Informacje uzupełniające: Nośność połączeń z przykładką środnika

Transkrypt

Informacje uzupełniające: Nośność połączeń z przykładką środnika przy ścinaniu
SN017a-PL-EU
Informacje uzupełniające: Nośność połączeń z przykładką
środnika przy ścinaniu
Dokument ten zawiera reguły wyznaczania nośności przy ścinaniu „prostych” połączeń
typu belka-słup, lub belka-belka, realizowanych przy uŜyciu przykładki środnika w postaci
blachy. Reguły odnoszą się do połączeń śrubowych niespręŜanych (tj. kategorii “A” –
połączeń typu dociskowego), podlegających ścinaniu. Dokument obejmuje zakresem
przykładkę środnika, podpieraną belkę i podpierający słup (belkę). Opisane zasady mogą
być uŜyte do oceny globalnej nośności na ścinanie, uwzględniającej moŜliwe postacie
zniszczenia, wyznaczone w oparciu o zasady oceny nośności części podstawowych złącza
podane w PN-EN 1993-1-8.
Zawartość
1.
Model obliczeniowy
2
2.
Parametry geometryczne
3
3.
Śruby przy ścinaniu
5
4.
Przykładka środnika przy docisku
5
5.
Przykładka środnika przy ścinaniu (przekrój brutto)
6
6.
Przykładka środnika przy ścinaniu (przekrój netto)
6
7.
Przykładka środnika przy ścinaniu (rozerwanie blokowe)
7
8.
Przykładka środnika przy zginaniu
7
9.
Zwichrzenie przykładki środnika
7
10.
Środnik belki przy docisku
8
11.
Środnik belki przy ścinaniu (przekrój brutto)
9
12.
Środnik belki przy ścinaniu (przekrój netto)
9
13.
Środnik belki przy ścinaniu (rozerwanie blokowe)
9
14.
Środnik podpierającego słupa lub belki (przeciąganie)
10
15.
Projektowanie spoiny
10
16.
Wymagania co do ciągliwości
11
17.
Wymagania zdolności do obrotu
11
18.
Zakres stosowania
12
19.
Literatura
12
Strona 1
SN017a-PL-EU
1.
Model obliczeniowy
Połączenia z przykładką środnika mogą być uwaŜane za węzeł „prosty” według EN1993-1-1
§5.1.2 (1) i (2) oraz EN1993-1-8 §5.1.1 (1), (2) i (3). Szersze omówienie węzłów prostych
znajduje się w SN020. Tak więc wpływ węzła nie musi być uwzględniony w analizie ramy.
JednakŜe przy projektowaniu samego połączenia, linia przekazania reakcji podporowej tj.
miejsce, w którym moment zginający ma wartość zerową, zaleŜy od podatności elementu
podpierającego. W praktyce, w większości przypadków pojawia się sytuacja, w której
podpora nie jest ani całkowicie sztywna, ani całkowicie podatna. Dlatego bezpiecznym
podejściem jest projektować zarówno śruby, jak i spoiny na działanie siły poprzecznej
i momentu zginającego. W związku z tym istnieją dwa modele obliczeniowe, jeden dotyczący
wymiarowania grupy śrub, w którym zakłada się linię przekazania reakcji podporowej na licu
elementu podpierającego, i drugi model, słuŜący do wymiarowania spoin, w którym zakłada
się linię przekazania reakcji podporowej w środku cięŜkości śrub. Te dwa modele
obliczeniowe pokazano na Rys. 1.1.
1
1
3
1
3
4
2
2
Dla spoin
Dla grupy śrub
Przyjęta linia przekazania
reakcji podporowej
2
Dla spoin
Dla grupy śrub
reakcji podporowej
Dla spoin
Dla grupy śrub
reakcji podporowej
Legenda: 1. Przykładka środnika
2. Podpierana belka
3. Podpierający słup
4. Podpierająca belka
Rys. 1.1
