Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Nieliniowa analiza ram stalowych z węzłami podatnymi

Reder Patrycja, Litewka Przemysław

Nowoczesne Hale

|

2024

|

Nr 1

21--28

PL

Artykuł porusza problem nieliniowej analizy węzłów podatnych w ramach stalowych. Na podstawie wyników badań laboratoryjnych zostały określone zależności między względnym kątem obrotu węzła a wartością momentu zginającego węzeł, które wykorzystano do obliczenia przemieszczeń i sił wewnętrznych w przekrojach ram. Proces ten był wykonywany iteracyjnie przy pomocy różnych technik nieliniowego rozwiązywania równań. Bazę do obliczeń stanowiła macierzowa wersja metody przemieszczeń. Głównym wnioskiem wynikającym z przeprowadzonych analiz jest stwierdzenie bezpieczeństwa przy zakładaniu liniowej zależności między momentem zginającym a kątem obrotu w projektowaniu inżynierskim. Zauważono także zdecydowanie większą efektywność metody Newtona-Raphsona nad metodą kolejnych przybliżeń. Ponadto zaobserwowano, że w konstrukcjach inżynierskich szybciej wyczerpie się nośność elementu, niż uzyska się nieliniową zależność moment - kąt.

EN

The paper addresses the issue of the non-linear analysis of semi-rigid joints in steel frames. The relationships between the relative angle of the joint rotation and the value of the bending moment of the joint were determined based on laboratory tests. The determined relationships were used to calculate displacements and forces in the frame elements. This process was performed iteratively using various non-linear equation solving techniques. The basis for the calculations was the matrix version of the displacement method. The main conclusion of the analyses is that the assumption of the linear relationship between the bending moment and the angle of rotation in engineering design is safe. It was also noted that the efficiency of the Newton-Raphson method is significantly higher than that of the method of successive approximations. In addition, it was observed that in engineering structures, the loss of the load carrying capacity of an element occurs before the non-linear moment-angle relationship zone is reached.

2

Obciążenie krytyczne niestężonych ram stalowych

Krystosik Przemysław

Inżynieria i Budownictwo

|

2021

|

R. 77, nr 5-6

232--234

PL

Omówiono zagadnienia dotyczące stateczności ram stalowych, ze szczególnym zwróceniem uwagi na problem określania obciążenia krytycznego w tych ramach. Przedstawiono propozycję algorytmu wyznaczania obciążenia krytycznego. Zamieszczono przykłady liczbowe.

EN

The paper presents the stability issue of unbraced steel frames with special attention paid to the problem of determining the value of critical load in these frames. In the paper was presented an algorithm of the critical load determination, and then it was used to calculate of certain steel frames.

3

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.

4

Assessment of stresses in reinforcement in the area of joints in composite steel-concrete slabs

Niedośpiał Marcin

Archives of Civil Engineering

|

2021

|

Vol. 67, nr 4

403--414

EN

The article draws attention to certain aspects of calculating the width of cracks and stresses in composite elements under bending, in which the slab is located in the tension zone. If semi-rigid joints are used in the element, in which the beam is attached to the column by bolts, two types of areas should be distinct in which the reinforcement stresses will be calculated in a different way. The method of calculating stresses in reinforcement will depend on the type of a used joint or on the distance of the considered cross-section from the semi-rigid joint. In order to distinguish the method of calculating stresses in the paper, two areas were introduced: specifically area B and area D. Area B will be the area where the principle of flat sections can be applied, and stresses in the reinforcement are determined using the classical theory by adding the component responsible for the tension stiffening phenomenon. Area D is the area in the vicinity of the semi-rigid joint, where the principle of flat sections cannot be applied. To calculate stresses, consider the balance of joints using the available models of the semi-rigid joint, in particular the spring model. The paper presents the formulas for calculating stresses in the D area for two types semi-rigid joints: joint with a flush end-plate with 2 rows of bolts are used and joint with an extended end-plate with 3 rows of bolts are used.

