procedure, and recommendations for the future rehabilitation or strengthening interventions. Patrimonial timber roofs are of considerable historic and aesthetic significance, and demand a thorough understanding of the principles and techniques involved to choose a suitable repair strategy. When restoring a beam with a prosthesis, a continuity joint between the prosthesis and the sound parts of the existing timber beams has to be designed. Those connections are most of the time made with glued-in rods. This paper presents a research carried out to develop a FE model which may predict the behaviour, e.g. the strength and the stiffness, of glued-in rods used for continuity joints.

PL

Obowiązujące standardy i normy koncentrują się na współczesnych połączeniach kołkowych i zazwyczaj nie zawierają zbyt wielu wytycznych dla projektantów wykorzystujących tradycyjne połączenia. Skuteczna naprawa elementów drewnianych wymaga złożonych i interdyscyplinarnych działań, uważnych badań i realizacji. W obszarze odnowy historycznych budynków inżynierowie pracują na dawnych konstrukcjach, zbudowanych ze źle zachowanych elementów drewnianych, połączonych różnymi tzw. „tradycyjnymi złączami’. Połączenia odgrywają kluczową rolę w pracy konstrukcji starych drewnianych obiektów. Konieczne jest przeprowadzenie dalszych badań w tym obszarze, aby wypracować rzetelne specyfikacje dla projektantów, protokół procedur naprawczych oraz rekomendacje dla przyszłych interwencji renowacyjnych lub wzmacniających. Zabytkowe dachy drewniane odgrywają istotną rolę z punktu widzenia historycznego i estetycznego oraz wymagają dogłębnego zrozumienia oryginalnie zastosowanych zasad i technik, w celu wybrania właściwej strategii naprawczej. Podczas renowacji belki za pomocą protezy konieczne jest zaprojektowanie ciągłego połączenia pomiędzy protezą a zdrową częścią starej belki drewnianej. Połączenia takie wykonuje się najczęściej z wykorzystaniem wklejanych prętów. Artykuł opisuje badania przeprowadzone w celu opracowania Modelu Elementów Skończonych, który będzie w stanie prognozować pracę i zachowanie, np. wytrzymałość oraz sztywność wklejanych prętów wykorzystywanych w złączach ciągłych.

6

Finite element modelling of the behaviour of steel end-plate connections

Jabłońska-Krysiewicz A.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2015

|

z. 62, nr 3/II

173--184

EN

Although the effect of semi-rigid steel beam-to-column connections on the behaviour of steel frames and their substantial economic benefits are recognized nowadays, many structural analyses still consider connections as either fixed or pinned. For that reasons, there is need to be able the generate moment-rotation responses of semi-rigid connections that can be used for analysis and design proposes. Characteristic of the joints can be found using FEM models. The objective of the analysis was to find moment-rotation curves for end-plate connections. The analyzed splices were shaped considering typical recommendations for such connections. Numerical elastic-plastic 3D finite models was performed in order to establish a numerical analysis method for evaluating deformation of extended end-plate-beam-to-column joint for varying thickness of end plates. There were used contact elements between bolts and beam and column. Analysis was done for non-preloaded high strength bolts. This kind of model was generated by using the FEM software package ANSYS version 14. Results show moment-rotation curves for thicknesses 6mm, 10mm and 20mm of end-plate. The study confirmed the influence of thickness of end plates on moment-rotation curves for analysing joints and proved that the FE technique was capable of prediction connection response to an acceptable degree of accuracy. The results can be used in advanced structural analysis of beams and frames.

PL

Pomimo, że obecnie znane są ekonomiczne korzyści uwzględniania półsztywnych połączeń belek ze słupami na zachowanie się stalowych konstrukcji ramowych, wiele analiz konstrukcji wciąż bierze pod uwagę jedynie węzły idealnie sztywne bądź przegubowe. Z tego powodu istnieje potrzeba stworzenia charakterystyk moment - obrót węzłów półsztywnych, które mogłyby służyć w analizach i projektowaniu. Charakterystyki połączeń mogą być uzyskiwane przy użyciu modeli MES. Celem badań było znalezienie krzywej moment – obrót doczołowego połączenia śrubowego. Rozważany węzeł został ukształtowany według zaleceń dla typowych połączeń. Wykonano sprężysto–plastyczny, przestrzenny model MES w celu oceny odkształceń śrubowego węzła belki ze słupem z wystającą blachą czołową dla różnych grubości tej blachy. Do zasymulowania styku pomiędzy belką a słupem wykorzystano elementy kontaktowe. Analizę prowadzona dla niesprzężonych śrub wysokiej wytrzymałości. Siatkowanie zostało wygenerowane przy użyciu pakiet oprogramowania ANSYS wersja 14. Jako wyniki otrzymano krzywe zależności moment - obrót dla blachy czołowej o grubości odpowiednio 6 mm, 10 mm i 20 mm. Badania potwierdziły wpływ grubości blachy czołowej na charakterystykę moment – obrót dla analizowanych węzłów i udowodniły, że metoda MES może służyć do określenia odpowiedzi węzła akceptowalną dokładnością, a wyniki mogą być używane w zaawansowanej analizie konstrukcji Ram lub pojedynczych belek.