Przykładka środnika poddana działaniu reakcji podporowej
Nośność połączenia przy ścinaniu jest najniŜszą nośnością określoną dla poszczególnych
form zniszczenia. Tablica 1.1 przedstawia zestawienie reguł określania poszczególnych form
zniszczenia.
Strona 2
SN017a-PL-EU
Tablica 1.1
Nośność na ścinanie połączenia z przykładką środnika
Forma zniszczenia
Numer rozdziału
VRd,1
3
VRd,2
4
Przykładka środnika przy ścinaniu (przekrój brutto)
VRd,3
5
Przykładka środnika przy ścinaniu (przekrój netto)
VRd,4
6
Przykładka środnika przy ścinaniu (rozerwanie
blokowe)
VRd,5
7
VRd,6
8
VRd,7
9
Środnik belki przy docisku
VRd,8
10
Środnik belki przy ścinaniu (przekrój brutto)
VRd,9
11
Środnik belki przy ścinaniu (przekrój netto)
VRd,10
12
Środnik belki przy ścinaniu (rozerwanie blokowe)
VRd,11
13
Środnik podpierającego słupa lub belki
(przeciąganie)
VRd,12
14
2.
Parametry geometryczne
bp
bp
gh
e1,b
gh
gv
e1,b
e1
a
p1
hp
e1
p1
e1
e1
he
a
p1
p1
e 2 e2,b
hp
e 2 p 2 e2,b
z
n 2= 1
Rys. 2.1
gv
he
z
n2 = 2
Parametry geometryczne połączenia z przykładką środnika..
Strona 3
SN017a-PL-EU
a
grubość spoiny pachwinowej
Av,net
przekrój netto blachy przykładki środnika
d0
średnica otworu
e1
pionowa odległość osi skrajnego otworu do najbliŜszego brzegu (przykładka
środnika)
e1,b
j.w., lecz do brzegu belki lub jej podcięcia
e2
poprzeczna odległość osi skrajnego otworu do najbliŜszego brzegu (przykładka
środnika)
e2,b
j.w., lecz w przypadku belki
fub
wytrzymałość na rozciąganie śruby
fu,b1
wytrzymałość na rozciąganie podpieranej belki
fu,b2
wytrzymałość na rozciąganie podpierającej belki
fu,c
wytrzymałość na rozciąganie podpierającego słupa
fu,p
wytrzymałość na rozciąganie blachy przykładki środnika
fy,b1
granica plastyczności podpieranej belki
fy,b2
granica plastyczności podpierającej belki
fy,c
granica plastyczności podpierającego słupa
fy,p
granica plastyczności blachy przykładki środnika
gh
odstęp poziomy pomiędzy elementem podpierającym a podpartą belką
gv
odstęp pionowy pomiędzy wierzchem belki a wierzchołkiem przykładki środnika
hb
wysokość podpieranej belki
he
odległość pomiędzy spodem przykładki środnika a dolną powierzchnią pasa belki
hp
wysokość blachy przykładki środnika
I
moment bezwładności grupy śrub
n
całkowita liczba śrub (tj. n1 × n2)
n1
liczba poziomych szeregów śrub
n2
liczba pionowych rzędów śrub
p1
pionowa podziałka śrub
p2
pozioma podziałka śrub
r
promień wyokrąglenia pomiędzy środnikiem a stopką podpartej belki
tp
grubość przykładki środnika
tw,b1
grubość środnika podpartej belki
tw,b2
grubość środnika belki podpierającej
tw,c
grubość środnika słupa
z
pozioma odległość od środka cięŜkości śrub do lica elementu podpierającego
Strona 4
SN017a-PL-EU
3.
VRd,1
n Fv,Rd
=
(1 + α n )2 + (β n)2
Nośność przy ścinaniu pojedynczej śruby Fv,Rd jest określona w Tablicy 3.4 normy PNEN1993-1-8 jako:
Fv,Rd
=
α v f ub A
γ M2
W przypadku jednego rzędu śrub (n2 = 1, ∴ n = n1)
α
=0
β
=
6z
n (n + 1) p1
W przypadku dwu rzędów śrub (n2 = 2, ∴ n = 2n1)
α
=
z p2
2I
β
=
z p1
(n1 − 1)
2I
=
(
)
n1 2 1
p2 + n1 n12 − 1 p12
2
6
gdzie:
I
4.
VRd,2
n
=
2
 1+ α n   β n 