PL

W artykule zwrócono uwagę na pewne aspekty obliczania szerokości rys i naprężeń w zginanych elementach zespolonych w których płyta znajduje się w strefie rozciąganej. W przypadku zastosowania połączeń podatnych w elemencie, w którym belka mocowana jest do słupa za pomocą śrub, należy wyróżnić dwa rodzaje obszarów, w których inaczej obliczane będą naprężenia w zbrojeniu. Sposób ich obliczania będzie zależał od rodzaju zastosowanego połączenia lub od odległości rozpatrywanego przekroju od węzła podatnego. W celu wyróżnienia metody obliczania naprężeń w artykule wprowadzono dwa obszary: obszar B i obszar D. Obszar B będzie takim obszarem, w którym można zastosować zasadę płaskich przekrojów, a naprężenia w zbrojeniu wyznacza się korzystając z klasycznej teorii dodając składnik odpowiedzialny za zjawisko tension stiffening. Obszar taki znajdowaś się będzie na całej długości nad słupem, gdy zastosowano przegubowe oparcie belki ostatniej kondygnacji na słupie (Rys. 3a) czy węzeł sztywny (Rys. 3b) oraz w pewnej odległości od węzła podatnego (Rys. 3c). Obszar D jest to obszar w bezpośrednim sąsiedztwie węzła podatnego (Rys. 3c), gdzie zasada płaskich przekrojów nie ma zastosowania. Aby obliczyć naprężenia należy rozważyc równowagę węzła korzystając z dostępnych modeli węzła podatnego. W artykule przedstawiono wzory do obliczania naprężeń w obszarze D dla dwóch typów węzłów podatnych: gdy blacha jest zlicowana z górną powierzchnią belki i zastosowano 2 rzędy śrub oraz gdy blacha jest wypuszczona powyżej górnej powierzchni belki i zastosowano 3 rzędy śrub. W tablicy 2 zamieszczono wyniki obliczeń, dla momentu zginającego równego 200 kN·m (zbliżonego do wartości granicznej w SGU). Obliczenia przeprowadzono przy założeniu, że belka połączona jest ze słupem wykonanym z kształtownika HEB200 fyk = 235 MPa za pomocą blachy zlicowanej i 4 śrub M20. Przyjęto dwa warianty grubości blachy: 10 mm i 20 mm. Sztywność początkową węzła Sj,ini oraz współczynniki sztywności części składowych węzła wyznaczono ze wzorów zamieszczonych w [12, 13] przy założeniu, że na długości belki w strefie ujemnego momentu zginającego znajduje się 15 sworzni łączących płytę betonową z belką, a sztywność pojedynczego sworznia wynosi, zgodnie z zaleceniami normy [13], 100 kN/mm.

5

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.

6

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.

7

Wpływ podatności węzłów na analizę globalną stalowych ram portalowych

Studziński Robert, Ordziniak Paweł

Materiały Budowlane

|

2019

|

nr 2

16--19

PL

W artykule przedstawiono wpływ sztywności obrotowej węzłów okapowych na rozkład sił wewnętrznych i przemieszczeń w stalowych ramach portalowych. Analiza numeryczna obejmowała jeden układ poprzeczny wydzielony z układu przestrzennego, dla którego przeanalizowano 12 wariantów węzłów okapowych. Każdy z węzłów spełniał warunki nośności, ale charakteryzował się różną sztywnością obrotową, za pomocą której definiowano skończoną sztywność węzła okapowego ramy. Wykorzystano analizę nieliniową dla arbitralnie ustalonego obciążenia zewnętrznego. Otrzymane wyniki porównano z prętowym modelem referencyjnym zawierającym węzły sztywne. Wszystkie obliczenia przeprowadzono w programie AxisVM X4.

EN

The article presents the influence of the rotational stiffness of eaves joints on the distribution of internal forces and displacements in the steel portal frames. The numerical analysis consisted of one transverse system separated from the 3D model, for which 12 variants of eave joints were analyzed. Each of the joints fulfilled the load capacity conditions. The joints were characterized by different rotational stiffness. The tasks were solved using non linear analysis for an arbitrarily determined external load. All calculations were carried out in the AxisVM X4 program.

8

Experimental tests of steel unstiffened double side joints with flush and extended end plate

Kozłowski Aleksander, Kukla Damian

Archives of Civil Engineering

|

2019

|

Vol. 65, nr 4

127--154

EN

Experimental tests of steel unstiffened double side bolted end-plate joints have been presented. The main aim of the conducted tests was to check the behavior of joints in an accidental situation and possibility of creating secondary mechanism, i.e. catenary action in the scenario of column loss. Two types of end plate joints were tested: flush end-plate (FP) and extended end-plate (EP) with different thickness and different number of bolt rows in each. The tests were carried out on an isolated cross beam-column-beam type system until joint failure. During tests the available moment resistance and rotation capacity of bending joints and also values of tension forces in the beam were determined. The joints with extended end-plate have demonstrated higher bending and rotational capacity than flush end-plate. Significant deformation of column flanges, web and end plate were observed. The fracture of bolts was the failure mode of joints. Obtained results of axial force values in beam exceeded standard requirement what confirmed that the joints with unstiffened web column, flush or extended end-plate possess the ability of development the catenary action.

