Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Experimental verification of the method of calculation lap-joints in thin-walled constructions

100%

Wuwer W.

Archives of Civil Engineering

|

2007

|

tom Vol. 53, nr 4

663-681

EN

The paper presents the results of the experimental verification of the method of calculation of an m-bolt single-cut joint between two walls of cold-bent profiles, described in [2] and [3]. The author of [2] compared the numerical results, obtained by using this method, with the results of experimental investigations of a symmetrical 5-blind-bolt joint of walls 5.0 mm thick, made with blind-bolts BOM-R16 [1]. The paper contains a diagram illustrating the behaviour of a symmetrical 8-blind-bolt joint, loaded alternately by the bending moment šM, and the behaviour of a asymmetrical 4-blind-bolt joints, subjected simultaneously to bending and shearing. Also here the experimental results have been compared with the numerical results. It has been found out that in both investigated cases the rigidity was actually higher in the joints than calculated by means of the equations concerning this method. In both tested joints the loads were reiterated cyclically on stabilized levels. For the 4-blind-bolt joint the boundary curve of the load-carrying capacity was determined.

PL

Artykuł przedstawia wyniki doświadczalnej weryfikacji metody obliczania m-sworzniowego połączenia 1-ciętego ścianek kształtowników giętych na zimno, opisanej w pracach [2] i [3]. Porównano tam wyniki numeryczne uzyskane tą metodą z rezultatami badań doświadczalnych na przykładzie symetrycznego połączenia 5-sworzniowego ścianek o grubości 5,0 mm, wykonanego za pomocą sworzni jednostronnych BOM-R16 [1]. W niniejszym artykule zilustrowano na wykresach zachowanie się symetrycznego połączenia 8-sworzniowego, obciążonego naprzemiennie momentem zginającym šM, a także niesymetrycznego połączenia 4-sworzniowego, które poddano równoczesnemu zginaniu i ścinaniu. Porównano także wyniki doświadczalne z numerycznymi, stwierdzając w obu badanych przypadkach większą sztywność rzeczywistą połączeń w stosunku do sztywności obliczonej na podstawie równań sprawdzanej metody. Obciążenia obu badanych połączeń powtarzano cyklicznie na ustalonych poziomach. Dla połączenia 4-sworzniowego sporządzono krzywą graniczną nośności.

2

Badanie rozciąganych i zginanych połączeń zakładkowych w elementach cienkościennych

100%

Wuwer W.

Konstrukcje Stalowe

|

2003

|

tom nr 5 spec.

CD-CD

PL

Projektowanie konstrukcji prętowo-ramowych z kształtowników giętych - w przypadku stosowania w połączeniach łączników typu sworzniowego - wymaga uwzględnienia podatności węzłów w obliczeniach statycznych. Przedstawiono wyniki badania zakładkowych rozciąganych i zginanych połączeń kształtowników o grubości ścianki równej 5,0 mm, przy zastosowaniu sworzni jednostronnych, poddanych cyklicznym obciążeniom, odpowiednio pulsującym i naprzemiennym. Ustalono na drodze statystycznej nośność obliczeniową sworznia ze względu na stan graniczny owalizacji otworu. Porównano wartości sztywności połączeń obciążonych osiowo i zginanych.

3

O obliczaniu podatnych połączeń zakładkowych na wkręty samowiercące

100%

Wuwer W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2001

|

tom R. 57, nr 7

415-419

PL

Przedstawiono sposób analitycznego rozwiązania dowolnej płaskiej konstrukcji prętowej uwzględniający przemieszczenia "luzowe", które mogą wystąpić w połączeniach elementów prętowych. Na podstawie wyników przykładów liczbowych oceniono wpływ luzów w połączeniach na siły wewnętrzne i przemieszczenia konstrukcji.

EN

Analytical solution of arbitrary 2D bar structure taking into consideration flexible connection joining of elements is presented. Results of numerical examples documented the influence of internal forces and displacements of construction.

4

Próba oceny podatności węzłów w systemach konstrukcyjnych z kształtowników giętych

100%

Wuwer W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2002

|

tom R. 58, nr 10

573-577

PL

W ostatnim 10-leciu firmy zachodnie wybudowały w Polsce wiele hal, pawilonów, magazynów według własnych systemów konstrukcyjnych z kształtowników giętych na zimno, o grubościach ścianek około 1,0 do 4,0 mm. Zwrócono uwagę na zastosowane połączenia zakładkowe, najczęściej śrubowe. Przedstawiono wyniki obliczeń statyczno-wytrzymałościowych ramy o rozpiętości 12 m, zaprojektowanej z uwzględnieniem wpływu podatności w stykach śrubowych. Nośność w ryglach ramy obciążonej śniegiem w l strefie, sprawdzona według wzorów Eurokodu 3, została przekroczona.

EN

The Western systems of constructions made of steel cold-formed sections with walls thickness ca 1,0 up to 4,0 mm - realized in our country - are described. The lap joints used in these systems were discussed. Based on the example of frame structure loaded by snow and wind, columns and spandrel beams were designed with two rectangular half-closed channels. According to standard regulations Eurocode 3 it was found that the load capacity of spandrel beams is not satisfied.

5

Podatne połączenia na sworznie jednostronne w prętowych konstrukcjach cienkościennych

100%

Wuwer W.