 +

F
 F

b,
Rd,
ver
b,
Rd,
hor

 

2
Gdzie α, β oraz n są zdefiniowane powyŜej, w rozdziale 3.
Nośność na docisk jednej śruby Fb,Rd jest podana w Tablicy 3.4 normy PN-EN1993-1-8 jako:
Fb, Rd =
k1α b f u d t
γ M2
Dlatego pionowa nośność na docisk pojedynczej śruby w przykładce środnika Fb,Rd,ver
wynosi:
Strona 5
SN017a-PL-EU
=
Fb, Rd, ver
gdzie:
k1α b f u, p d t p
γ M2
αb
 e
p1 1
= min 1 ;
− ;
 3d o
3
d
4
o

k1

e
= min  2 ,8 2 − 1,7;
 do
1,4

f ub
; 1,0 

f u, p


p2
− 1,7; 2 ,5 
do

Podobnie pozioma nośność na docisk pojedynczej śruby w przykładce środnika Fb,Rd,hor
wynosi:
=
Fb, Rd, hor
gdzie:
k1α b f u, p d t p
γ M2
αb =
 e
p2 1
min 2 ;
− ;
 3d o
3
d
4
o


f ub
; 1,0 

f u,p

k1

e
= min  2 ,8 1 − 1,7;
 do

p1
− 1,7; 2 ,5 
do

1,4
5.
Przykładka środnika przy ścinaniu (przekrój
brutto)
V Rd,3
=
hp t p
f y, p
1,27
3 γ M0
Uwaga: Współczynnik 1,27 uwzględnia redukcję nośności przy ścinaniu, wywołaną
momentem zginającym, patrz poz. (1) literatury (rozdział 6.3.3). Dalsze objaśnienia, patrz:
Development of a European process for the design of simple structural joint in steel frames
(po francusku), RENKIN Sandra, Diploma work, University of Liege, June 2003.
6.
Przykładka środnika przy ścinaniu (przekrój
netto)
VRd,4
gdzie:
Av,net
= Av,net
f u,p
3 γ M2
= t p (hp − n1d 0 )
Strona 6
SN017a-PL-EU
7.
Przykładka środnika przy ścinaniu (rozerwanie
blokowe)
VRd,5
= Veff,2,Rd
Korzystając z § 3.10.2 (3) PN-EN1993-1-8:
Veff,2,Rd =
0,5 f u,p Ant
γ M2
+
1
3
f y,p
Anv
γ M0
gdzie:
Ant
jest rozciąganym przekrojem netto
d 

W przypadku pojedynczego szeregu śrub (tj. n2 = 1) Ant = t p  e2 − 0 
2 

d 

W przypadku dwu szeregów śrub (tj. n2 = 2) Ant = t p  p 2 + e2 − 3 0 
2 

Anv
jest ścinanym przekrojem netto
= tp (hp – e1 – (n1 – 0,5) d0)
8.
Jeśli hp ≥ 2,73 z wówczas:
VRd,6
=∞
W przeciwnym wypadku:
VRd,6
=
Wel f y,p
z γ M0
gdzie:
Wel
9.
VRd,7 =
=
t p hp2
6
Wel σ
z γ M0
gdzie:
Strona 7
SN017a-PL-EU
t p hp2
Wel
=
σ
 tp 
= 235 × 81 
z
6
2
(N/mm2 )
Uwaga: Zwichrzenie powstaje z powodu napręŜeń ściskających w dolnej części blachy
przykładki środnika powstających od zginania.
10. Środnik belki przy docisku
VRd,8
n
=
2
 1+ α n   β n 

 +

F
 F

 b,Rd,ver   b,Rd,hor 
2
Gdzie α, β oraz n są współczynnikami zdefiniowanymi w rozdziale 3.
Nośność przy docisku pojedynczej śruby Fb,Rd jest podana w Tablicy 3.4 PN-EN1993-1-8
jako:
Fb,Rd
=
k1α b f u d t
γ M2
Tak więc pionowa nośność środnika podpartej belki przy docisku pojedynczą śrubą Fb,Rd,ver
jest określona jako:
Fb, Rd, ver =
gdzie:
k1α b f u, b1 d t w, b1
γ M2
αb
 p
1
= min  1 − ;
 3d
 o 4
k1
e

= min  2,8 2,b − 1,7;
do

f ub
;
f u,b1

1,0 


1 .4 p 2
− 1,7;
do

2,5 

Podobnie pozioma nośność środnika podpartej belki przy docisku pojedynczą śrubą Fb,Rd,hor
wynosi:
Fb, Rd, hor =
gdzie:
k1 α b f u, b1 d t w, b1
αb
γ M2
e
= min  2 ,b ;
 3d
 o
p2 1
− ;
3d o 4

; 1,0 

f u, b1

f ub
Strona 8
SN017a-PL-EU
k1


p
= min 1,4 1 − 1,7; 2,5 
 do

11. Środnik belki przy ścinaniu (przekrój brutto)
Korzystając z § 6.2.6 (2) EN1993-1-1:
f y,b1
VRd,9 = Vpl,Rd = Av, b
3 γ M0
12. Środnik belki przy ścinaniu (przekrój netto)
VRd,10 = Av, b, net
f u,b1
3 γ M2
gdzie:
Av, b, net = Av, b − n1d 0t w, b1
13. Środnik belki przy ścinaniu (rozerwanie
blokowe)
VRd,11 = Veff,2, Rd
Korzystając z § 3.10.2 (3) PN-EN1993-1-8:
0,5 f u, b1 Ant
1
A
Veff,2, Rd
=
+
f y, b1 nv
γ M2
γ M0
3
gdzie:
Ant
jest rozciąganym przekrojem netto
d 