PL

W artykule przedstawiono badania doświadczalne śrubowych doczołowych nieużebrowanych węzłów obustronnych. Głównym celem badań było sprawdzenie możliwości utworzenia mechanizmu wtórnego, tzw. akcji cięgnowej w scenariuszu utraty słupa. Badaniu poddano dwa typy wezłów doczołowych: z blachą wpuszczoną (FP) i z blachą wystającą (EP) o różnej grubości oraz różnej liczbie rzędów śrub. Badania wykonano na wyizolowanym układzie krzyżowym belka-słup-belka do momentu zniszczenia połączenia. Wynikiem badań było określenie nośności połączeń przy zginaniu, ustalenie zdolności do obrotu tego typu połączeń oraz ustalenie wartości sił rozciągających w belkach. Połączenia z blachą wystającą wykazały większą nośność na zginanie oraz zdolność do obrotu niż węzły z blachą wpuszczoną. Miejscami znacznych odkształceń węzła były pasy i środnik słupa oraz blacha czołowa. Modelem zniszczenia węzłów było zerwanie śrub. Uzyskane w badaniach wartości siły osiowej w belkach przekroczyły wartości normowe, co potwierdza, że połączenia z nieużebrowanym środnikiem słupa, z blachą wpuszczoną lub blachą wystającą posiadają zdolność rozwoju akcji cięgnowej.

9

Stateczność niestężonych ram stalowych z węzłami podatnymi

Krystosik P.

Inżynieria i Budownictwo

|

2018

|

R. 74, nr 2

95--98

PL

Omówiono zagadnienie stateczności niestężonych ram stalowych o węzłach podatnych, ze szczególnym zwróceniem uwagi na problem określenia długości wyboczeniowej Lcr słupów tych ram. Omówiono sposoby wyznaczania długości wyboczeniowej słupów ram przy użyciu procedury uproszczonej, jak również na podstawie numerycznych metod analizy stateczności.

EN

The paper presents the issue of unbraced and semi-rigid steel frames stability with special attention paid to the problem of determining buckling length Lcr of columns in these frames. The paper discusses ways of buckling length determination in frames columns with the use of simplified procedure, as well as numerical method of stability analysis.

10

Obliczanie naprężeń w rozciąganym zbrojeniu podłużnym węzła stropu zespolonego stalowo-betonowego

Niedośpiał M.

Inżynieria i Budownictwo

|

2017

|

R. 73, nr 1

29--31

PL

Rozpatrując naprężenia w zbrojeniu należy rozróżnić obszary w bezpośrednim sąsiedztwie węzła i obszary w pewnym oddaleniu od węzła. Przedstawiono sposób obliczania naprężeń w rozciąganym zbrojeniu podłużnym w podatnym węźle stropu zespolonego oparty na metodzie składnikowej i normowym modelu węzła w bezpośrednim otoczeniu węzła.

EN

Analyzing the stresses in the reinforcement it is necessary to distinguish between the areas in the vicinity of joint and the areas at a distance from the joint. In this paper method of the stress calculations in reinforcement in semi-rigid joints of steel-concrete composite slabs are reported. The method based on component method and Eurocode standard joint model in the direct vicinity of the joint.

11

Sztywność łączników sworzniowych w elementach zespolonych stalowo-betonowych – zalecenia normy a wyniki badań

Niedośpiał M.