Zeszyty Naukowe. Budownictwo / Politechnika Śląska

|

2006

|

tom z. 105

3-255

PL

Praca dotyczy zagadnień mechaniki połączeń cienkościennych konstrukcji stalowych. Celem jej było rozeznanie zachowania się zakładkowych połączeń wykonanych za pomocą łączników typu sworzniowego, a także rozwiązywanie na drodze analitycznej, z doświadczalną weryfikacją obliczeń przykładowych, połączeń obciążonych statycznie. W ostatnich latach obserwuje się w kraju znaczny popyt na lekkie i ekonomiczne konstrukcje stalowe z kształtowników giętych na zimno, projektowanych przez firmy zagraniczne, a następnie przez nie montowanych na placach budowy z pojedynczych prętów, przy użyciu śrub zwykłych lub częściowo sprężonych. Przy bogatej ofercie krajowego asortymentu kształtowników giętych na zimno brakuje rozwiązań połączeń sworzniowych sprawdzonych doświadczalnie, które pozwoliłyby projektować budowlane konstrukcje, a równocześnie zapewnić im efektywny i szybki montaż. Współczesnym wymaganiom montażowym, eksploatacyjnym i ekonomicznym mogą, zdaniem autora, sprostać - dopuszczone do stosowania przez ITB - sworznie jednostronne BOM. Mają one dużą rezerwę nośności obliczeniowej w stosunku do obciążenia niszczącego, mogą więc zapewnić połączeniom odpowiednią trwałość, a konstrukcjom należyte bezpieczeństwo. Sworznie jednostronne umożliwiają łączenie ścianek kształtowników o przekrojach otwartych z zamkniętymi, co niewątpliwie jest ich zaletą konstrukcyjną. Brak w dostępnej literaturze przedmiotowej metody obliczania dowolnego, zakładkowego połączenia odkształcalnego, równocześnie zginanego i ścinanego, zachęcał do podjęcia trudu rozwiązania tego problemu. Z analizy materiałów publikacyjnych (rozdział 1) wynika, iż niejednokrotnie podejmowano próbę rozwiązania mimośrodowo ścinanego połączenia zakładkowego, z wykorzystaniem układu trzech równań równowagi i uwzględnieniem zależności fizycznej "obciążenie-przemieszczenie" opisującej zachowanie się łącznika w połączeniu zakładkowym. Warunek momentów zapisywano wówczas względem nieznanego położenia chwilowego środka obrotu. Rozwiązanie polegało na iteracyjnym poszukiwaniu współrzędnych środka obrotu aż do spełnienia warunków równowagi. W rozdziale 2 opracowano metodę obliczania układów prętowych z węzłami podatnymi, ujmującą występujące w połączeniach przemieszczenia trwałe, nazywane "luzowymi". Wykorzystano tu zasadę prac dopełniających, wyrażającą związek między: krzywizną, wydłużeniem i odkształceniem postaciowym a przemieszczeniami uogólnionymi. Metoda ta umożliwiła dokonanie ilościowej oceny wpływu przemieszczeń "luzowych" na rozkład sił wewnętrznych w prostych ramach. Sztywności połączeń zakładkowych ustalono na podstawie ścieżek równowagi statycznej między kątem obrotu i krzywizną, uwzględniającej wymiary połączenia. Zmiany wartości momentów zginających w przykładowej ramie określone w stosunku do wartości w ramie z węzłami sztywnymi przekraczały 40%, a przemieszczenia poziome na wysokości naroży zwiększyły się aż 85%. Porównano wyniki uzyskane w dwu przypadkach, tj. kiedy do obliczeń wprowadzono wartości sztywności siecznych i sztywności stycznych połączeń. Przyjęcie sztywności siecznych okazało się jednak zbyt dużym uproszczeniem, bowiem różnice w wartościach momentów i przemieszczeń poziomych przekraczały 20%. W rozdziale 3 sformułowano układ równań, opisujący wytężenie zakładkowego połączenia na łączniki typu sworzniowego. W modelu obliczeniowym rozpatrzono podatne połączenie dwu blach o różnych grubościach i odmiennych gatunkach stali, obciążone momentem zginającym M oraz dowolnie ukierunkowaną siłą ścinającą W, będącą wypadkową siły podłużnej H i siły poprzecznej V. Obciążenia, przekazywane z jednej blachy na drugą, powodują wzajemne przemieszczanie się tychże. Blachy ulegają składowym przesunięciom u i v, równoległym odpowiednio do kierunków obciążeń H i V, oraz trzeciej składowej obrotu o kąt ø, spowodowanej momentem M. Połączenie zostało potraktowane jako złożone z dwu blach-tarcz sztywnych oraz sztywno-plastycznych łączników. Założono, że w całym zakresie obciążenia M i W, tj. od zera do zniszczenia połączenia, narastają równocześnie i proporcjonalnie. W związku z powyższym kierunek wypadkowych przemieszczeń øi w osi i tego łącznika nie ulega zmianie. Przyjęto ponadto, iż zachowane zostają początkowe odległości między łącznikami, tzn. że deformacje blach występują jedynie w bliskim otoczeniu łączników, związane z owalizacją otworów. Siły docisku trzpieni sworzni do blach imitują siły Si, zaczepione w projektowanych środkach otworów; kierunki działania tych sił są prostopadłe do promieni łączących osie łączników z chwilowym środkiem obrotu R. Założono także, że łączniki - podczas wzajemnego przemieszczania się blach - "stoją" w swoich projektowanych osiach. Układ równań - z niewiadomymi siłami Si oraz trzema przemieszczeniami u, v, ø - można w ogólnym przypadku przedstawić w postaci równań równowagi, jednego uogólnionego równania konstytutywnego oraz odpowiednich związków geometrycznych. Równanie równowagi momentów zginających zapisano względem dowolnie usytuowanego początku układu współrzędnych prostokątnych. Równanie konstytutywne jest funkcją odwrotna w stosunku do zależności Si-øl+e, zachodzącym w punkcie i między łączonymi blachami. W rozdziale 4 zamieszczono wyniki własnych badań doświadczalnych, których