7

Displacement amplitudes of forced vibration in double-slope SIN girders with semirigid joint

Basiński W.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2015

|

z. 62, nr 4

7--18

EN

Displacement amplitudes of forced vibration in SIN girders with semirigid joint depend on the stiffness of the girder and the rotational stiffness of joints. Rotational stiffness has a decisive effect on the overall integrated stiffness of the girder. In addition, damping caused by semirigid joints produces differences in the frequency and amplitude of vibration. Therefore, an analysis of oscillatory motion in double-slope beams with corrugated web with semirigid joints in the mid-span was conducted. On the basis of dynamic experimental testing of three simply supported double-slope beams with corrugated web, rotational stiffness was determined for six joints. Using the theoretical models, namely the Kelvin-Voigt viscoelastic material and the standard one, differences in the displacement amplitude behaviour, damping and forces were shown. The investigations concerned girders with corrugated web for variable rotational stiffness of the joints under the action of the assumed excitation force.

PL

Amplitudy przemieszczeń drgań wymuszonych w dźwigarach SIN z połączeniem półsztywnym zależą od sztywności dźwigara i sztywności giętej węzłów. Sztywność giętna ma decydujący wpływ na całkowitą sztywność dźwigara. W dodatku, tłumienie spowodowane przez węzły półsztywne powoduje różnice częstotliwości i amplitudy drgań. Dlatego, przeprowadzono analizę ruchu wahadłowego dwuspadowych belek z falistym środnikiem i półsztywnym węzłem w środku rozpiętości. Na podstawie doświadczalnych badań dynamicznych, trzech swobodnie podpartych belek dwuspadowych ze środnikiem z blachy falistej, określono sztywność giętną sześciu połączeń. Wykorzystując materiałowe modele teoretyczne, mianowicie lepkosprężysty model Kelvin-Voigt oraz model standardowy, wykazano różnice w zachowaniu się amplitudy przemieszczeń, tłumienia i sił. Prowadzone analizy dotyczyły dźwigarów ze środnikiem z blachy fałdowej dla różnych sztywności giętych połączeń poniżej wartości siły wzbudzającej.

8

Design of beam-to-column joints in steel storage pallet racks by testing and by component method

Ślęczka L., Kozłowski A.

Archives of Civil Engineering

|

2008

|

Vol. 54, nr 1

263-291

EN

Steel storage pallet racks are three-dimensional framed systems, similar to multi-storey building structures. Huge development of such structures observed nowadays is connected with rapid growth of storage space demand. To provide the easy accessibility to stored products, pallet racks are not braced in down-aisle direction, so their design model must be treated as semi-continuous sway frame. The only sources of stiffness required for down-aisle stability are stiffness of the connections between columns and beams, and stiffness of the base plate connections of columns. Connections between columns and beams should enable beams to be clipped into various position at column heights, which can be changed by user, so they are realised by means of different types of mechanical devices (tabs, hooks etc), without the need of using bolts and welds. Such joints have nonlinear M - Fi characteristic and they are semi-rigid in nature. Currently, there is a lack of theoretical approaches to determine strength, stiffness and rotation capacity of such connection allowing to model M - Fi curve, so the only way to obtain these properties is experimental testing. The first purpose of this paper is to present the procedures applied in such approach and present test results of beam-to-column joints in one of commercially available pallet rack. Connections of beams to internal columns (two beams joined to column) and connections of beams to external columns (one beam joined to column) for different types of beams were covered by tests. The paper presents joint moment-rotation characteristics as well as failure modes. Second aim of this paper is to present application of the component method to assess main joint properties, i.e. the moment resistance and initial stiffness of storage rack joints. Results obtained using developed model are compared with the test results. Level of accuracy reached from component method shows possibility of using this method in practical application.