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

|

2017

|

z. 64, nr 1

395--406

PL

W niniejszym artykule przedstawiono zagadnienie sztywności sworzni główkowych w stropach zespolonych o płycie pełnej i płycie na blachach fałdowych. Norma projektowania konstrukcji zespolonych (Eurokod 4) sugeruje przyjęcie sztywności łącznika o średnicy 19 mm równej 100 kN/mm nie różnicując tej wartości ze względu na długość sworznia, stosunek grubości płyty w fałdzie do grubości ponad fałdą, czy wytrzymałości betonu. Analizując dostępny asortyment blach trapezowych stosowanych w stropach zespolonych zauważyć można, że powyższa wartość ma zastosowanie do bardzo wąskiej grupy blach z dostępnego asortymentu. Okazuje się, że dla większości z dostępnych profili blach należy wyznaczyć ją doświadczalnie. Sztywność sworznia będzie miała wpływ na charakterystykę M-Ø węzła (a tym samym na wartości sił wewnętrznych w przypadku stosowania węzłów podatnych) oraz na naprężenia w zbrojeniu (a tym samym na szerokość rys). W artykule zawarto przegląd badań dostępnych w literaturze i zamieszczono wyniki sztywności sworzni wyznaczone z krzywej siła – poślizg. Wyniki te mogą stanowić wskazówki i pomoc dla projektantów w przypadku analizy konstrukcji zespolonych.

EN

In this paper presents the problem of stiffness the headed studs in composite slabs are reported. The standard of composite structures (Eurocode 4) suggests a stiffness of the headed stud 19 mm connector equal to 100 kN/mm without differentiating the value due to the length headed stud, the ratio of slab thickness to the profiled steel sheeting height or concrete strength. Analyzing the assortment of profiled steel sheets used in composite slabs, it turns out that the above value can be applied to a very narrow set of profiled steel sheets. For other diameters of headed studs this value should be determined experimentally. The stiffness of headed stud will have an effect on the M-Ø characteristic of the joint (and thus the internal forces in the case semi-rigid joints) and the tension in the reinforcement bars (and thus the width of the cracks). The article provides an overview of research available in the papers and presents the results of stiffness studs derived from force - slip relationship. These results can provide guidance and assistance to designers in the analysis of composite structures.

12

Badania doświadczalne odkształcalności węzłów szkieletowych budynków drewnianych

Baszeń M.

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

|

2017

|

z. 64, nr 4/II

367--374

PL

Większość obecnie znanych modeli obliczeniowych zawiera uproszczenia, które powodują, że otrzymane dzięki nim wyniki sił wewnętrznych, naprężeń czy przemieszczeń obarczone są pewnymi błędami. Aby uzyskać prawidłowe rozwiązanie analizowanego problemu konieczne jest poznanie rzeczywistego sposobu pracy konstrukcji. Uwzględnianie w obliczeniach węzłów podatnych, ze znanymi wartościami ich podatności, pozwala na otrzymanie rozwiązania dokładnego. Możliwe jest to dzięki badaniom eksperymentalnym. W pracy zostały przedstawione wyniki badań doświadczalnych węzłów w szkieletowych budynkach drewnianych. Badania te przeprowadzono celem wyznaczenia podatności translacyjnej oraz rotacyjnej węzłów. Eksperymenty zostały przeprowadzone na modelach węzłów o zmniejszonych wymiarach poprzecznych w stosunku do rzeczywistych wymiarów elementów drewnianych konstrukcji szkieletowych. Wyniki innych badań doświadczalnych, wykazały, że zarówno eksperymenty na próbkach pełnowymiarowych, jak i małowymiarowych w dobry sposób przedstawiają sposób pracy konstrukcji. Podczas badań rejestrowano wielkości przemieszczeń charakterystycznych punktów w węzłach. Badania podatności translacyjnej i rotacyjnej prowadzone były niezależnie od siebie, na próbkach przedstawiających różne rodzaje węzłów. Podatność translacyjna obliczana była jako stosunek przyrostu przemieszczenia węzła do przyrostu siły obciążającej węzeł. W przypadku węzła z zablokowanym Podatność rotacyjną obliczano jako stosunek przyrostu kąta obrotu elementu obciążanego względem elementu podpierającego do przyrostu momentu zginającego. Podatność translacyjną określano dla dwóch rodzajów węzła, z zablokowanym oraz z możliwym przemieszczeniem w osi działającego obciążenia. Podatność rotacyjną określono natomiast dla różnych grubości obciążanego elementu. Otrzymane wyniki zaprezentowano w postaci wykresów zależności podatność-naprężenia. Powiązanie podatności z naprężeniami podyktowane zostało przeprowadzeniem eksperymentów na próbkach małowymiarowych.