głównym celem było: -wyznaczanie nośności obliczeniowej na odcisk z uwzględnieniem stanu granicznego owalizacji w przypadku sworzni jednostronnych ø 13,6, typu BOM R16 - w jednociętych połączeniach zakładkowych blach o grubości 4,0 i 5,0 mm; - ustalenie zależności S1-øl+e, wiążących obciążenie S1 pojedynczego sworznia z wzajemnym przemieszczeniem całkowitym σ l+e łączonych blach, o grubościach wynoszących 4,0 i 5,0 mm; -badanie trzech połączeń statycznie wewnętrznie niewyznaczalnych : symetrycznego 5-sworzniowego i niesymetrycznego 4-sworzniowego - rozciąganych mimośrodowo oraz 8-sworzniowego - zginanego naprzemiennie; - badania symetrycznych połączeń rozciąganych i zginanych naprzemiennie w celu poznania kształtu pętli histerez, przy różnych poziomach obciążeń i historiach obciążenia. Ścieżki równowagi statycznej połączeń rozciąganych osiowo, rozciąganych mimośrodowo i zginanych, obciążanych w jednym kierunku oraz naprzemiennie opisują zmniejszanie sztywności podczas cyklicznych procesów zwiększania obciążeń. Powtarzalność wyników w zginanych naprzemiennie połączeniach 8-sworzniowych okazała się lepsza aniżeli w połączeniach 4- i 5-sworzniowych. Podczas badania połączeń rozciąganych mimośrodowo pomierzono współrzędne chwilowego ("wędrującego") środka obrotu. W rozdziale 5 na wykresach M-ø porównano wyniki analizy numerycznej trzech statycznie wewnętrznie niewyznaczalnych połączeń z wynikami doświadczalnymi. Sformułowane układy równań badanych przypadków połączeń rozwiązano za pomocą programu Mathematica. Uzyskano przy tym dość dobrą zgodność wyników. Potwierdziły ja także porównywane, pomierzone i obliczone numerycznie, wartości współrzędnych chwilowego środka obrotu. Analizowano przyczyny rozrzutu wyników badań doświadczalnych w przypadku badania kilku jednakowych elementów próbnych , a także pewnych różnic między wynikami analizy numerycznej oraz rezultatami badań. Rozrzut wyników badań mógł byc spowodowany: ograniczoną dokładnością wykonywania otworów w ściankach i ich wypełnieniem materiałem tulejek, zmeczeniem materiału ścianek w bliskim otoczeniu sworzni na skutek działania obciążenia cyklicznego, zróżnicowanymi siłami tarcia obrotowego na skutek działania obciążenia cyklicznego, a także historia obciążenia. W przypadku porównywania wyników doświadczalnych i numerycznych różnice mogły ponadto pochodzić od sił tarcia obrotowego występujących w osiach łączników, których model obliczeniowy nie uwzględniał. W rozdziale 6 sporządzono krzywe graniczne symetrycznego połączenia 5-sworzniowego oraz niesymetrycznego połączenia 4-sworzniowego, obciążonych siłami M i W. Krzywe te zilustrowano na wykresach, w układach bezwymiarowych współrzędnych prostokątnych M / M gr, W / w gr. Pozwalają one sprawdzić nośność danego połączenia przy dowolnych wartościach obciążeń, bez konieczności żmudnego rozwiązywania układu równań nieliniowych. Wyróżniono trzy przypadki stanów granicznych. Przypadek I dotyczy sytuacji, gdy co najmniej jeden łącznik w połączeniu był obciążony siłą równą jego nośności obliczeniowej. Przypadek II, gdy wzajemne przemieszczenia łączonych ścianek osiągały wartość graniczną δ gr = 3,0 mm dla najbardziej wytężonego łącznika. Przypadek III odpowiada teoretycznemu stanowi granicznemu zniszczenia połączenia, gdy obciążenie każdego łącznika przybliżało się do wartości granicznej. W rozdziale 7 zamieszczono wzory opisujące trzy sztywności chwilowe, związane z wzajemnymi przemieszczeniami blach u, v oraz ø, towarzyszącymi odpowiednio sile podłużnej H i sile poprzecznej V oraz momentowi zginającemu M. Wyprowadzone wzory stanowią związki interakcyjne, zachodzące pomiędzy trzema sztywnościami w dowolnym połączeniu. Każdą z trzech sztywności wyrażono za pomocą: sztywności początkowej, parametru degradacji sztywności i współczynnika redukcji sztywności. Trzy parametry degradacji ωm, ωh i ωv uwzględniają zmienność globalnego uszkodzenia plastycznego zachodzącego w połączeniu, pod działaniem odpowiednio obciążeń M, H i V. Trzy współczynniki redukcyjne γm, γh i γv ujmują ilościowy wpływ wzajemnego oddziaływania na siebie trzech sztywności. Ustalanie wartości współczynników redukcyjnych mogą ułatwić plany warstwicowe, naniesione w układach współrzędnych prostokątnych M / M gr, W / W gr, które sporządzono dla wybranych połączeń. Plany warstwicowe wykorzystano w przykładowych obliczeniach statycznych ramy kratowej z ryglem kratowym (rozdział 8). Wyniki obliczeń pozwoliły ocenić: w pierwszym przypadku - wpływ trzech sztywności chwilowych, z pominięciem współczynników redukcyjnych, na rozkład sił wewnętrznych w ramie, w drugim - wpływ trzech czynności chwilowych z uwzględnieniem związków interakcyjnych. W rozdziale 9 opracowano wnioski z badań i podano kierunki dalszych prac. Wyniki pracy wykazują określoną wartość praktyczną w odniesieniu do konstrukcji wykonywanych z kształtowników giętych na zimno. Liczne wyniki badań doświadczalnych, metoda obliczania połączenia odkształcalnego, sposób postępowania przy sporządzaniu krzywych granicznych i planów warstwicowych współczynników redukcyjnych oraz wzory do obliczania sztywności chwilowych mogą stanowić istotny krok na drodze do opracowania krajowego systemu konstrukcyjnego układów kratowo-ramowych projektowanych z kształtowników cienkościennych o przekrojach zarówno otwartych, jak i zamkniętych.