PL

Stalowe paletowe regały magazynowe są ramami przestrzennymi, o układzie geometrycznym zbliżonym do konstrukcji wielokondygnacyjnych budynków szkieletowych. Znaczny ich rozwój, który obecnie można obserwować, jest związany z gwałtownym wzrostem powierzchni magazynowych. Aby zapewnić łatwy dostęp do przechowywanych produktów, regały magazynowe nie są stężone w kierunku podłużnym, tak więc ich modelem obliczeniowym jest przechyłowa rama niepełnociągła. Jedynym źródłem sztywności postaciowej takiej ramy jest sztywność połączeń belek ze słupkami i sztywność zamocowania ramy w podstawie (posadzce). Ponieważ połączenia belek ze słupkami muszą pozwalać użytkownikowi na łatwą zmianę poziomu mocowania rygli, są więc realizowane za pomocą łączników mechanicznych, takich jak różnego rodzaju wypustki, haki itp., bez konieczności użycia śrub i spoin, tak jak w klasycznych połączeniach konstrukcyjnych. Takie połączenia charakteryzują się nieliniową zależnością M - Fi i są połączeniami półsztywnymi. Obecnie brak jest teoretycznych metod określania ich nośności, sztywności i zdolności do obrotu, pozwalających na modelowanie odpowiedniej zależności M - Fi, więc jedyną drogą do ich uzyskania są badania doświadczalne. Pierwszym celem niniejszego artykułu jest przedstawienie metod stosowanych w badaniach połączeń belek ze słupkami w stalowych regałach magazynowych, oraz zaprezentowanie wyników badań przeprowadzonych na jednej rodzinie połączeń. Badaniami objęto zarówno połączenia jednostronne (węzły skrajne, z dochodzącą belką tylko z jednej strony), jak i połączenia dwustronne (węzły środkowe, z dochodzącymi belkami z obu stron). Brano pod uwagę także różne rozmiary belek. Artykuł przedstawia otrzymane zależności M - Fi, jak i zaobserwowane formy zniszczenia. Drugim celem artykułu jest próba zastosowania metody składnikowej w celu oszacowania głównych własności analizowanych połączeń - ich nośności i sztywności początkowej. Wyniki otrzymane z zaprezentowanego modelu obliczeniowego są porównane z wynikami badań. Poziom zgodności osiągnięty przy zastosowaniu metody składnikowej pokazuje na możliwości jej praktycznego stosowania przy projektowaniu takich połączeń.

9

Reliability assessment of semi-rigid partial - strength steel joints and structures

Marek P., Křivý V.

Konstrukcje Stalowe

|

2003

|

nr 5

30-33

EN

The dramatic development of the computer technology allows to consider a transition from current structural reliability assessment methods developed in the pre-computer era, such as Partial Factors Method applied in Eurocodes, to probabilistic methods using simulation technique and the increasing potential of the available computers to its full. The paper briefly indicates the basics of a qualitatively new Simulation-Based Reliability Assessment Method, SBRA, applicable in the design and in codes. Hundreds of solved examples are available in the textbooks referred later in this paper (see also www.noise.cz/SBRA). Considering the application of SBRA, the paper turns attention to the substance of the reliability assessment of safety and serviceability of components and structures containing semi-rigid joints. Using pilot examples, the response of selected types of joints exposed to load combination is indicated, the reference values applied in the calculation of the probability of failure are defined and the analysis of the reliability function using simulation technique and leading to the calculation of the probability of failure Pf is indicated. The procedures and the results obtained according to the SBRA method and to the Eurocode EC3 are compared and discussed. Future studies on probabilistic reliability assessment of structure containing semi-rigid joints are indicated.

10

Identyfikacja parametrów modelu połączeń półsztywnych

Ziemiański L., Miller B., Piątkowski G.

Inżynieria i Budownictwo

|

1999

|

R. 55, nr 7-8

446-448

PL

Omówiono zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do identyfikacji parametrów modelu połączeń półsztywnych, opartej na danych geometrycznych i materiałowych połączeń.

EN

The paper presents application of Artificial Neuronal Networks for identification of parameters of semi-rigid connection model. Identification was based on the material and geometrical data of the connection.