EN

Most of currently known calculation models comprises simplicity. The values of internal forces, stresses or displacements obtained by these models are subjected to be inaccurate. To reach proper solution for analyzed problem it is necessary to recognize real behavior of the structure. The exact solution is possible by complying semi-rigid joints with its stiffness or semi-rigidity (inverse of stiffness) in the calculation model. The value of joint stiffness could be identified by experimental research. The paper presents results of experimental studies of joint behavior in wood light-framed structures. These studies were carried out to define axial and rotational stiffness (and semi-rigidity) of the joints. The experiments was processed on small-scale specimens. The results of other experimental studies showed that both the full-scale and small-scale experiments in a good way illustrate the behavior of the structure. During the tests displacements of specific point of the joints were recorded. The tests of axial and rotational semi-rigidity was carried out independently for different types of joints. The axial semi-rigidity of joint was calculated as the ratio of joint displacement increase to loading force increase, while rotational semi-rigidity as the ratio of joint rotation increase to bending moment increase. The axial semi-rigidity was determined for two types of joint with restricted and permissible displacement in the axis of external load. Rotational semirigidity was determined according to the thickness of rotated element. The obtained results were presented as graphs describing semi-rigidity-to-stress relationships. The semi-rigidity was linked with stress because the tests were not provided on normal dimension specimen.

13

Niezawodność stalowych statycznych systemów składowania

Rawska-Skotniczny A., Tylek I., Nalepka M.

Materiały Budowlane

|

2016

|

nr 2

47--48

PL

W artykule przedstawiono podstawowe zasady zapewniania niezawodności stalowych systemów składowania, nazywanych potocznie regałami wysokiego składowania. Omówiono rodzaje obciążeń działających na regały, ich kombinacje, a także wpływ różnych imperfekcji na obliczenia statyczne.

EN

In the paper the basic principles of providing the reliability of steel storage systems were described. The types of loads acting on the storage systems, their combinations, as well as the influence of various types of imperfections taken into account in the static calculation were discussed.

14

O wpływie podatności węzłów w szkieletowych konstrukcjach drewnianych na pracę statyczną konstrukcji

Baszeń M., Miedziałowski C.

Inżynieria i Budownictwo

|

2016

|

R. 72, nr 8

409--413

PL

Scharakteryzowano problematykę podatności węzłów szkieletowych konstrukcji drewnianych. Omówiono pracę węzłów w zależności od ich schematu statycznego. Zaprezentowano wyniki badań doświadczalnych węzłów, których celem było określenie wpływu obciążenia zewnętrznego na ich podatność.

EN

The paper presents problem of semi-rigidity of the joint in wood light-frame structures. Authors present behavior of joint work due to its static scheme. The results of experimental researches over the joints in wood light-frame structures are presented in the paper. The aim of these experiments was to specify the influence of the external loads on the semirigidity of the joint.

15

Spawane połączenia węzłów podatnych w kratownicach o prętach skratowania z kształtowników zamkniętych i pasach z dwuteownika

Broniewicz M.

Inżynieria i Budownictwo

|

2014

|

R. 70, nr 12

677--681

PL

Dokonano oszacowania nośności spoin w węzłach podatnych, określenia efektywnych długości spoin, sposobu ich rozmieszczenia w zależności od sztywności płytowej ścianek rur oraz wyznaczenia składowych naprężeń działających na poszczególne odcinki spoin. Zaproponowano sposób sprawdzenia nośności spoin pachwinowych w węźle K lub N ukształtowanym z nachodzeniem prętów o przekroju zamkniętym oraz pasach z dwuteowników.

EN

Estimation of resistance of welded semi-rigid joints is a complex issue because it requires determining of effective lengths of welds, their placement on the member walls with their different rigidity and distribution of components of the loads acting on each section of welds in various joint areas. The objective of this paper is to present the most up-to-date information to designers, teachers and researchers according design of welds for certain K and N joints with partially overlapped RHS brace members and I or H-section chord.