EN

The dissertation deals with problems concerning the mechanism of joints in thinwalled steel structures. Its aim was to find out the behaviour of lap joints realized by means of bolt-type connections, and to solve statically loaded joints, analytically verifying this problem by exemplary calculations. In recent years a considerable demand for light and economical steel constructions, consisting of cold-bent profiles, is to be observed in this country, which have been designed by foreign producers and also realized by them in situ applying single bars and simple or partially prestressed bolts. In spite of an ample offer of assortments of cold-bent profiles produced in Poland, there are no experimentally checked solutions concerning bolt joints, which would permit to design building constructions and at the same time also allow their effective and fast assembly. Blind bolts, the application of which has been permitted by the Institute of Building Technology in Warsaw, can - in the author's opinion - face the requirements of assembling and operation as well as the economical requirements. They display a large reserve of computational load-carrying capacity in relation to the destructive load, and thus can be ensure an adequate durability and safety. Blind bolts permit to connect the walls of profiles with open cross-sections with those having closed cross-sections, which is doubtlessly a favourable feature. Available literature dose not provide any method of calculating any arbitrary deformable lap joint, simultaneously bent and sheared; this encouraged the author to cope with the solution of this problem. The analysis of publications (chapter 1) indicates that attempts to solve eccentrically sheared lap-joints have been made more than once, making use of three equations of equilibrium and taking into account the physical relation "load-displacement", which describes the behaviour of the blind bolt in the lap joint. The condition of moments was then expressed versus the unknown position of the instantaneous center of rotation. The solution consisted in the iterative search for the co-ordinates of the center of rotation until the conditions of equilibrium were satisfied. Chapter 2 deals with a method of calculating bar systems with flexible nodes, formulating the constant displacements occurring in the joints, called "clearances". For this purpose the principle of complementary work was applied, which expresses the relation between the curvature, the elongation and non-dilatational strain on the one hand and generalized displacements on the other. Thanks to this method it was possible to assess quantitatively the effect of "loose" displacements on the distribution of the internal forces in simple frames. The rigidity of lap-joints was determined basing on the paths of static equilibrium, of stretched joints with screws and blind bolts, making use of the relation between the angle of rotation and the curvature and taking into account the dimensions of the joint. The changes of the values of bending moments in the exemplary frame, determined in relation to these values in a frame with rigid nodes, exceeded 40%, whereas horizontal displacements on the level of the quoins increased up to 85%. The results concerning two case were compared with each other, viz. when the calculations comprised the values of secant rigidities and tangential rigidities of the joints. Considerations concerning secant rigidities, however, proved to be a too large simplification, because the differences of the values of moments and horizontal displacements exceeded 20%. In chapter 3 a set of equations is formulated, describing the effort of a lap-joint in blind-bolt connections. The model of calculations considers a flexible joint of two steel sheets with different thickness, made of different kinds of steel, loaded with the bending moment M and an arbitrarily directed shearing force W, which is the resultant of the longitudinal force H and transverse force V. Loads transferred from one steel sheet to the other cause their mutual displacements. The sheets are subjected to constituent displacements u and v, parallel, respectively, to the directions of the load H and V, and also to the third component of rotation by the angle ø, due to the moment M. The joint was treated as a complex joint of two rigid disk sheets and stiff connections. It has assumed that the loads M and W increase simultaneously and proportionally in the whole range, i.e. from zero to the destruction of the connection. Therefore, the direction of the resultants of displacements in the axis of the i-th fastener remains unchanged. Moreover, it has been assumed that the initial distances between the bolts will be kept, i.e. deformations of the sheets will occur only in the close vicinity of the blind bolts, due to the ovalization of the holes. The forces of the pressure of the mandrels to the sheets imitate the forces S1 attached in the designed centers of the holes; these forces operate perpendicularly to the radii connecting the axes of the connections with an instantaneous center of rotation R. It has also been assumed that during the mututal displacements of the sheets the quoins "stay" in their designed axes. The set of equations with unknown forces S1 and three displacements u, v, ø, can in general be presented as equations of equilibrium, one generalized constitutive equation and adequate geometrical relations. The equation of equilibrium for the bending moments has been expressed versus the arbitrarily situated origin of the rectangular coordinate system. The constitutive function is an anti-function versus the relation Si-øl+e, i connecting the load Si of a single blind bolt with the displacement - øl+e, i in the point between the joined steel sheets. Chapter 4 presents the results of the author's own experimental investigations, carried out in order to: -determine the calculated load-carrying capacity to pressure, taking into account the boundary state of ovalization, in the case of blind bolts Ø 13.6 mm, type BOM R16 - in single-cut lap-joints of sheets 4.0 and 5.0 mm thick; -determine the relation S1-øl+e, connecting the load S1 of a single blind bolt with the mutual total displacement øl+e of the joined sheets, 4.0 and 5.0 mm thick; -investigate three statically internally not determinable connections, viz. a symmetrical five-blind-bolt joint and unsymmetrical four-blind-bolt joint - both stretched eccentrically- and an eight an eight-blind-bolt alternately bent connection; - investigate symmetrical joints, alternately stretched and bent; in order to find out the shape of the hysteresis loops at various levels of loads and histories of loading. The paths of static equilibrium of axially stretched, eccentrically stretched and bent joints, loaded in one direction an alternately, describe the decreasing rigidity in the course of cyclic processes of increasing the load. The recurrence of the same results in alternately bent eight-blind-bolt joints proved to be better than in the case of four- and five-blind-bolt joints. In the course of investigating eccentrically stretched joints also the coordinates of the instantaneously center rotation ("wandering") was measured. In the diagrams of M-ø, presented in chapter 5, the results of the numerical analysis concerning three statically internally undeterminable joints have been compared with experimental results. The formulated sets of equations concerning the investigated joints have been solved by means of the programme Mathematica, obtaining a rather good agreement of results, which were also confirmed by compared, measured and numerical calculated of results, which were also confirmed by compared, measured and numerical calculated values of the coordinates of the instantaneous center of rotation. The reasons of the scattering of experimental results of investigations concerning several identical test elements have been analyzed, as well as some differences between the results of investigations. The scattering of the results of investigations may also be due to the limited accuracy in the drilling of the holes in the walls and to filling the bushes with material, the fatigue of the material of the walls in the vicinity of the blind bolt due to the cyclic loading, the differentiated forces of rotational friction in the complex state of loading the joint, and also by the history of loading. In the case of the compared experimental and numerical results these differences might also result from the forces of rotational friction in the axes oh the joints, which has not been taken into in the model of calculations. Chapter 6 contains boundary curves of a symmetrical five-blind-bolt and unsymmetrical four-blind-bolt joints, both of them loaded with the forces M and W. These curves have been shown in the diagrams as non-dimensional systems of rectangular coordinates M / M lim, W / W lim, permitting to check the load-bearing capacity of the given joint at any arbitrary values of the loads, without the necessity of an arduous solution of a set of non-linear equations. Three boundary states have been distinguished. The first one concerns a situation when at least one blind bolt in the connection was loaded with a force equal to its calculated load-bearing capacity. The second case - in which the mutual displacements of the joined walls achieved the boundary value δ = 3.0 mm, in the joint subjected to the highest effort. The third case corresponds to the theoretical boundary stste of destruction of the joint, when the load of each fastener approached the boundary value. Chapter 7 provides formulae describing the instantaneous rigidities connected with the mutual displacements of the steel sheets u, v and ø, accompanying, respectively, the longitudinal force H and transverse V as well as the bending moment M. The derived formulae constitute interactive relations, occurring between three rigidities in any arbitrary joint. Each one of them is expressed by the initial rigidity, the parameter of degradation of the rigidity and the coefficient of reduction of the rigidity. Three parameters of degradation ωm, ωh and ωv take into account the variability of the global plastic destruction in the joint affected by the loads M, H and V. Three reducing coefficients γm, γh and γv express the quantitative effect of the interaction of three rigidities. The determination of the values of the reducing coefficients may be facilitated by applying contour plans plotted in the rectangular co-ordinate systems m / Mlim, W/ W lim concerning the selected joints. Contour plans were applied in exemplary static calculations, carried out for a latticed frame and a frame with a frame transom (chapter 8). The results of calculations permitted to assess in the first case the influence of three instantaneous rigidities, neglecting the reducing coefficients, on the distribution of internal forces in the frame, and in the second case - the effect of three instantaneous rigidities, taking into account the interactive connections. Chapter 9 presents conclusions resulting from these investigations and suggests trends for further investigations. The results of the presented investigations are of a definite practical value in the case of constructions consisting of cold-bent profiles. Numerous results of experimental investigations, the method of calculating a deformed joint, the way of dealing with the setting up of boundary curves and contour plans of the reducing coefficients and the suggested formulae for calculating instantaneous rigidities - may be the essential step in the way to develop a system of construction of lattice-frame systems, valid for this country, designed of thin-walled profiles with open as well as closed cross-sections.

