20. Połączenia i styki stalowych konstrukcji prętowych.

10. Konstrukcja i obliczanie styków belek i słupów

10.1. Styki słupów

Rozróżniamy dwa rodzaje styków słupów :

• styki warsztatowe w których dominują połączenia spawane

• styki montażowe które najczęściej projektuje się jako połączenia śrubowe zwykłe , pasowane , cierne

W stykach warsztatowych istnieją ponadto różnice pomiędzy stykami technologicznymi , wynikającymi z małej długości wyrobów hutniczych a stykami konstrukcyjnymi , spowodowane koniecznością zmiany przekroju poprzecznego trzonu słupa .

W stykach warsztatowych technologicznych przekrój słupa nie ulega zmianie i przy wykonywaniu styku wymagane jest spełnienie następujących warunków :

• nośność styku na docisk powinna być większa lub równa nośności przekroju słupa

• momenty bezwładności przekroju styku powinny być większe lub równe momentom bezwładności przekroju słupa

• oś styku powinna przechodzić przez oś środków ciężkości słupa

Rys.1 Rozwiązania konstrukcyjne styków słupów o stałym przekroju

Słupy budynków wielokondygnacyjnych są scalane stykami montażowymi z 2-3 kondygnacyjnych elementów wysyłkowych . Mimo ze obciążenie słupów zmniejsza się sukcesywnie ze zwiększaniem się wysokości budynku , to zmiany przekrojów wykonuje się również co 2-3 kondygnacje . Koszt wykonania styku montażowego co każdą kondygnacje byłby większy aniżeli oszczędności materiałowe wynikające z redukcji przekroju słupa każdej kondygnacji . Styki montażowe projektuje się na wysokości 1m pod poziomem stropu . Styk na tej wysokości ułatwia montaż , mija się z połączeniami belek , podciągów słupów lub stężeń , w tym miejscu są z reguły najmniejsze wartości momentów zginających .

Rys.2. Rozwiązania konstrukcyjne styków słupów przy zmianie przekroju poprzecznego

Rys. 3. Styki słupów wielo-kondygnacyjnych

Przy projektowaniu styków należy uwzględniać wszystkie składowe obciążenia oraz dodatkowo obciążenie momentem :

• jeżeli powierzchnie łączonych części są obrobione mechanicznie to można przyjąć że 75% siły

ściskającej Nc w styku spawanym przenosi się bezpośrednio przez docisk . Wtedy spoiny łączące

elementy wysyłkowe oblicza się na siłę równą :

• W przypadku słupów krępych λ<1 ściskanych osiowo siłą N , łączniki powinny być zdolne do

przeniesienia siły rozciągającej równej :

gdy odległość styku od głowicy lub podstawy słupa jest większa niż ¼ wysokości słupa

w pozostałych przypadkach

• Montażowe styki kołnierzowe w których blachy połączone są za pomocą śrub , (Rys. 3d e f) można

traktować jako nie przerywające ciągłości trzonu słupa , gdy spełniony jest przynajmniej jeden z

warunków :

- smukłość słupa nie przekracza smukłości λp .

- styk znajduje się na wysokości do ¼ wysokości kondygnacji .

10.2. Styki belek

Styki montażowe projektuje się przy znaczniejszych długościach belek . Usytuowania styków wynikają z ograniczeń długości elementów w czasie ich transportu na budowę . położenie styków warsztatowych dla blachownic zwykle zależy od wielkości arkuszy blach aktualnie produkowanych , a decyzja o lokalizacji takich styków należy do wykonawcy . Styki warsztatowe wykonuje się spoinami czołowymi i kontroluje rentgenografią . Nie istnieje potrzeba sprawdzania nośności takich styków .

Styk montażowy projektuje się w przekroju o możliwie najmniejszej wartości momentu zginającego . Dla blachownic spawanych złącze środnika i pasa wykonuje się spoinami czołowymi . Styk pasa rozciąganego powinien być przesunięty względem styku środnika. Styki montażowe można również wzmocnić nakładkami połączonymi na śruby . W przypadku łączenia blach o grubości powyżej 20mm zachodzi konieczność wykonania spoin dwustronnych . Dlatego aby zapewnić pełny przyczep pasów należy w miejscu styku wykonać otwór w środniku o promieniu 2,5cm , który po wykonaniu styku zalewa się materiałem spoiny . Spoiny czołowe sprawdzamy z warunku nośności na rozciąganie wg. wzoru :

Rys.4. Styk montażowy blachownicy

Zakładkowe styki belek walcowanych .

Istnieją dwa rodzaje połączeń takich belek:

• quasi-sztywne

• 
  sztywne

Rys. Połączenie belki a). quasi sztywne b). sztywne c). model obciążenia nakładki środnika

Dopuszcza się choć nie zaleca projektowania styków quasi-sztywnych przy obciążeniach niewielkimi momentami zginającymi . Moment zginający M obciążający grupę łączników z jednej strony styk jest wtedy równy :

Połączenie sztywne może przenosić momenty zginające i siły ściskające o wartościach granicznych .

Nakładki na pasach przekazują tę część naprężeń normalnych , które przenoszą pasy . Celem obliczenia nośności połączeń nakładek i pasów należy moment zginający M w przekroju rozdzielić odpowiednio na :

• przekroje pasów

• środnik

Połączenia nakładek z pasami sprawdzamy wg. wzoru na nośność rozciąganego połączenia.

Połączenie zakładek środnika sprawdzamy dla momentu :

Nośność śrub w tych połączeniach zakładkowych należy sprawdzać wg. wzoru :

---