16

Uwagi o obliczaniu szerokości rys w węzłach stropów zespolonych stalowo - betonowych

Knauff M., Niedośpiał M

Budownictwo i Architektura

|

2014

|

Vol. 13, nr 3

111--118

PL

W artykule przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące zarysowania rozciąganej płyty żelbetowej w węzłach stropów zespolonych stalowo – betonowych. Według normy projektowania konstrukcji zespolonych [1] do obliczania szerokości rys wykorzystuje się zasady normy konstrukcji żelbetowych [2]. Z zaczerpniętego z [2] wzoru, w którym wzięto pod uwagę zjawisko „tension stiffening”, według [1] otrzymuje się zaskakująco duże naprężenia w zbrojeniu płyty, zwłaszcza dla niewielkiego stopnia zbrojenia. W związku z tym w artykule zamieszczono i skomentowano wyprowadzenie tego zaskakującego wzoru – rozpatrzono także przypadek nie uwzględniony w normie. W [1] nie rozróżnia się zjawisk zachodzących w bezpośrednim sąsiedztwie słupa od zjawisk zachodzących w pewnym oddaleniu od słupa. W związku z tym, proponuje się stosowanie w analizach, podobnie jak w [2], obszarów typu D (D od słowa „discontinuity”) w bezpośrednim sąsiedztwie węzła oraz obszarów typu B (od Bernoulli) w pewnym oddaleniu od węzła. Wywody teoretyczne rozpatrzono na tle wyników badań eksperymentalnych.

EN

In this paper some aspects of the calculation of the width of cracks in joints of steel-concrete composite slabs are reported. The code concerning design of composite steel and concrete structures for the calculation of crack widths refers to the code of reinforced concrete structures. The application of the formula, which takes into account „tension stiffening”, seems to lead to surprising results - for the elements with small reinforcement ratio, the obtained stress is much greater than the stress calculated in classical way i.e. without tension stiffening. The authors present the derivation of this formula - the result corresponds to the formula in the code but in the paper an additional case is taken into account. Furthermore, the authors suggest to consider two types of areas as in the RC code. Type D (D from "discontinuity") should be analyzed in the close surrounding of the column and type B (B from Bernoulli) areas at some distance from the column.

17

Zachowanie śrubowych węzłów doczołowych obciążonych w sposób powtarzalny

Ślęczka L.

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

|

2013

|

z. 60, nr 2

269--284

PL

Współczesne normy projektowania konstrukcji metalowych zalecają uwzględniać w analizie układów ramowych wpływ zachowania się węzłów. Podstawą opisu takiego zachowania jest charakterystyka moment-kąt obrotu M-ɸ, której głównymi parametrami są nośność przy zginaniu węzła Mj,R, początkowa sztywność obrotowa Sj,ini oraz zdolność do obrotu ɸC. Ocena właściwości strukturalnych węzłów obciążonych w sposób monotoniczny może zostać przeprowadzona za pomocą tzw. metody składnikowej, której główne zasady zawarte są w normie PN-EN 1993-1-8. Tymczasem rzeczywisty charakter obciążeń jest sumą oddziaływań stałych i zmiennych. Najczęściej występującymi obciążeniami zmiennymi w przypadku obiektów budownictwa ogólnego są oddziaływania wiatru, śniegu i obciążeń użytkowych. Pomijając obciążenie wiatrem, które jest najczęściej przenoszone przez kratowy układ stężający, łączny skutek obciążeń stałych i zmiennych, takich jak śnieg czy obciążenie użytkowe wobec ich stałego (grawitacyjnego) zwrotu działania powoduje przeważnie powstanie tętniącej zmienności oddziaływań, niezmieniającej znaku. Praca przedstawia analizę zachowania się śrubowych węzłów doczołowych poddanych różnym typom oddziaływania powtarzalnego, przy sterowaniu wartością kąta obrotu. Rozpatrzono trzy węzły z blachą wpuszczoną, o niepełnej nośności. Parametry geometryczne dobrano w nich tak, aby o nośności monotonicznej decydowały różne mechanizmy zniszczenia blachy czołowej i śrub rozciąganych. Oprócz obciążenia monotonicznego rozpatrzono trzy typy historii obciążenia zmiennego. Wyniki wskazują, że w przypadku niedużego zakresu zmienności obciążenia zachowanie węzłów w drugim i kolejnych cyklach obciążeń jest już czysto sprężyste, w przypadku zaś większych zakresów zmienności mogą pojawiać się w nich zjawiska degradacji nośności i sztywności.