6

Investigations and calculation of lap joints with special blind bolts

100%

Wuwer W.

Archives of Civil Engineering

|

2005

|

tom Vol. 51, nr 2

253-280

EN

In order recognize the behavior of joints joined by means of special blind bolts, in thin-walled structures, the author has tried to solve this problem analytically in connection with an experimental verification of exemplary calculations. Basing on his own investigations he has set up a regression curve for one single blind bold, describing the relation between load and displacement. The regression function was introduced into a set of equations, which permits to calculate any arbitrary multi-bolt joint, simultaneously loaded with the bending moment and the shearing force. The results of numerical calculations concerning a five-blind-bolt joint in the case of a proportional increment of partial loads, were checked experimentally. Thus, a good agreement of both numerical and experimental results has been obtained. By means of the suggested set of equations the interactive influence of the shearing force on the load-bearing capacity and rigidity of the investigated joint has been illustrated. Besides that, boundary curves of the load-bearing capacity of the joint have been plotted.

PL

Celem rozeznania zachowania się w konstrukcjach cienkościennych połączeń na łączniki sworzniowe podjęto w artykule próbę rozwiązania tego zagadnienia na drodze analitycznej, z doświadczalną weryfikacją obliczeń przykładowych. Na podstawie badań własnych ustalono dla pojedynczego sworznia jednostronnego krzywą regresji, opisującą zależność obciążenie-przemieszczenie. Funkcję regresji wprowadzono do układu równań, pozwalającego obliczać dowolne połączenie wielo sworzniowe, równocześnie obciążone momentem zginającym i siłą ścinającą. Wyniki obliczeń numerycznych uzyskane dla połączenia 5. sworzniowego, w przypadku proporcjonalnego narastania obciążeń składowych, sprawdzono doświadczalnie. Uzyskano dobrą zgodność wyników numerycznych i doświadczalnych. Przy wykorzystaniu zaproponowanego układu równań zilustrowano graficznie wpływ interakcyjny siły ścinającej na nośność i sztywność połączenia. Sporządzono także krzywe graniczne nośności połączenia.