W przypadku jednego rzędu śrub (tj. n2 = 1) Ant = t w, b1  e2, b − 0 
2 

d 

W przypadku dwu rzędów śrub (tj. n2 = 2) Ant = t w, b2  p2 + e2, b − 3 0 
2 

Anv
jest ścinanym przekrojem netto
= t w, b1 (e1, b + (n1 − 1) p1 − (n1 − 0,5)d 0 )
Strona 9
SN017a-PL-EU
14. Środnik podpierającego słupa lub belki
(przeciąganie)
Jeśli przykładka środnika jest połączona do środnika podpierającego słupa lub środnika
podpierającej belki
VRd,12 =
gdzie:
t w hp 2 f u
6z
tw
jest grubością środnika podpierającego słupa lub belki, tw,c lub tw,b2
fu
jest wytrzymałością na rozciąganie podpierającego słupa lub belki, fu,c lub fu,b2
15. Projektowanie spoiny
NaleŜy zaprojektować dwustronną spoinę pachwinową, o nośności nie mniejszej niŜ nośność
przykładki środnika na rozciąganie. Spoiny naleŜy rozpatrywać jako poprzeczne. Spoiny
spełniające powyŜszy warunek mają następujące grubości:
a ≥ 0,46t p w przypadku gatunku stali S235 przykładki środnika
tp
1
a
2
s
t f,c , t w,c , t w,b2
Legenda:
Rys. 15.1
1. Przykładka środnika
2. Element podpierający
a: grubość spoiny
s: wymiar boku spoiny
Spoina pachwinowa – jej grubość i wymiar boku
a ≥ 0,48tp w przypadku gatunku stali S275 przykładki środnika
a ≥ 0,55tp w przypadku gatunku stali S355 przykładki środnika
Strona 10
SN017a-PL-EU
16. Wymagania co do ciągliwości
Aby zapewnić odpowiednią ciągliwość, zaleca się spełnienie następujących wymagań:
•
VRd < min (VRd,1 ; VRd,7 ) oraz
•
Jeśli VRd = VRd,3 ; VRd,4 ; VRd,5 ; VRd,6 ; VRd,9 ; VRd,10 lub VRd,11 wówczas
VRd,1 > min (VRd,2 ; VRd,8 )
17. Wymagania zdolności do obrotu
Aby zapewnić odpowiednią zdolność do obrotu, naleŜy spełnić wymagania (1) i (2) lub
wymaganie (3) podane poniŜej.
hp ≤ d b1
(1)
gdzie
d b1 = hb − 2t f, b1 − 2r
φavailable > φrequired
(2)
gdzie:
“Wymagana zdolność do obrotu ” φrequired zmienia się zaleŜnie od układu konstrukcyjnego
i obciąŜenia. Na przykład, w wypadku belki swobodnie podpartej (o rozpiętości L i momencie
bezwładności przekroju I) poddanej działaniu obciąŜenia równomiernie rozłoŜonego
(γGg+γQq) w stanie granicznym nośności (SGN):
φrequired =
•
(γ G g + γ Q q ) L 3
24 EI
Jeśli z >
φ available
•
2
 hp