EN

Modern structural codes recommend to take into account the effects of the behaviour of the joints on the distribution of internal forces and moments in frame structures. The structural properties of beam-to-column joints are expressed in the form of moment-rotation relationship (M-ɸ) and can be effectively predicted by the component method. But such prediction is valid only in case of monotonic loading. Under variable actions (cyclic or repeated) structural properties of joints can deteriorate in terms of strength, stiffness and energy dissipation capacity, and the effects of this deterioration influence the distribution of forces and moments and overall global behaviour of structure. The paper presents analysis of steel bolted end-plate joints, subjected to different histories of repeated actions, with control of rotation range. There were considered three partial-strength flush end-plate joints. Their geometrical parameters were differentiated in such a way, so that the three failure modes of end-plate in bending and bolt in tension, distinguished by EN 1993-1-8, were possible. Apart from monotonic loading, there were considered three types of repeated loading histories. Results shows, that in case of actions characterised by small range of variation, behaviour of joint is pure elastic in second and next cycles of loading, but in case of actions characterised by greater range of variation, deterioration of strength and stiffness can occur.

18

Wpływ podatności węzłów na przechył zastępczy w pozasprężystej analizie szkieletów stalowych

Tylek I., Kuchta K.

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

|

2013

|

z. 60, nr 2

285--299

PL

Zgodnie z zaleceniami współczesnych norm projektowania stalowych konstrukcji prętowych imperfekcje wprowadza się do modelu obliczeniowego już na etapie analizy statycznej. Najczęściej są to zastępcze imperfekcje geometryczne w postaci zastępczego przechyłu wstępnego szkieletu stalowego oraz zastępczego wygięcia wstępnego pręta ściskanego, które pozwalają pośrednio uwzględnić także imperfekcje różne od geometrycznych. W niniejszej pracy zagadnienia dotyczące imperfekcji analizowano przy zastosowaniu podejścia statystycznego, wykorzystując prętowo-tarczowy model szkieletu wielokondygnacyjnego wraz ze statystycznie uzasadnionymi imperfekcjami geometrycznymi. Wykorzystano model efektywnego losowego zastępczego przechyłu wstępnego sformułowanego przez Machowskiego na podstawie analizy statystycznej losowych przechyłów wstępnych słupów dla populacji szkieletów stalowych mających cechy próby reprezentatywnej. Celem pracy była wstępna analiza wpływu podatności węzłów na wartość statystycznie uzasadnionego zastępczego przechyłu wstępnego szkieletu w kontekście obowiązujących norm polskich. Obliczenia porównawcze przeprowadzono na przykładzie 9. kondygnacyjnego budynku o szkielecie stalowym, dla którego przyjęto dwuwymiarowy model prętowy o regularnej siatce dyskretyzacji. Konstrukcja była analizowana w zakresie sprężysto-plastycznym, model konstrukcji uwzględniał nieliniowość materiałową oraz nieliniowości geometryczne w postaci dużych przemieszczeń (tj. dużych translacji i dużych obrotów) oraz efekt wzmocnienia naprężeniowego. Zachowując nieodkształconą geometrię układu do modelu wprowadzono zastępcze poziome obciążenie imperfekcyjne związane zastępczymi losowymi przechyłami wstępnymi poszczególnych pięter lub zastępczym przechyłem wstępnym całego szkieletu. Jako kryterium wyznaczenia wyznaczania zastępczego losowego przechyłu wstępnego całego szkieletu przyjęto warunek zachowania przyrostu pracy obciążeń imperfekcyjnych układu z węzłami o zadanej sztywności odpowiadającej obciążeniu granicznemu. W analizowanym przypadku otrzymano wartości zastępczych losowych przechyłów wstępnych szkieletu zależne od sztywności początkowej węzłów rozpatrywanej ramy, co wskazuje na potrzebę dalszej analizy opisywanego zjawiska.

EN

According to contemporary standard recommendations for design of steel structures imperfections are taking into account in the stage of static analysis. Most often these are equivalent geometrical imperfections in the form of equivalent initial tilt of frame as a whole and equivalent initial bow of compressed bar which indirectly allow to take into consideration also imperfections other than geometrical. In this paper imperfection problems were analyzed with the use of statistical approach, utilizing bar-disk model of multistory building frame and statistically based geometrical imperfections. Model of effective random equivalent initial tilt formulated by Machowski on the basis of steel skeleton column initial tilts statistical analysis was used. The aim of this paper was analysis influence of joints rigidity on statistically based frame equivalent initial tilt value in the context of Polish standards currently in force. Comparative calculations were conducted for exemplary 9-story steel building frame. Two-dimensional bar structure model with regular mesh and elastic-plastic (bilinear) model of material was assumed. Large displacements (translations and rotations) and effect of stress stiffening were take into account. Random initial tilts of column or whole structure were introduced in the form of random horizontal equivalent forces. Random equivalent initial tilt for frame as a whole was determined according to criterion of imperfectional forces work increase for limit point on equilibrium path. In analyzed case values of frame random equivalent initial tilts turned out to be dependent on joint rigidity what indicates need of further analysis of described phenomenon.