7

Sztywność zginanych zakładkowych połączeń elementów cienkościennych na łączniki mechaniczne

100%

Wuwer W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2000

|

tom R. 56, nr 12

683-688

PL

Podano zależności między kątami obrotu i krzywiznami w połączeniach podatnych z luzami oraz określające sztywność tych połączeń przy zginaniu. Wykorzystując wyniki badania połączeń na wkręty samowiercące określono wpływ trwałych przemieszczeń "luzowych" na ugięcie belek o przekroju prostokątnym z kształtownika giętego na zimno.

EN

Dependances between twist angles and curvature in flexible joints with clearence, and determining rigidities of these joints submitted to bending have been reported. Using results of testing joints with self-threading bolts, the influence of clearanc on stable displacements have been determined.

8

Analysis of a lap-joint in a thin-walled structure under combined bending and shearing load

63%

Wuwer W. , Walentyński R.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2010

|

tom Vol. 3, no. 2

71-81

EN

Basing on an experimentally verified mathematical nonlinear model describing the statical behavior of an arbitrary joint of thin-walled profiles a numerical analysis of a five-blind-bolt lap-joint has been carried out. Diagrams of three cases of limit curves: I – limit load bearing capacity, II – limit displacements and III – limit of the mathematical model have been plotted. Additionally, two limit surfaces of the joint have been presented. The main aim of the contribution is an analysis of the mutual influence of the shearing force and the moment on the corresponding rigidities. To show this, the interaction relations between rotation, transverse and axial rigidities have been expressed in terms of rigidity reduction coefficients. Their diagrams are presented in form of contour plots. The analysis has been carried out for different angles of the direction of the shearing force. Contour plots of displacements and the corresponding forces are shown for selected bolts, too. It has been shown that the coefficients of rigidity reduction are not sensitive to changes of the angle of transverse forces direction, whereas some forces in the bolts change considerably with this angle.

PL

Bazując na doświadczalnie zweryfikowanym nieliniowym modelu opisującym statyczne zachowanie się dowolnego połączenia cienkościennych profili przeprowadzono numeryczną analizę połączenia zakładkowego na pięć łączników. Zostały narysowane wykresy trzech przypadków krzywych granicznych: I – granicy nośności, II – granicy przemieszczeń i III – granicy modelu matematycznego. Głównym celem pracy jest analiza wzajemnego wpływu siły ścinającej i momentu na odpowiadające sztywności. Aby to pokazać, relacje interakcyjne pomiędzy obrotem, a sztywnościami poprzecznymi i osiowymi zostały wyrażone poprzez współczynniki redukcji sztywności. Zostały one pokazane w postaci map konturowych, Te analizy zostały przeprowadzone dla różnych kątów kierunku siły ścinającej. Dla wybranych łączników przestawiono też mapy konturowe przemieszczeń i odpowiadających im sił. Pokazano, że współczynniki redukcji sztywności nie są wrażliwe na zmiany kąta kierunkowego sił poprzecznych, natomiast niektóre siły w łącznikach zmieniają się istotnie wraz z tym kątem.

9

Awaria dachu ze stalowymi płatwiami kratowymi

63%

Wuwer W. , Swierczyna S.

Przegląd Budowlany

|

2010

|

tom R. 81, nr 3

34-38

PL

Przedstawiono przyczyny uszkodzenia płatwi kratowych o rozpiętości 12,0 m pokrytych płytami korytkowymi. Stalową konstrukcję nośną dachu 5-nawowego budynku halowego rozdzielni na terenie elektrowni zrealizowano niezgodnie z projektem technicznym, zmieniając m. in. zarys geometryczny płatwi oraz jej schemat statyczny. Przyczyną awarii było także pominięcie w obliczeniach normowego obciążenia śniegiem, wynikającego z możliwości gromadzenia się "worków śnieżnych" na połaciach dachowych niższych naw bocznych budynku.

EN

This paper reports the reasons for damage suffered by grid purlins spaced at 12.0 m and covered with channel-type slabs. The steel supporting structure of the roof of a five-bay switching station building on the site of a power plant was constructed not in accordance with the technical design, resulting in changes to, among other things, the geometrical outline of the purlin and its static arrangement. Another reason for the failure was that the calculations did not take account of the standard snow load resulting from the possible accumulation of snow pockets on the roof slopes over the building's lower side bays.

10

Experimentally and analytically based shaping of a built-up compression bar with deformable joints of the branches

63%

Słowiński K. , Wuwer W.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2015

|

tom Y. 112, iss. 1-B

107--131

EN

This paper presents the course and results of a research programme aimed at the determination of the design buckling resistance of an axially compressed RHS column strengthened using two shorter U-sections. Connections of the tube and the channel branches were fabricated using BOM blind fasteners. Results of the experimental tests demonstrated the satisfactory efficiency of the performed strengthening of the tubular bar. Parametric analyses performed based on the validated theoretical model allowed the identification of the key factors influencing the effectiveness and economic efficiency of the strengthening process.

PL

W artykule przedstawiono przebieg i wyniki programu badawczego, którego celem było określenie obliczeniowej nośności wyboczeniowej ściskanego osiowo pręta o przekroju rurowym prostokątnym, wzmocnionego za pomocą dwóch krótszych gałęzi ceowych. Połączenia gałęzi rurowej i ceowych wykonano przy użyciu łączników jednostronnych BOM. Wyniki badań wykazały zadowalającą skuteczność wzmocnienia. Analizy parametryczne wykonane przy użyciu modelu teoretycznego umożliwiły identyfikację kluczowych czynników wpływających na skuteczność i efektywność ekonomiczną procesu wzmocnienia.