+ he  , wówczas:
 2

(z − g h )2 + 
= ∞
W przeciwnym wypadku:
Strona 11
SN017a-PL-EU



φavailable = arcsin 




z
(z − g h )
2
 hp

+  + he 
 2

2







z
−
g
h 
 − arctan 

 hp

 + he 

 2



(3) NaleŜy ukształtować połączenie zgodnie z zaleceniami podanymi w SN016 dla fazy
wstępnego projektowania lub ukształtować połączenie zgodnie ze wskazówkami
zawartymi w publikacji (2).
18. Zakres stosowania
Zapisy tego dokumentu odnoszą się tylko do połączeń z jednym lub dwoma rzędami śrub (t.j.
n2=1 albo n2=2) i wykonanych jako połączenia niespręŜone kategorii A - połączenia typu
dociskowego, zgodnie z PN-EN 1993-1-8 §3.4.1.
19. Literatura
Zapisy zawarte w niniejszym opracowaniu oparte są na następujących publikacjach:
(1) European recommendations for the design of simple joints in steel structures Document prepared under the supervision of ECCS TC10 by: J.P. Jaspart, S. Renkin
and M.L. Guillaume - First draft, September 2003.
(2) Joints in Steel Construction – Simple Connections (P212). The Steel Construction
Institute and The British Constructional Association Ltd., 2002.
Strona 12
SN017a-PL-EU
Protokół jakości
TYTUŁ ZASOBU
Informacje uzupełniające: Nośność połączeń z przykładką środnika
przy ścinaniu
Odniesienie
ORYGINAŁ DOKUMENTU
Imię i nazwisko
Instytucja
Data
Stworzony przez
Abdul Malik
SCI
01/2005
Zawartość techniczna sprawdzona
przez
Boris Jurasinovic, Edurne
Nunez
SCI
07/2005
Zawartość redakcyjna sprawdzona
przez
D C Iles
SCI
16/9/05
1. Wielka Brytania
G W Owens
SCI
16/9/05
2. Francja
A Bureau
CTICM
16/9/05
3. Szwecja
A Olsson
SBI
15/9/05
4. Niemcy
C Müller
RWTH
14/9/05
5. Hiszpania
J Chica
Labein
16/9/05
G W Owens
SCI
22/5/05
Zawartość techniczna zaaprobowana
przez:
Zasób zatwierdzony przez
Koordynatora Technicznego
TŁUMACZENIE DOKUMENTU
Tłumaczenie wykonał i sprawdził:
Tłumaczenie zatwierdzone przez:
L. Ślęczka, PRz
B. Stankiewicz
PRz
Strona 13
SN017a-PL-EU
Informacje ramowe
Tytuł*
Seria
Opis*
Dokument ten zawiera reguły wyznaczania nośności przy ścinaniu „prostych” połączeń typu
belka-słup, lub belka-belka, realizowanych przy uŜyciu przykładki środnika w postaci blachy.
Reguły odnoszą się do połączeń śrubowych niespręŜanych (tj. kategorii “A” – połączeń typu
dociskowego), podlegających ścinaniu. Dokument obejmuje zakresem przykładkę środnika,
podpieraną belkę i podpierający słup (belkę). Opisane zasady mogą być uŜyte do oceny
globalnej nośności na ścinanie, uwzględniającej moŜliwe postacie zniszczenia, wyznaczone w
oparciu o zasady oceny nośności części podstawowych złącza podane w PN-EN 1993-1-8.
Poziom
dostępu*
Umiejętności
specjalistyczne
Specjalista
Identyfikator*
Nazwa pliku
D:\ACCESS_STEEL_PL\SN\SN017a-PL-EU.doc
Format
Kategoria*
Microsoft Word 9.0; 14 Pages; 300kb;
Typ zasobu
Informacje uzupełniające
Punkt widzenia
InŜynier
Temat*
Obszar stosowania
Budynki wielokondygnacyjne
Daty
Data utworzenia
22/04/2009
Data ostatniej
modyfikacji
Data sprawdzenia
WaŜny od
WaŜny do
Język(i)*
Kontakt
Polski
Autor
Abdul Malik, Steel Construction Institute
Sprawdził
Boris Jurasinovic, Edurne Nunez, Steel Construction Institute
Zatwierdził
Redaktor
Ostatnia modyfikacja
Słowa
kluczowe*
nośność przy ścinaniu, przykładka środnika, połączenia śrubowe, połączenia belka-belka,
połączenia belka-słup, spoina pachwinowa, ciągliwość
Zobacz teŜ
Odniesienie do
Eurokodu
EN 1993-1-1 : 2005; EN 1993-1-8 : 2005
Przykład(y)
obliczeniowy
SX013
Komentarz
Dyskusja
Sprawozdanie
Inne
SN015, SN020
Przydatność krajowa
Europa
Instrukcje
szczególne
Strona 14

Informacje uzupełniające: Nośność połączeń z przykładką środnika

Transkrypt

Podobne dokumenty

Przekrój blachownicowy

1 Kolokwium zaliczeniowe nr 2 z przedmiotu MOSTY METALOWE II

Praca przy ścinaniu mini gerber (Holandia, Klazienaveen)

Informacje uzupełniające: Nośność przy ścinaniu połączeń

STAN AWARYJNY KONSTRUKCJI DACHOWEJ Z RYGLAMI O

Informacje uzupełniające: Wstępny dobór połączenia z przykładką