19

Badania podatnych węzłów zaczepowych rygiel-słup w stalowych regałach magazynowych wysokiego składowania

Król P. A., Papadopoulos-Woźniak, Wójt J.

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

|

2013

|

z. 60, nr 2

153--174

PL

Stalowe regały magazynowe wysokiego składowania są jedną z najczęściej spotykanych i coraz powszechniej stosowanych szkieletowych konstrukcji cienkościennych. Typowy regał paletowy składa się z ramownicowych układów słupowych, połączonych skratowaniem, zapewniającym wymaganą sztywność w kierunku poprzecznym (Rys.1). W kierunku podłużnym konstrukcja nie jest w żaden sposób stężona, zaś odpowiednia sztywność układu jest zagwarantowana poprzez sztywność samych słupów, sztywność połączenia słupów nośnych z posadzką oraz sztywność podatnych węzłów zaczepowych rygiel-słup. W artykule przedstawiono wyniki badań przeprowadzonych na jednostronnych węzłach rygiel-słup typowego, niestężonego, systemowego rozwiązania regału paletowego. Próbom poddano dwie grupy rygli, z pełną oraz częściową spoiną łączącą blachę czołową połączenia zaczepowego z ryglem. Zależność pomiędzy momentem zginającym a kątem obrotu dla badanych grup ma dość podobny charakter, jednakże elementy z częściową spoiną przenoszą istotnie mniejszy moment zginający, a zniszczenie ma znacznie gwałtowniejszy charakter. Wartości sztywności określone dla poszczególnych grup węzłów na podstawie różnych dokumentów o charakterze normatywnym wykazują dość istotne różnice. Wskazuje to na konieczność przeprowadzenia dalszych badań oraz doprecyzowania procedury dotyczącej sposobu określania nośności i sztywności węzłów, gdyż znajomość tych parametrów jest niezbędna do prawidłowego zaprojektowania tego typu konstrukcji. Niezawodność analizowanych połączeń wpływa na bezpieczeństwo użytkowania całej konstrukcji, co jest szczególnie ważne ze względu na coraz powszechniejsze stosowanie stalowych regałów magazynowych w ogólnodostępnych powierzchniach sklepowych.

EN

Steel high storage pallet racks are one of the most common and more widely used skeletal thin-walled structures. A typical pallet rack consists of columnar structural systems, consisting of two separate columns connected with the set of diagonals, that provides the required stiffness in the transverse direction. In the longitudinal direction it is typical sway-frame structure not braced in any way, and the appropriate rigidity of the system is guaranteed by the rigidity of the columns themselves, and the stiffness of the column-to-floor and the beam-to-column semirigid joints. In this paper the results of series of experimental tests carried out on unilateral semirigid beam-to column joints applied in the typical pallet rack system solution are presented and discussed. The study involved two groups of beams, with full and partial weld seam connecting the front plate of the hooking joint. The relationship between the bending moment and the angle of rotation for the analyzed groups are similar in nature, but the elements with only a partial weld seam transfer substantially smaller bending moment. Stiffness defined for each group of joints based on various normative documents show quite significant differences. This points to the need for further studies to clarify the procedure on how to correctly determine the load capacity and stiffness of this type of joints, the knowledge of which is essential for the proper design of this type of construction. Reliability of the analysed joints affect the safety of the whole structure, which is particularly important because of the increasing use of steel storage racks systems in public areas of huge stores, supermarkets and malls.

20

O obliczaniu ram z węzłami podatnymi

Pałkowski S.

Inżynieria i Budownictwo

|

2011

|

R. 67, nr 11

586-588

PL

Przedstawiono wybrane metody obliczania ram stalowych z uwzględnieniem wytycznych Eurokodu 3. Metody te porównano z metodą ścisłą opartą na nieliniowej charakterystyce M-fi węzła. Rozwiązano i przedyskutowano przykład liczbowy.

EN

The chosen methods of calculation of semi-rigid frames according to Eurocode 3 have been presented in the paper. These methods are compared to the exact method based on the nonlinear M-fi joint relation. A numerical example has been solved and discussed.