11

Nowoczesna technologia zwiększania nośności stalowych prętów ściskanych

63%

Słowiński K. , Wuwer W.

Materiały Budowlane

|

2014

|

tom nr 7

76--78

PL

W artykule przedstawiono możliwości zastosowania elementów złożonych bliskogałęziowych, z podatnymi połączeniami gałęzi,wcelu zwiększania nośności wyboczeniowej ściskanych osiowo elementów prętowych w konstrukcjach obiektów nowo projektowanych oraz istniejących. Potwierdzono doświadczalnie dużą skuteczność zastosowanego sposobu wzmacniania elementów prętowych o przekrojach zamkniętych, na drodze łączenia ich z dwiema krótszymi gałęziami wspomagającymi z kształtowników giętych na zimno z blach (zob. również [6]) o przekrojach otwartych, przy użyciu – dostępnych na rynku krajowym – nowoczesnych łączników jednostronnych typu BOM-R16-4. W artykule podkreślono również korzyści ekonomiczne wynikające z zastosowania proponowanego sposobu kształtowania elementów złożonych.

EN

The paper presents the possibility of applying closely spaced built-up elements with flexible connections of the branches, to enhance the buckling resistance of bar elements loaded in axial compression, in structures of newly designed and existing buildings. Experimental results confirmed high efficiency of the applied method for strengthening bar elements about closed sections by joining them with two shorter supporting branches made of cold-formed sections about open cross sections, using – available on the domestic market – modern blind bolts BOM-R16-4. Moreover, the economic benefits associated with the usage of the proposed method of forming built-up elements were emphasized in the article.

12

O konstrukcji hełmów na wieżach trzech kościołów zabytkowych

63%

Wuwer W. , Kowolik B.

Inżynieria i Budownictwo

|

2001

|

tom R. 57, nr 10

561-564

PL

Opisano trzy realizacje hełmów. We wszystkich przypadkach ustrojami nośnymi były przestrzenne konstrukcje mieszane, w których szkielety stalowe o podstawach ośmioboków foremnych decydowały o ich sztywności, a elementy drewniane ułatwiały uzyskanie powierzchni walcowych na bocznych ścianach hełmów.

EN

Three steel skeleton dome constructions with octagonal bases and wooden sheating have been described.

13

O niektórych przyczynach katastrofy stalowej konstrukcji przekrycia pawilonu handlowego

63%

Swierczyna S. , Wuwer W.

Inżynieria i Budownictwo

|

2008

|

tom R. 64, nr 3

146-149

PL

Opisano przyczyny zawalenia się przekrycia pawilonu handlowego o wymiarach w rzucie 30,0x30,0 m. Podano wyniki przeprowadzonych analiz statyczno-wytrzymałościowych konstrukcji oraz wykazano nieprawidłowości w jej projektowaniu i wykonaniu w warsztacie, a także montażu na budowie.

EN

The reasons for failure of the purlins and roof-trusses covering the market hall, with a projection of the dimensions 30,0 x 30,0 m have been described. The steel structure of the roof had been designed incorrectly and realized carelessly in the work-shop, and badly mounted on the spot. In such a state it should not have been permitted for general use.

14

Projektowanie połączeń jednociętych w ramach z kształtowników giętych na zimno

63%

Wuwer W. , Kowalik B.

Konstrukcje Stalowe

|

2009

|

tom nr 2

34-40

15

O błędach w rozwiązaniu stalowej konstrukcji budynku szkieletowego

63%

Wuwer W. , Kowolik B.

Inżynieria i Budownictwo

|

2002

|

tom R. 58, nr 5

235-237

PL

Opisano rozwiązanie, w którym istniejący budynek trzykondygnacyjny planowano rozbudować o pięć dodatkowych segmentów. Budowę przerwano po wykonaniu trzech segmentów. Wskutek tego zmieniono warunki pracy zaprojektowanej konstrukcji. Na podstawie przeprowadzonej analizy stwierdzono występowanie zagrożenia bezpieczeństwa konstrukcji jednego z segmentów. Podano sposób wyeliminowania tego zagrożenia.

EN

The existing building has to be enlarged of five additional segments but the construction is stopped after realization of three segments. This fact has changed design assumptions and create emergency state of the construction. Method of hazard elimination is proposed.

16

Technologia łączników jednostronnych typu BOM w zastosowaniu do wykonywania połączeń dociskowych w konstrukcjach metalowych - cz. I

63%

Słowiński K. , Wuwer W.

Fastener : rynek elementów złącznych

|

2015

|

tom nr 2

50--54

PL

W niniejszym artykule (pierwszym z zaplanowanego cyklu) podana zostanie charakterystyka systemu łączników BOM, jak również omówiony będzie dotychczasowy stan wiedzy na temat zachowania się połączeń zakładkowych z tymi łącznikami. Przedstawione zostaną możliwości zastosowania łączników BOM do wykonywania dociskowych połączeń prętów w lekkich konstrukcjach stalowych.

17

Rama kratownicowa z kształtowników cienkościennych połączonych sworzniami

63%

Swierczyna S. , Wuwer W.

Konstrukcje Stalowe

|

2007

|

tom nr 3

38-40

18

Rekonstrukcja hełmów na wieżach kościołów zabytkowych

63%

Wuwer W. , Kowolik B.

Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej. Budownictwo

|

2001

|

tom Z. 39

143-152

PL

W referacie opisano trzy realizacje projektów rekonstrukcji hełmów na wieżach kościołów zabytkowych. W założeniach projektowych kierowano się powszechnie stosowaną zasadą, która opowiada się za wprowadzeniem rozwiązań konstrukcyjnych i materiałowych podkreślając wręcz, że dany obiekt zabytkowy lub fragment obiektu wznoszony jest właśnie dzisiaj. We wszystkich trzech przypadkach ustrojami nośnymi były przestrzenne konstrukcje mieszane, w których szkielety stalowe o podstawach osmioboków foremnych decydowały o sztywności hełmów, a elementy drewniane pomagały głównie w uzyskaniu niepowtarzalnych powierzchni walcowych na ich ścianach bocznych.

EN

Three realizations of reconstructions of the cupolas over the historical churchtowers are presented in this paper. At the basement of design practice was occupied the following position: in reconstruction works - at preservation of ancient monuments - should be introduced so structural and material solutions, which underline downright that whole object or their part is erected just nowadays. In all three causes the spatial mixed constructions were as load bearing structures; the steel skaletons were decided about the rigidity of the cupolas, however timber elements were helpfull meanly in forming (shaping) of the cylinder surfaces of the cupolas.

19

Tarcie w sworzniowych 1-ciętych połączeniach ścianek kształtowników giętych na zimno

63%

Swierczyna S. , Wuwer W.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2008

|

tom z. 50 [256]

241-250

PL

Przedstawiono wyniki badania tarcia posuwistego oraz obrotowego, występującego w równocześnie ścinanych i zginanych 1-ciętych połączeniach ścianek kształtowników giętych na zimno z blach, wykonanych za pomocą sworzni jednostronnych BOM R16-4. Tarcie posuwiste uwzględnia uzyskana doświadczalnie wynikowa krzywa zależności zachodzącej między obciążeniem pojedynczego sworznia w połączeniu tylko ścinanym, a wzajemnym w jego osi przemieszczeniem łączonych ścianek. Wpływ tarcia obrotowego na sztywność połączenia ścinanego i zginanego badano na przykładzie elementów próbnych, w postaci dwu blach łączonych za pomocą jednego sworznia, zabudowanych w stanowisku badawczym umożliwiającym pomiar wzajemnego przemieszczania się tych blach w kierunku działania siły ścinającej, oraz kąta obrotu spowodowanego momentem skrętnym. Przedstawiono następnie układ równań opisujący zachowanie się połączenia 3-sworzniowego, poddanego jednoczesnemu działaniu siły ścinającej i momentu zginającego, a także wyniki badań doświadczalnych czterech takich połączeń. Autorzy zamierzają wykonać obliczenia numeryczne, które pozwolą porównać wyniki teoretyczne z rzeczywistym zachowaniem się połączenia.

EN

The paper presents the results of investigations concerning sliding and journal friction occurring in simultaneously sheared and bent single-cut joints of cold-bent angle bars, executed by means of blind bolts type BOM R16-4. Sliding friction is taken into account by the experimentally obtained resulting curve of the relation between the load of a single bolt in a merely cut joint and its mutual axial displacement of the joined walls. The effect of journal friction on the rigidity of the sheared and bent joint was tested on the example of experimental elements in the form of two steel sheets connected by means of only one bolt, which were placed in test stand permitting to measure the mutual displacements of these steel sheets in the direction of the shearing force and the angular displacement caused by torque moment.

20

Wstępne założenia do autorskiego systemu konstrukcyjnego budynków z kształtowników giętych z połączeniami na łączniki sworzniowe

63%

Wuwer W. , Słowiński K.

Zeszyty Naukowe Wyższej Szkoły Technicznej w Katowicach

|

2014

|

tom nr 6

7-18

PL

W artykule przedstawiono możliwość zastosowania łączników jednostronnych typu BOM w konstrukcjach budynków wykonanych z kształtowników giętych na zimno z blach. Zaletą konstrukcyjną proponowanego systemu prętowego jest możliwość wykorzystania w projektowaniu, kształtowników rurowych o przekrojach prostokątnych oraz racjonalnego kształtowania konstrukcji kratowych, z niewspółśrodkowym połączeniem prętów w węzłach bez blach węzłowych. Zaproponowana technologia połączeń gwarantuje łatwy i szybki montaż konstrukcji na placu budowy, z pojedynczych prętów. Przytoczono publikacje, umożliwiające projektantom zapoznanie się ze wzorami na nośność i sztywność dowolnego podatnego połączenia zakładkowego dwu blach o grubościach 4 i 5 mm – o dowolnych: liczbie łączników i ich rozmieszczeniu – poddanego złożonemu stanowi obciążeń. Omówiono także problematykę projektowania prętów złożonych blisko gałęziowych z podatnymi połączeniami gałęzi. Przedstawiono wyniki badań doświadczalnych tych prętów, wskazujące na konieczność uwzględniania w procedurze sprawdzania ich stateczności, przemieszczeń zachodzących w połączeniach gałęzi.

EN

The paper presents the possibility of application of blind bolts BOM in constructions of building structures made from cold-formed sections. The advantage of the proposed structural system is the possibility of using in the design process tubular sections with rectangular section and also rational shaping of lattice structures with eccentrically connected bars in the nodes, without gusset plates. The proposed technology ensures easy and quick assembly of the construction on building site, using individual bars. The publications were quoted, which enable designers to familiarize themselves with the formulas for the resistance and stiffness of any flexible, overlap connection of two sheets with thickness of 4 and 5 mm – of any: the number of fasteners and their arrangement – subjected to the complex state of load. The issue of designing built-up closely spaced bars with flexible connection of the branches was also discussed. Presented results of experimental studies indicate the necessity of taking into account displacements occurring in the connections of the branches, in the procedure of checking of stability of the bars under consideration.